ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Цілі та задачі магістерської роботи

Мета роботи – розробка можливих заходів з підвищення безпеки виходу людей із зони розповсюдження пожежних газів при пожежах в похилих виробках з низхідним провітрюванням, розроблених на основі використання віртуальної моделі шахтної вентиляційної мережі шахти ім. М.І. Калініна. Зробити аналіз розподілу повітря і схеми вентиляції. Розробити комп’ютерну модель шахти за допомогою програми IRS Вентиляція – ПЛА.

1. Актуальність теми

Отримані результати дозволяють прогнозувати умови порятунку людей при аваріях і розробляти заходи щодо підвищення безпеки праці гірників.

На практиці оцінка стійкості вентиляційних потоків проводиться тільки для виробок з низхідним провітрюванням і в тих випадках, коли провітрювання не стійке, включають ці вироблення в зону загально шахтного реверсування вентиляційних потоків. У сучасних умовах на деяких шахтах України зона реверсування поширюється в виїмкових дільницях.

Аналіз умов застосування загальношахтного реверсування при підземних пожежах показує, що в деяких випадках існує загроза перекидання вентиляційних потоків і в реверсивному режимі провітрювання. Розрахунки стійкості вентиляційних потоків при пожежах в гірських похилих виробках, проводяться на всіх вугільних шахтах при підготовці планів ліквідації аварій. Основу цих розрахунків становить визначення теплової депресії пожежі та моделювання її дії в шахтної вентиляційної мережі.

2. Передбачена наукова новизна

Вперше проведена оцінка стійкості з використанням чотирьох різних методик визначення опіру шляху закорочування:

На підставі отриманих в ході магістерської роботи результатів буде проведено порівняння і зроблений висновок про те, який з перерахованих вище методів є найбільш точним.

3. Короткий виклад результатів магістерської роботи

3.1 Коротка характеристика шахти


Шахта ім. М.І. Калініна ДП ДУЕК розташована на території Донецько-Макіївського району Донецької області України і знаходиться в Калінінському районі м. Донецька. Розміри шахтного поля:

  1. по простяганню – 7200 м.
  2. з падіння – 1680 м.

В даний час шахтою розробляється пласт – h10.

Шахтне поле розкрите п’ятьма вертикальними стволами (клітьовим № 1, № 2, № 3, скіповим і вентиляційним), а також капітальними квершлагами на обрії 229 м, 758 м і 1070 м.

Спосіб провітрювання шахти – всмоктуючий. Схема провітрювання – комбінована. Провітрювання шахти здійснюється двома вентиляторними установками головного провітрювання: ВЦД-47у на східному вентиляційному стовбурі, ВЦ-5 на скіповому стволі.

Свіже повітря в шахту надходить по клітьовому стволу № 1, клітьовому стволу № 2, клітьовому стволу № 3. Вихідна струмінь повітря по східному вентиляційному стовбурі і скіповому стовбуру видається на поверхню.

3.2 Розробка комп’ютерної моделі шахтної вентіляціоноі мережі


Технологія вирішення задач рудникової вентиляції із застосуванням програмного комплексу IRS Вентиляція - ПЛА, є певною послідовністю дій, що включає етап підготовки вихідної інформації. На цьому, початковому етапі, необхідно підготувати схему вентиляції шахти до введення її в комп’ютер. Особливістю такої підготовки є подача схеми вентиляції у вигляді певної послідовності (мережі) пов’язаних, між собою, гілок. Кожен вузол мережі пов’язує між собою дві або більше виробітку (гілки) або частини виробки, як правило, кодування схем вентиляції проводиться при підготовці шахти до депрессионной зйомці. При цьому кожному вузлу і гілки на схемі, присвоюється певний номер (рис. 1).

Рисунок 1

Рисунок 1 – Спрощена схема ухильного поля
(1 – воздухоподающий штрек, 2 – верхня збійка; 3 – ходок, 4 – ухил)

Така нумерація дозволяє ідентифікувати всі виробки шахти або їх частини і визначати фактичне напрямок руху повітря в них. При підготовці схеми вентиляції шахти, для представлення її в електронному вигляді, неприпустимо її спрощення. Під спрощенням мається на увазі об’єднання декількох вузлів вентиляційної мережі в один або подання на схемі вентиляції, послідовного з’єднання декількох виробок однією гілкою (рис. 2).

Рисунок 2

Рисунок 2 – Спрощена схема шляхів зовнішніх витоків і установки вентилятора

Необхідність такого детального представлення схеми вентиляції в комп’ютері пояснюється тим, що в послідовному з’єднанні виробок можуть бути ділянки з різними кутами нахилу і геометричними параметрами, які формують різні умови розвитку пожежі і пересування людей. При спрощення схеми вентиляції, коли декілька вузлів, які є місцями сполучення (з’єднання) гірничих виробок, замінюються одним (стягуються в один), також можливі помилки в побудові зони розповсюдження пожежних газів, оптимальних маршрутів руху людей і моделюванні впливу теплових джерел тяги (природна тяга, теплова депресія пожежі).

3.3 Дослідження стійкості вентиляційних потоків при пожежах в похилих виробках


Комп’ютерна модель ш. ім. М.І. Калініна (рис. 3) характеризується наступними параметрами: кількість вузлів – 312, кількість гілок – 413 [1].

Рісунок 3

Рисунок 3 – Комп’ютерна модель шахти ім. М.І. Калініна

В рамках даної роботи були проведені дослідження стійкості вентиляційних потоків в 24 виробках з низхідним провітрюванням. При виникненні пожежі в 11 з них не відбувається перекидання вентиляційної мережі а в 13 з них можливо перекидання вентиляційного струменя, що призводить до порушення стійкості провітрювання [2].

Під час дослідження стійкості при низхідному провітрюванні в наступних виробках не було виявлено порушень стійкості вентиляційного струменя: польовий конвеєрний ухил пл. h10 (108), заїзд з конвеєрного ухилу пл. h10 на 1-й польовий відкатний штрек пл. h10 (110), людський ходок ЦПУ пл. h10 (125), вантажно-людський ухил (138), центральний польовий ухил пл. h10 (191), центральний ухил пл. h8 (207), центральний ухил пл. h8 (210), польовий допоміжний ухил пл. h7 (266).

Спроби посилити провітрювання в гілках: вантажно-людський ходок (16), людський ходок ЦПУ пл. h10 (121), центральний польовий ухил пл. h10 (127) не привели до бажаного результату тобто при пожежі в даних галузях напрямок руху повітря не зберігається, проте зменшується число гілок потрапляють в зону загазування [3].

Установка регулятора для гілок: польовий допоміжний ухил пл. h7 (241) і польовий допоміжний ухил пл. h7 (254) у пропонованих програмою гілках призводить до перекидання струменя повітря в дослідженні при нормальних умовах.

Виробки, в яких вентиляційна струмінь перекинулася під дією теплової депресії пожежі, зведені в табл. 1 [4]. У ній вказані номери гілок, в яких моделювалися пожежі, кількість виробок потрапили в зону загазування до перекидання вентиляційного струменя (зона 1) і після перекидання вентиляційного струменя (зона 2).


Таблиця 1. Аналіз зон загазування при моделюванні пожежі


Номер пожежної гілки Ккількість виробок № гілки в которой встановл. регул.
Зона загазування 1 Зона загазування 2 Зона після посилення провітрювання
Польовий конвеєрний ухил пл. h10 (108) 41 134 41 № 94
Заїзд з конвеєрного ухилу пл. h10 на 1-й полевой откаточный штрек пл.h10 (110) 63 69 84 № 125
Людський ходок ЦПУ пл. h10 (125) 63 91 25 № 112
№ 97
Вантажно-людський ухил (138) 55 60 56 № 143
Центральний польовий ухил пл. h10 (191) 24 26 62 № 108
Центральний ухил пл. h8 (207) 17 23 25 № 218
Центральний ухил пл. h8 (210) 17 26 23 № 218
Польовий допоміжний ухил пл. h7 (266) 38 48 64 № 280
Вантажно-людський (16) 44 55 30 № 139

Для посилення провітрювання користуємося функцією Посилення провітрювання. При цьому програма перебирає місця можливого встановлення регулятора витрати повітря і пропонує два варіанти з найбільш значимим результатом. Після застосування заходів щодо посилення провітрювання знову моделюємо пожежа в досліджуваній виробленні і якщо посилення призвело до позитивного результату, то зона 2 повинна зникнути [6–9].

Так, наприклад, при пожежі в гілці 108 можливо через 17 хвилин після початку полум’яного горіння, відбудеться перекидання вентиляційного струменя (рис. 4) при теплової депресії пожежі 39,21 даПа. До пожежі гілка характеризувалася такими параметрами: витрата повітря 18,82 м3/с, депресія 5,97 мм.в.ст. [9].

Рисунок 4

Рисунок 4 – Моделювання пожежі в гілці 108 (польовий конвеєрний ухил пл. h10 (108))

До перекидання вентиляційного струменя в зону 1 потрапили наступні виробітку: 145, 108, 119, 117, 327, 15, 409, 93, 89, 169, 167, 165, 170, 172, 174, 173, 175, 176, 177, 178 , 308, 356, 45, 44, 118, 413, 318, 325, 11, 344, 137, 102, 358, 357, 359, 166, 355, 412, 410, 135, 411. На моделі ця зона показана жовтим кольором. В результаті в зоні загазування 1 виявиться 41 гілку.

В результаті перекидання вентиляційного струменя в зону загазування 2 додатково потрапить 134 виробок. Зона загазування пожежними газами після перекидання додатково поширилася на гілки: 3, 47, 58, 18, 361, 19, 59, 21, 24, 68, 343, 90, 146, 25, 36, 71, 74, 79, 76, 365 , 111, 82, 85, 114, 87, 100, 128, 124, 116, 301, 95, 94, 83, 96, 86, 99, 84, 98, 113, 109, 108, 107, 125, 110, 126 , 115, 127, 130, 103, 326, 120, 121, 122, 129, 191, 123, 133, 404, 70, 134, 106, 132, 57, 147, 148, 149, 230, 229, 81, 248 , 238, 88, 231, 253, 298, 292, 293, 278, 273, 399, 261, 5, 309, 342, 72, 360, 20, 362, 363, 112, 364, 97, 78, 228, 396. На моделі ця зона показана блакитним кольором [10].

Для забезпечення стійкості провітрювання необхідно встановити регулятор з опором 1,0 кМюрг в гілку 18 (2-ий східний відкатний штрек горизонту 1200 м). Після установки регулятора перекидання не відбувається (рис. 5). На рис. 6 продемонстрована ситуація виникнення пожежі в моделі шахти ім. М.І. Калініна.

Рисунок 5

Рисунок 5 – Зона загазування після посилення провітрювання

Рисунок 6

Рисунок 6 – Моделювання пожежі в гілки № 125 комп’ютерної моделі шахти ім. М.І. Калініна
(анімація: 6 кадрів, 6 циклів повторення, 65 кілобайт)
(Синій колір – початковий стан; жовтий колір – зона поширення пожежних газів до перекидання вентиляційного струменя; блакитний колір - зона поширення пожежних газів після перекидання вентиляційного струменя; червоний колір – гілка, в якій відбувається пожежа)

Висновки

Сучасний стан вугільних шахт Україні характеризується складними економічними і гірничо-геологічними умовами. Підвищується глибина ведення гірських робіт, що призводить до підвищення температури повітря, погіршення умов проведення і підтримки гірничих виробок. Безпека схем вентиляції зменшується внаслідок підвищення довжини гірничих виробок. В цих умовах питання вентиляції вугільних шахт набувають особливої ??ваги. Вони мають прямий зв’язок з охороною праці та їх вирішення на сучасному рівні є запорукою підвищення безпеки праці.

В останні двадцять років набуло поширення використання програмного забезпечення для моделювання вентиляційних мереж вугільних шахт. Ці програмні комплекси дозволяють автоматизувати ряд питань пов’язаних з прогнозуванням і регулюванням розподілу повітря в шахтних вентиляційних мережах, а також підготовку і підтримання планів ліквідації аварій.

Перелік посилань

  1. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт — Киев. — 1994.
  2. Правила безопасности в угольных шахтах. — М.: Недра, 1986. — 387с.
  3. Болбат И.Е., Лебедев В.И., Трофимов В.А. Аварийные вентиляционные режимы в угольных шахтах — М.: Недра, 1992. — 204с
  4. Трофимов В.О., Булгаков Ю.Ф., Кавєра О.Л., Харьковий М.В. Аерологія шахтних вентиляційних мереж. — Донецьк, 2009. — 87 с.
  5. Лебедев В.И. Исследование вентиляционных режимов при пожарах в уклонних полях шахт Донбасса: Автореф. дис. канд. техн. наук — Донецк, 1974. — 19 с.
  6. Рекомендації по вибору ефективних режимів провітрювання шахт при аваріях // НДИІД. — Донецьк. — 1995. — 165 с.
  7. Каледіна І.О., Романченко С.Б., Трофимов В.О. Комп’ютерне моделювання шахтних вентиляційних мереж: Методичні вказівки. — М.: Видавництво МГГУ. — 2004. — 72 с.
  8. Каледіна І.О., Романченко С.Б., Трофімов В.О., Горбатов В.А. Комп’ютерне моделювання задач протиаварійного захисту шахт: Методичні вказівки. — М.: Видавництво МДГУ. 2004. — Частина 1. — 45 с.
  9. Перемычки шахтные. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.sp-ufa.ru/catalog17.htm.
  10. Борзых А.Ф. Содержание, ремонт и ликвидация выработок угольных шахт — Алчевск: ДонГТУ, 2004. — 614 с.