Гірничий факультет   Охорона праці та аерологія
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

1. Ціль та завдання магістерської роботи

Цілью даної роботи є дослідження стійкості провітрювання гірничих виробок при пожежах у нормальному та реверсивному режимах роботи шахти ім. О.О. Скочинського.

Завданнями магістерської роботи являються:

2. Актуальність темы

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

3. Наукова новизна

Проведено дослідження стійкості провітрювання при пожежі в похилих виробках після общещахтного реверсуванні вентиляції в умовах шахти ім. О.О. Скочинського. У ході спеціальних досліджень виконані:

4. Оцінка стійкості провітрювання при пожежах у похилих виробках

Згідно [2, 3] при визначенні стійкості провітрювання шахти проводиться розрахунок величини теплової депресії пожежі та моделювання її дії в шахтній вентиляційній мережі. Для виконання прогнозу стійкості провітрювання при пожежах у похилих виробках, необхідні такі вихідні дані:

Q – витрата повітря у виробці до виникнення в ній пожежі, м3 / с;

S – середня площа поперечного перерізу цієї виробки, м2;

a–кут нахилу виробки, град.;

Х – відстань від передбачуваного місця виникнення пожежі до гирла похилої виробки по напрямку руху повітряного струменя, м;

t – час з моменту виникнення пожежі, хв.

Розрахунок виконується в наступному порядку:

  1. Визначається довжина зони горіння L, м
    L = t(0,28 + 0,07Q/S).

    Якщо з моменту виникнення пожежі пройшло більше 150 хв, то t приймається рівним 150 хв.
  2. Розраховується теплова депресія, що розвивається пожежею в похилій виробці, Па


    ht = 12Z(0,766 + ln Tmax/ TK),

    де Z = L sin а – вертикальна висота зони горіння, м.

    При а < 30°


    Z = 0,017aL.

  3. Максимальна температура повітря в зоні горіння, К
    Tmax = 1273 - 975e-10/A.

    У попередній формулі:
    A = 100a/(1,51S/Q + 1,21);

    a = S1/2/L.

  4. Температура повітря в кінці вироблення, К
    TK = 298 + (Tmax–298)e-(X-1)/А,

    де X = x/L.

    Відповідно до Статуту ДВГРС теплова депресія може визначатися за номограмою (рис. 1) з використанням значень величин Q, S, Z, X, в напрямку ключа А, В, С, D, Е, F.
номограмма

Рисунок 1 – Номограма для визначення теплової депресії в похилій виробці

Вентиляційна струя у виробці стійка при теплової депресії ht менше значення критичної hкр в цій виробці, тобто має дотримуватися умова:


h < hкр.

5. Параметри зони ураження при пожежах

Визначення зони ураження проводиться для екзогенних та ендогенних пожеж окремо. При цьому оцінюється пожежна небезпека окремих виробок і виїмкових дільниць, визначаються швидкість і дальність розповсюдження пожежі за прийнятий відрізок часу. До параметрів розвитку екзогенного пожежі відносяться швидкість і дальність його розповсюдження. На їх показники впливають вид основних горючих матеріалів та їх кількість на одиницю протяжності виробітку (т. зв. "Пожежна завантаження") (кг/м), характеристика джерела первісного займання, швидкість вентиляційного струменя у виробці, вмісту кисню в повітрі, достатнє для підтримки горіння (більше 10 ... 12%). Основними горючими матеріалами в гірських виробках є дерев'яні елементи кріплення, трапи, конвеєрні стрічки, силові і телефонні кабелі, прогумовані вентиляційні труби, розпушений вугілля і вугільний пил. Для виробок, закріплених металевим арочним кріпленням з дерев'яною затягуванням, при площах поперечного перерізу у світлі 5,2 ... 13,1 м2 з периметром затягується поверхні 7,9 ... 11,6 м при товщині затягування не менше 0,04 м горюча завантаження становить 174 ... 255 кг / м і для її повного вигоряння буде потрібно 695 ... 1025 м3 повітря на 1 м виробки.

Джерело первісного займання впливає на розміри площі горіння в початковий період розвитку пожежі. За інтенсивністю впливу на горючі матеріали джерела займання умовно поділяються на три категорії: висока, середня і низька. Джерела високої категорії можуть викликати загоряння на площі понад 10 м2, середньої – від 1 до 10 м2, низькою – не менше 1 м2. До високої категорії відносяться займання метану від іскри внаслідок фрикційного тертя на машинах і механізмах, від розжарених часток ВР і продуктів вибуху, а також загоряння мінерального масла або його пари у маслонаповненому обладнанні. До джерел середньої категорії відносяться теплові імпульси при тривалому терті конвеєрної стрічки через пробуксовування на приводному барабані і при тривало чинному короткому замиканні між струмоведучими жилами броньованих і гнучких кабелів. У нижчу категорію включені короткочасні теплові імпульси, наприклад внаслідок тертя конвеєрної стрічки про несправні ролики або елементи кріплення виробки, попадання на горючі матеріали розпеченого металу, полум'я і іскор під час вогневих робіт, застосування відкритого вогню в шахті, вигоряння або викиду розпечених часток ВР.

При складанні ПЛА початкова площа пожежі зазвичай не визначається, а розглядаються можливі джерела виникнення пожежі в кожній виробленні, включені в одну позицію.

6. Короткий виклад результатів магістерської роботи

Дослідження стійкості провітрювання гірничих виробок шахти ім. О.О. Скочинського при пожежах у нормальному та реверсивному режимах провітрювання

У даній магістерській роботі буде проведено дослідження стійкості вентиляційних потоків при пожежах в похилих виробках з низхідним і висхідним провітрюванням. Дослідження стійкості будуть проведені з використанням програмного комплексу IRS Вентиляція шахт–еплан.

Перший етап роботи включає в себе створення комп'ютерної моделі шахтної вентиляційної мережі та її тестування [5, 6]. Другий етап буде присвячений моделюванню дії пожежі в похилих виробках та аналізу результатів моделювання. При виконанні третього етапу будуть розроблені заходів з підвищення 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'ютерній моделі.

Особливістю даної роботи буде моделювання пожеж в похилих виробках, включених в зону загальношахтного реверсування вентиляції. На шахтах України визначення стійкості вентиляційних потоків в реверсивному режимі провітрювання не передбачено. Однак, аналіз можливих наслідків дозволяє припустити, що при пожежі у виробленні з низхідним потоком повітря і наступному реверсуванні можливе порушення стійкості провітрювання. У цих випадках виникає додаткова загроза для життя шахтарів та гірничорятувальників. Моделювання реверсивного режиму провітрювання буде проводиться за спеціальною методикою розробленою на кафедрі Охорона праці та аерологія ДонНТУ [4, 7] .

У магістерській роботі на комп'ютерній моделі шахти ім. О.О. Скочинського зроблена оцінка стійкості вентиляційних потоків у виробках для нормального та реверсивного режимів провітрювання.

Основним джерелом первинної інформації про аеродинамічних параметрах гірських виробок є матеріали депресійних зйомок. Вони проводяться на шахтах, у відповідності з діючими Правилами безпеки, один раз на три роки. Така періодичність проведення зйомок, вимагає від служби вентиляції шахти проведення періодичних вимірювань деп рессіі і витрат повітря, що дозволяють коригувати інформацію про топологію і аеродинамічних параметрах гірських виробок, тобто підтримувати базу даних про шахту в період між депрессионная зйомками. Депресійні зйомки проводяться підрозділами ДВГРС.

У ході виконання роботи була розроблена комп'ютерна модель шахти ім. О.О. Скочинського (рис.2). У процесі складання моделі були введені: 491 вентиляційний вузол, 733 гілки.

компьютерная модель

Рисунок 2 – Комп'ютерна модель шахти ім. О.О. Скочинського

Визначено зони розповсюдження пожежних газів у нормальному та реверсивному режимах провітрювання.

Завдання «Моделювання пожежі» дозволяє автоматично перерахувати величину теплової депресії пожежі в гірничій виробці, розрахувати аварійне воздухорозподілення, визначити місця можливого опрокидування (зміни напрямку руху) повітря, виділити всі виробки в які потрапляють пожежні гази (зона загазування). Користувач вказує номер аварійної виробки, отримує з БД її числові характеристики. Результати моделювання виникнення пожежі наводяться в табличному варіанті або виносяться на схему вентиляції. При цьому аварійна вироблення позначається червоним кольором, а вироблення в які потрапляють продукти горіння (зона загазування) – жовтим (рис. 3).

Приклади моделювання пожежі:

пожар

Рисунок 3 – Схема вентиляції з аварійною виробкою

Выработки с пожаром

Рисунок 4 – Моделювання пожежі в гірничій виробці
(анімація – 7 кадрів, 5 циклів повторення, 140 кілобайт)

На рис. 4 наступними кольорами позначено: червоний – аварійна виробка, жовтий – зона поширення пожежних газів до перекидання вентиляційного струменя, блакитний – зона поширення пожежних газів після перекидання вентиляційного струменя

Визначено виробки в яких сталося перекидання вентиляційного струменя та проведено аналіз умов при яких відбулися ці перекидання. Проведено дослідження і зроблений вибір місць встановлення вентиляційних регуляторів. Визначено необхідні аеродинамічні параметри вентиляційних регуляторів. Проведено перевірку ефективності розроблених заходів.

7. Висновок

В даний час в магістерській роботі розроблено методику визначення теплової депресії пожежі, розроблена комп'ютерна модель шахти ім. О.О. Скочинського, підготовлена база даних, що складається з графічної і числової інформації. Надалі будуть проведені дослідження стійкості провітрювання виробок з низхідним і висхідним провітрюванням і оцінка за результатами моделювання.

Список литературы

  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.,– 204 с.
  4. Трофимов В.О., Л.В. Незамова. Компьютерне моделювання аварійних вентиляційних режимів. Вісті Донецького гірничого інституту: Всеукраїнський науково–технічний журнал гірничого профілю/ Донецьк: ДонНТУ, 2009. – № 2 – С. 97–100.
  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. Трофимов В.О., Булгаков Ю.Ф., Кавєра О.Л., Харьковий М.В. Аерологія шахтних вентиляційних мереж. – Донецьк, 2009. – 87 с.
  8. Матеріали III міжнародної науково–практичної конференції. Вентиляція підземних споруд та промислова безпека у ХХІ столітті. – Донецьк: Доннту. – 2013 – С. 50–53.