| RUS | ENG | ДонНТУ Портал магістрів ДонНТУ |
Цілі і задачі магістерської роботи
Короткий виклад результатів магістерської роботи
Метою магістерської роботи є дослідження стійкості вентиляційних потоків у виробках з низхідним і висхідним провітрюванням в умовах шахти Щегловська — Глибока.
У даній роботі вирішуються наступні задачі:
— розрахунок нормального та аварійного розподілення повітря;;
— визначення місць можливого перекидання вентиляційного струменя (зміна напрямку руху повітря у виробці);;
— виділення всіх виробок в які потрапляють пожежні гази (зона загазування);;
— проводиться оцінка стійкості провітрювання виробок при пожежах;;
— розробка заходів щодо підвищення стійкості провітрювання виробок.
Відповідно з «Керівництвом з проектування вентиляції вугільних шахт» [1] і «Правилами безпеки у вугільних шахтах» [2] на шахтах Україна повинні проводиться оцінка та забезпечення стійкості провітрювання гірничих виробок. Згідно [1] визначення стійкості провітрювання шахти здійснюється:
— на заключній стадії проектування проектними організаціями після прийняття конкретної схеми провітрювання, розрахунку її параметрів, встановлення регуляторів і розрахунку розподілення повітря;
— на підставі детального розрахунку повітрярозподілення підрозділами ДВГРС з виробництва депресійних і газових зйомок спільно з ділянками вентиляції і техніки безпеки (ВТБ) при розробки заходів щодо забезпечення нормального провітрювання шахт на всі характерні періоди розвитку, включаючи введення кожної нової лави, до наступної зйомки;
— досвідченим шляхом ділянками ВТБ при введенні нових лав в роботу і після внесення суттєвих змін до схеми вентиляції в порівнянні з положенням, прийнятому при розрахунку ДВГРС. При цьому проводиться оцінка стійкості в основному тільки тієї частини схеми, в якій відбулася зміна, а також гілок, стійкості яких з-за зазначених змін знижується
За ступенем стійкості схеми провітрювання вугільних шахт діляться на три категорії:
Перша. Схеми з високим ступенем стійкості. Сюди відносяться мережі, в яких зміна витрати повітря в очисних вибоях на виїмкових дільницях не перевищує 20%, а у всмоктувача вентилятора місцевого провітрювання (ВМП) — 10% від розрахункового, вентиляційні мережі без діагоналей, а також мережі з діагоналями, перекидання вентиляційних струменів в яких практично малоймовірно навіть в аварійних режимах.
Друга. Схеми з середньою ступінь стійкості. До даної категорії відноситься вентиляційні мережі, зміни витрати повітря в яких знаходиться в межах: для лав і виїмкових дільниць 20-25%, у всмоктувача ВМП — 10-30% від розрахункового, мережі з діагоналями, зміна напрямку руху повітря в яких можливе в аварійних режимах.
Третя. Схеми з низьким ступенем стійкості. Мають місце зміна витрати повітря в лавах і виїмкових ділянках більше 50%, у всмоктувача ВМП — більше 30% від розрахункового. Перекидання вентиляційного струменя можливо при нормальній роботі шахти.
Схеми провітрювання шахт повинні мати ступінь стійкості не нижче 2-ї категорії.
Вихідними даними для розрахунку стійкості є вентиляційні з'єднання, аеродинамічний опір, витрати повітря та їх спрямування в гілках, параметри джерел тяги.
Базою для отримання вихідних даних служить депресійнна зйомка. У тих випадках, коли відсутні дані по окремих виробках, вони можуть бути отримані розрахунковим шляхом із залежностей відповідно до [1].
Аналіз стійкості досить виробляти для однією визначальною гілки, що надає найбільший вплив на стійкість струменя у виробки - діагоналі і має великий діапазон зміни аеродинамічного опору. Визначальними гілками є витоку повітря через шлюзи, а за відсутності останніх-гілку, небезпечна при збільшенні аеродинамічного опору і безпосередньо примикає до вироблення-діагоналі на вихідному струмені.
Детальний розрахунок стійкості здійснюється на електронно-обчислювальної машини (ЕОМ). Програма розрахунку стійкості передбачає визначення показників стійкості Кr шляхом розрахунку розподілу повітря в мережі при нульовій витраті в розглянутій діагоналі, що досягається за рахунок автоматичної зміни опору визначальною гілки. Розраховане з цього опору значення Кr порівнюється зі значенням максимально можливої зміни аеродинамічного опору цієї гілок. Якщо значення показника стійкості (Кr) більше максимально можливої зміни опору визначальною гілки, то перекидання струменя в діагоналі вважається практично неможливим і навпаки.
Для підвищення стійкості провітрювання рекомендуються такі основні заходи:
— застосування схеми провітрювання шахт з мінімальним числом споруд і діагоналей (характеризуються схеми провітрювання виїмкових дільниць, які відпрацьовуються стовпами за підняттям (падіння). При відпрацюванні виїмкових дільниць по простяганню і панельній підготовці зниження числа споруд і діагоналей досягається при застосуванні прямоточних схем провітрювання виїмкових дільниць з видачею вихідного струменя по фланговим виробках;
— скорочувати число додаткових виробок між свіжої та вихідної струменями (сбоєк, печей, просіків і т.д.) і вентиляційних споруд (кроссінг, шлюзів, дверей);
— встановлювати регулятори витрат повітря безпосередньо на об'єктах регулювання до злиття вихідної із забою струменів з іншими повітряними струменями;
— замість кроссінгів проводити обхідні виробки;
— прагнути того, щоб виробки, в яких розташовуються шлюзи, проводилися мінімальним перетином і т. д.
На шахтах III категорії стійкості в першу чергу необхідно:
Крім цього необхідно, якщо це можливо, виконувати наступні правила:
— розташовувати гірничи виробки так, щоб встановлення вентиляційних споруд не приводила до зміни напрямку руху повітря у виробках в порівнянні з природним розподілом без споруд;
— здійснювати подачу і відведення повітря по поруч розташованим похилих виробках слід так, щоб всі виробки зі свіжим струменем і всі вироблення з вихідним струменями розташовувалися поруч, а не чергувалися між собою, утворюючи не більше однієї пари свіжої і вихідних струменів;
— зміна аеродинамічного опору елементів мережі з метою підвищення стійкості провітрювання повинно включати зменшення аеродинамічного опору виробок з вихідним струменем (за рахунок збільшення поперечного перерізу, зменшення шорсткості). А також збільшення аеродинамічного опору виробок зі шлюзами за рахунок зміни, якщо можливо, маршруту закорочування або установки в них додаткового опору (додаткова вентиляційна двері, встановлена у виробках зі шлюзом на якомога більшій відстані від нього або дверні прорізи).
У даній магістерській роботі буде досліджено вплив закорочування (замикання вентиляційного струменя на коротко) струменя на стійкість провітрювання за допомогою чотирьох методів визначення шляху закорочування:
— моделювання закорочування відповідно до "Керівництва з проектування вентиляції вугільних шахт". При цьому опір гілок відповідних типів зменшується в 100 разів. Якщо опори шляхів закорочування невідомі, але в базу даних введено довжини і перетини виробок, за замовчуванням, розраховується опір виробки (без дверей і регуляторів) з коефіцієнтом опору 0,025. Опір шляху закорочування приймається рівним однієї сотої різниці між фактичним і розрахунковим опорами.
— моделювання закорочування, згідно монографії «Аварійні вентиляційні режими у вугільних шахтах» [3]. При цьому опір шляху закорочування визначаються з виразу
где Rв- аеродинамічний опір выробки без урахування дверей;
Rд- аеродинамічний опір відкритої двері або шлюзу.
— визначення закорічіванія згідно [3] використовуючи при цьому величину середнього опору шляху закорочування, яке становить 0,69 Па с2/м6.
— Опір шляхів закорочування визначаються як опір вентиляційного вікна.
Мета спецчастини роботи— зробити оцінку точності методики розрахунку опору шляхів закорочування.
Вимоги Правил Безпеки (ПБ) до вентиляційних пристроїв:
для попередження короткого замикання вентиляційних струменів та забезпечення реверсування повинні встановлюватися шлюзи і глухі перемички. Конструкція шлюзів не повинна допускати одночасного відкривання дверей.
шлюзи, встановлювані в виробках, що з'єднує стволи, а також призначені для запобігання закорочування вентиляційних струменів, що надходять на крило, панель, групу виїмкових дільниць, повинні споруджуватися з негорючих матеріалів. Допускається на крилі, панелі, ділянках споруди дерев'яних дверей, що мають вогнезахисне покриття.
перемички з вікнами для регулювання витрати повітря можуть бути дощатими. При зведенні перемичок, призначених для ізоляції вентиляційних струменів, слід виробляти оборку відшарувавшейся породи.
при депресії шлюзів 50 даПа і більше, вентиляційні двері повинні бути обладнані пристроєм, що полегшують їх відкривання.
усі вентиляційні двері (у тому числі і реверсивні) повинні бути такими, що зачиняються і постійно закритими. У виробках з інтенсивною відкаткою (шість і більш складів у зміну) вони повинні відкриватися і закриватися автоматично або дистанційно.
забороняється встановлення вентиляційних дверей на ділянках похилих виробок, обладнаних рейковим транспортом, а також монорейковими і підвісними канатними дорогами. Вентиляційні двері, встановлені нижче ділянок виробок, за якими проводиться відкатка, повинні бути захищені бар'єрами.
Вперше проведена оцінка стійкості з використанням чотирьох різних методик визначення опору шляху закорочування:
— зменшення опору гілок відповідних типів у 100 разів;
— визначення опору шляху закорочування як суми опору виробки і опору дверного отвору;
— використовувати величину середнього опору шляху закорочування, що становить 0,69;
— розрахунок опору шляхів закорочування, за формулою для вентиляційного вікна.
На підставі отриманих під час магістерської роботи результатів буде проведено порівняння і зроблений висновок про те, який з перерахованих вище методів є найбільш точним.
У магістерській роботі на комп'ютерній моделі шахти Щегловська-Глибока зроблена оцінка стійкості вентиляційних потоків у виробках з низхідним і висхідним провітрюванням для нормальних і аварійних умов (завдання > аварійні умови > оцінка стійкості низхідне-висхідне провітрювання). Були визначені виробки в яких сталося перекидання вентиляційного струменя та вжиті заходи з підвищення стійкості провітрювання в цих виробках з допомогою вентиляційних регуляторів.
Червоний — аварійна выробка
Жовтий — зона розповсюдження пожежних газів до перекидання вентиляційного струмені
Блакитний — зона зона розповсюдження пожежних газів після перекидання вентиляційного струмені
На даний момент в магістерській роботі проведені дослідження стійкості провітрювання виробок з низхідним і висхідним провітрюванням при пожежах і розроблені заходи щодо підвищення стійкості. У подальшому будуть збудовані маршрути виведення людей з лави і буде досліджено вплив закорочування струменя на стійкість провітрювання використовуючи при цьому чотири методи визначення шляху закорочування.
Червоний — виробка, де відбулась пожежа
Жовтий — зона розповсюдження пожежних газів до перекидання вентиляційного струмені
Маліновий — маршрут виводу гірничопрацюючих з зони загазування.