ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

1. Цілі і завдання магістерської роботи

Метою магістерської роботи є дослідження стійкості вентиляційних потоків при пожежах у похилих з виробках в умовах шахти ім. Е.Т. Абакумова. В роботі вирішуються наступні завдання:

  • розробка комп'ютерної моделі шахтної вентиляційної мережі;
  • розрахунок нормального і аварійного розподілення повітря;
  • виділення всіх виробок, в які потрапляють пожежні гази (визначення зони поширення пожежних газів в початковій стадії пожежі і після порушення стійкості провітрювання);
  • розробка методики моделювання теплової депресії пожежі;
  • визначення місць можливого перекидання вентиляційного струменя (зміна напрямку руху повітря у виробках);
  • пошук можливих місць встановлення вентиляційних регуляторів;
  • визначення аеродинамічних параметрів вентиляційних регуляторів і перевірка їх ефективності;
  • розробка заходів по підвищенню стійкості провітрювання в похилих при пожежах.

2. Актуальність роботи

Відповідно до Правил безпеки у вугільних шахтах [1] Рекомендаціями щодо вибору ефективних режимів провітрювання шахт при аваріях [2] на шахтах України при підготовці плану ліквідації аварій повинна проводитися оцінка стійкості спадного провітрювання гірничих виробок при екзогенних пожежах. Така оцінка проводиться два рази на рік при підготовці нового плану ліквідації аварії.

Оцінка стійкості провітрювання при пожежах у похилих виробках Згідно [2, 3] при визначенні стійкості провітрювання шахти проводиться розрахунок величини теплової депресії пожежі і моделювання її дії в шахтній вентиляційної мережі. Залежно від умов, теплова депресія може бути визначена двома способами: замiрним і розрахунковим. Перший спосіб дає найбільш достовірні результати.

Розглянемо замiрний спосіб визначення тепловоi депресії. Похила або вертикальна виробка, в якій сталася пожежа, може провітрюватися низхідним або висхідним провітрюванням. Якщо дія теплової депресії протилежно напрямку депресії, що створюється вентилятор головного провітрювання, то зростають втрати енергії на переміщення повітря, що приводить до збільшення перепаду тиску між кінцями аварійної виробки. У тому випадку, коли теплова депресія діє в тому ж напрямку, що і депресія вентилятора головного провітрювання, витрати енергії на переміщення повітря зменшуються, тому різниця тисків між кінцями виробки також знижується. Для визначення теплового депресії, яка виникає при пожежах у похилій виробки з спадним рухом повітря, необхідно провести наступні заходи:

Різниці тиску між кінцями аварійного вироблення (визначають за допомогою микроманометра або приладів барометричного типу; для прокладки гумової трубки використовують паралельні виробітку); Витрати повітря в аварійній виробці, які вимірюються вище за вогнище пожежі. Величину теплової депресії розраховують за формулою:

hт =hа.з - hа.р.,

де hа.з. і hа.р. - депресія аварійного вироблення, отримана відповідно в результаті вимірювань і розрахунків, Па. Дослідження стійкість провітрювання гірничих виробок шахти "им.Е.Т.Абакумова" при пожежах у нормальному і реверсивному режимах провітрювання У магістерськiй роботi буде проведено дослідження стійкості вентиляційних потоків при пожежах у похилих виробках. Дослідження стійкості будуть проведені з використанням програмного комплексу IRS Вентиляція шахт - ЭПЛА(Рис.1)

Рис.1-Компьютерна модель шахти в программном комплексе IRS Вентиляция шахт - ЭПЛА

Перший етап роботи включає в себе створення комп'ютерної моделі шахтної вентиляційної мережі і її тестування [5,6] .(Мал.2). Другий етап буде присвячений моделювання дії пожежі в похилих і аналізу результатів моделювання. В рамках другого етапу буде проводиться розрахунок теплової депресії пожежі:

hт =hа.з - hа.р.,

де hа.з. і hа.р. - депресія аварійного вироблення, отримана відповідно в результаті вимірювань і розрахунків, Па. Третій етап включає в себе розробку заходів по підвищенню стійкості провітрювання. Дослідження включають в себе пошук місць встановлення вентиляційних регуляторів для підвищення стійкості вентиляційних потоків, визначення їх аеродинамічних опорів і перевірку ефективності пропонованих заходів на комп'ютернiй моделі.

Рис.2-Компьютерная модель шахты им. Е.Т.Абакумова

Особливістю даної роботи буде моделювання пожеж в похилих виробках, з використанням нової методики визначення стійкості провітрювання.

3. Наукова новизна

У даній магістерськiй роботi пропонується нова методика визначення теплової депресії пожежі в похилих гірничих виробках.

Рис.3 Схема уклонного поля с двумя наклонными выработками.

Особливість визначення стійкості потоку повітря при одночасному дії теплової депресії пожежі в декількох контурах полягає в тому, що при цьому необхідно враховувати збільшення опору аварійного вироблення за рахунок розширення повітря в осередку пожежі [4] . При цьому опір аварійного вироблення максимально може зрости втричі [7] . Інакше кажучи, дія пожежі в одному контурі зменшує критичну депресію інших контурів з похилими виробками. Якщо пожежа виникне на ділянці 1-2 (Мал.3), то крім введення в цю вироблення теплової депресії (- ht1) необхідно одночасно підвищити опір цієї гілки. В діючій методиці це явище не враховується тому, що стійкість потоку повітря визначається тільки в одній гілці-виробці, а опір аварійної виробки (ділянки) не впливає на її стійкість. При одночасному моделюванні дії теплової депресії на декількох ділянках похилої виробки, підвищення опору аварійної ділянки з вогнищем пожежі, зменшує критичну депресію всіх інших гілок, які складають похилу виробку. Тобто одночасно погіршується стійкість усіх гілок розташованих нижче гілки з вогнищем пожежі. При цьому слід враховувати, що витрати повітря майже не впливають на величину теплової депресії пожежі [1]. Підсумовуючи вищенаведене можна скласти новий сценарій визначення стійкості провітрювання похилих виробок з низхідним рухом повітря. Його треба використовувати в тому випадку оли розрахунки показали, що за існуючою методикою провітрювання похилих виробок стійке. Пропонується наступна послідовність дій:

Цей варіант визначення стійкості провітрювання не враховує явище охолодження пожежних газів вздовж аварійної виробки, але він достатньо простий і дозволяє відокремити виробки в яких провітрювання буде стійким в усіх можливих випадках окрім тих, коли у вогнищі пожежі вже відбувся обвал порід. Якщо моделювання покаже, що провітрювання нестійке, то необхідно перейти до другого етапу розрахунків і врахувати закономірності охолодження пожежних газів вздовж похилої виробки [1] .

Для цього треба розрахувати максимальну температуру повітря у вогнищі пожежі (Тмах) і температуру в кінці цієї ділянки похилої виробки (Тк.о.). На наступній ділянці температура повітря на початку ділянки приймається такою, яка була в кінці попередньої ділянки (в напрямку руху повітря). Таке припущення можливе для виробки з низхідним провітрюванням (1-2-3-4) тому, що в кожен її вузол повітря приходить по одній гілці, а уходить по двох гілках. Для виробки з висхідним потоком повітря початкову температуру в гілках за вогнищем пожежі слід рахувати як середньо виважену, враховуючи всі потоки повітря, що поєднуються у вузлі. Підвищення опору аварійної гілки з висхідними потоком повітря можна не враховувати (підвищення опору аварійної гілки при висхідному провітрюванні підвищує стійкість провітрювання гілок пов'язаних з аварійною гілкою), вважаючи це додатковим резервом стійкості.

Знаючи початкові і кінцеві температури на усіх ділянках похилої виробки можна порахувати теплову депресії пожежі в кожному контурі для всіх випадків виникнення пожежі. Кількість одночасно діючих теплових джерел треба визначати як і при низхідному провітрюванні, тобто з урахуванням критичної довжини охолодження пожежних газів (400м). Після цього треба одночасно ввести у комп’ютерну модель вентиляційної мережі всі теплові депресії і виконати моделювання. Якщо результати моделювання покажуть, що провітрювання не стійке, треба розробляти заходи щодо його підвищення

4. Висновок

Анимация - Моделирование пожара в горной выработке

Количество повторений - 5, кадров - 7, размер анимации - 84КБ

Красный - аварийная выработка

Желтый - зона распространения пожарных газов до опрокидывания вентиляционной струи

Голубой - зона распространения пожарных газов после опракидывания вентиляционной струи

На цей час в магістерськiй роботi розроблена методика визначення теплової депресії пожежі, розроблена комп'ютерна модель шахти ім. Е.Т.Абакумова, підготовлена база даних, яка складається з графічної і числової інформації (введені 3400 одиниць інформації). Надалі будуть проведені дослідження стійкості провітрювання виробок при пожежах, з використанням нової методики визначення теплової депресії пожежі і оцінка за результатами моделювання.

5. Лiтература

  1. Правила безопасности в угольных шахтах. – К.: Держохоронпраці. – 2005. – 398 С.
  2. Рекомендації по вибору ефективних режимів провітрювання шахт при аваріях// НДIГРС. — Донецьк. — 1995. — 165 с.
  3. Болбат И.Е., Лебедев В.И., Трофимов В.А. Аварийные вентиляционные режимы в угольных шахтах — М.: Недра, 1992 г.,— 204с.
  4. Осипов С.Н., Жадан В.М. Вентиляция шахт при подземных пожарах. -М.: Недра, 1973
  5. Каледіна І.О., Романченко С.Б., Трофимов В.О. Комп'ютерне моделювання шахтних вентиляційних мереж: Методичні вказівки. — М.: Видавництво МГГУ. 2004 72 с.
  6. 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.
  7. Зинченко И.Н., Романченко С.Б., Ревякин А.В. Расчет на IBM PC температуры и депрессии вентиляционной струи при пожарах/ Горноспасательное дело: Cб.науч.тр. / НИИГД. – Донецк, 1986