ДонНТУ   Портал магистров Институт горного дела и геологии Кафедра Охраны труда и аэрологии

Реферат по теме выпускной работы

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2013 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Содержание

1. Цели и задачи магистерской работы

Целью работы является исследование устойчивости проветривания при пожарах в наклонных выработках в шахте № 22 Коммунарской ПАО Донбасс на модели шахтной вентиляционной сети шахты № 22 Коммунарской ПАО Донбасс, созданной с помощью программы IRS Вентиляция – ПЛА.

2. Актуальность темы

Шахты и рудники, осуществляющие подземную добычу полезных ископаемых, сталкиваются с вопросами развития вентиляции горных выработок.

Недостаточное проветривание по газовому и пылевому факторам сдерживает рост добычи угля, снижает уровень безопасности или создает некомфортные условия для персонала. Угольные предприятия осуществляют предварительное планирование мероприятий для возможных аварий (ПЛА–плана ликвидации аварий), рассчитывают аварийные вентиляционные режимы для спасения рабочих и тушения пожаров, проводят расчет оптимальных маршрутов выхода горнорабочих и движения горноспасателей для ликвидации аварий (для шахт России и Украины планы ликвидации составляются и утверждаются на каждые 6 месяцев в соответствии с требованиями [1]). Актуальность темы заключается в том, что применение компьютерных технологий позволяет повысить уровень противоаварийной защиты угольных шахт – упрощает поиск вариантов улучшения проветривания, повышает надежность принимаемых решений и избавляет предприятия от неэффективных финансовых затрат [2].

3. Предпологаемая научная новизна

Предпологаемая научная новизна заключается в том, что впервые было проведено исследование устойчивости проветривания наклонных выработок c нисходящем проветривании при пожарах на модели шахтной вентиляционной сети шахты № 22 Коммунарской ПАО Донбасс.

4. Краткое изложение результатов магистерской работы

4.1 Характеристика угольного пласта

Шахта № 22 Коммунарская расположена в административном отношении на территории г. Ждановка Донецкой области.

В геологическом строении шахтного поля принимают участие отложения среднего карбона свиты С25, представленные терригенными осадками – песчаниками, сланцами алевролитовыми и глинистыми, известняками и углями, которые повсеместно перекрыты четвертичными отложениями. Залегание пород простое, спокойное, падение на север под углами 15–30°.

Промышленная угленосность на шахтном поле приурочена к свите С25. На балансе шахты состоят пласты k2, k21, k3, k41, k5.

Шахта № 22 Коммунарская отнесена к сверхкатегорной по метану. Разрабатываемые пласты k2, k21, k3, k41, k5 с глубины 150 м отнесены к угрожаемым по внезапным выбросам. Пласт k3 опасен по прорыву метана из почвы. По горным ударам, взрывчатости угольной пыли, суфлярным выделением угольные пласты не опасны. Угольная пыль, образующаяся в процессе разработки пластов, не взрывоопасная. Уголь пластов не склонен к самовозгоранию.

Размеры шахтного поля: по простиранию – 6,5–7,5 км; по падению – 1,4–2,0 км.

Выемка угля осуществляется самозарубывающимся комбайном РКУ–10 по всей длине лавы с глубиной захвата рабочего органа 0,63 м после выполнения мероприятий по борьбе с газодинамическими явлениями – определение зоны разгрузки по начальной скорости газовыделения из шпуров.

Если прогноз выбросоопасности показал опасно, выемка угля в лаве комбайном, будет производиться только по односторонней схеме; если прогноз выбросоопасности показал не опасно, выемка угля в лаве может производиться как по односторонней, так и по челноковой схемам.

Для поддержания кровли в рабочем пространстве лавы, управления кровлей полным обрушением, защиты рабочего пространства лавы от проникновения пород обрушенной кровли и передвижения забойного конвейера используется механизированная крепь ДМ II–го типоразмера. Шаг установки крепи по длине лавы – 1,5 м. Схема расстановки секций – линейная.

Проветривание 11–ой восточной лавы пласта k3 в течение всего срока отработки будет производиться по возвратноточной восходящей схеме проветривания 2–В–Н–в–вт [4].

Шахта сдана в эксплуатацию в 1958 году с проектной мощностью 1,2 млн. т угля в год. После реконструкции в 1986 году производственная мощность шахты возросла до 1,8 млн. т в год. Основными рабочими пластами являются: k5 мощностью до 1,9 м и l3 мощностью до 2,15 м. Горные работы ведутся на глубине 650–700 м. Фактическая добыча угля составила 2 177 653 т при плане 2 100 000 т.

Принят режим работы с тремя сменами продолжительностью по 6 часов, при этом первая смена полностью отведена для выполнения противовыбросных мероприятий, ремонтно–подготовительных работ, выкладке «жесткой» и бутовой полос, а остальные две смены – по добыче угля.

Между 1–й и 2–й , 2–й и 3–й сменами имеется часовой перерыв (производство буро-взрывных работ по породе – БВР ). Между 3–й и 1–й сменами – 4 часа отводится на производство БВР в режиме сотрясательного взрывания.

Перед началом работ каждой смены все рабочие инструктируются на наряде старшим надзором по безопасным методам работ, исходя из конкретной ситуации.

Минимальный состав рабочего звена – 22 человека. Режим работы шахты:

К работе допускаются рабочие, прошедшие обучение и имеющие удостоверение на право управления комплексом.

Схема вскрытия шахтного поля осуществляется наклонными стволами и этажными квершлагами. Способ подготовки шахтного поля – этажный [3].

4.2 Исследование устойчивости наклонных выработок шахты № 22 Коммунарской ПАО Донбасс

Для решения задач вентиляции была построена компьютерная вентиляционная модель шахты № 22 Коммунарская, которая состоит из 2059  ветвей и 606 узлов [2].

Рисунок 1. Компьютерная модель вентиляционной сети шахты № 22 <q>Коммунарской</q>

Рисунок 1. Компьютерная модель вентиляционной сети шахты № 22 Коммунарской.

В работе была проведена оценка устойчивости вентиляционных потоков в выработках с нисходящим проветриванием при пожарах в 18 ветвях, в 17 из них не выявлено нарушений устойчивости проветривания, а проветривание в 1 ветви (235 – К/х 12 вост. лавы К3 (к/ш–п/п)) при возникновении пожара окажется не устойчивым (рис. 2).

Рисунок 2.(Анимация - 8 кадров, 525 КБ)Моделирование пожара в 235 ветви. Красный цвет– выработка, в которой смоделирован пожар; Желтый цвет– зона распространения пожарных газов до опрокидывания вентиляционной струи (зона загазирования 1); Бирюзовый цвет–зона распространения пожарных газов после опрокидывания вентиляционной струи (зона загазирования 2).

Рисунок 2. (Анимация - 8 кадров, 525 КБ)Моделирование пожара в 235-ой ветви. Красный цвет– выработка, в которой смоделирован пожар; Желтый цвет– зона распространения пожарных газов до опрокидывания вентиляционной струи (зона загазирования 1); Бирюзовый цвет–зона распространения пожарных газов после опрокидывания вентиляционной струи (зона загазирования 2).

При возникновении пожара в этой выработке, возможно через 2 минуты, после начала пламенного горения, произойдет опрокидывание вентиляционной струи при тепловой депрессии 5,17 даПа. Необходимо предусмотреть мероприятия по обеспечению устойчивости.

В 1 зону загазирования, то есть в зону распространения пожарных газов до опрокидывания вентиляционной струи, попали 57 ветвей: 497, 522, 219, 228, 124, 810, 67, 69, 133, 70, 354, 349, 536, 512, 513, 138, 342, 89, 809, 127, 520, 537, 2011, 215, 538, 2013, 2015, 470, 167, 2021, 535, 617, 2023, 615, 136, 534, 430, 286, 66, 327, 495, 542, 2017, 2019, 400, 321, 616, 482, 52, 508, 2012, 2014, 2016, 2018, 2020, 2022, 2024. После опрокидывания зона загазирования дополнительно распространяется ещё на 31 ветвь: 424, 414, 57, 218, 141, 776, 229, 862, 777, 861, 234, 451, 351, 387, 166, 137, 471, 201, 472, 474, 744, 294, 447, 232, 483, 455, 898, 135, 322, 963, 134. Для того чтобы избавиться от дополнительной зоны загазирования необходимо обеспечить устойчивость проветривания 235 ветви, используя функцию Усиление проветривания, эта задача дублируется в окне ветви. Щелкнув курсором на любой ветви (объект регулирования), можно определить выработку (ветвь–регулятор), установка регулятора в которой, обеспечит максимальное увеличение расхода воздуха в объекте регулирования. Если, по каким– то причинам, в первой ветви установка регулятора невозможна, предлагается другая ветвь. Задача двойного назначения – для быстрого поиска места установки регулятора, в аварийных условиях, и для решения задач регулирования воздухораспределения, обеспечивающих технологические процессы [2].

Параметры ветви до усиления проветривания: расход воздуха 4,14 м3/с, аэродинамическое сопротивление 0,0059 кМюрг. Выбираем первый предложенный вариант ветвь 229 (вент. кв–г №31 (скв. с в/х 11з.л. К3 – к/х 11л.К5)) (рис. 3).

Рисунок 3. Усиление проветривания ветви 235.

Рисунок 3. Усиление проветривания ветви 235.

В 229 ветви увеличиваем сопротивление на 1 кМюрг (было 0,00090 кМюрг, стало 1,00090 кМюрг). Это не дало ожидаемого результата (рис.4), поэтому нужно повторить команду «Усиление проветривания», местом установки второго регулятора является 463 ветвь (ходок груп. конв. кв–га К5 (скв. – 11 вост.к/ш К3)).

Рисунок 4. Зона загазирования после установки регулятора в 229-ой ветви. Красный цвет– выработка, в которой смоделирован пожар; Желтый цвет– зона распространения пожарных газов до опрокидывания вентиляционной струи (зона загазирования 1); Бирюзовый цвет–зона распространения пожарных газов после опрокидывания вентиляционной струи (зона загазирования 2);

Рисунок 4. Зона загазирования после установки регулятора в 229-ой ветви. Красный цвет– выработка, в которой смоделирован пожар; Желтый цвет– зона распространения пожарных газов до опрокидывания вентиляционной струи (зона загазирования 1); Бирюзовый цвет–зона распространения пожарных газов после опрокидывания вентиляционной струи (зона загазирования 2).

Аэродинамическое сопротивление ветви 463 составляло 0,00127 кМюрг, после увеличения на 1 кМюрг, оно составило 1,00127 кМюрг. После этого повторяем моделирование пожара в ветви 235. Как видно из рис. 5, опрокидывание вентиляционной струи не происходит и поэтому зона распространения пожарных газов после опрокидывания вентиляционной струи отсутствует.

Рисунок 5. Зона загазирования после усиления проветривания Красный цвет– выработка, в которой смоделирован пожар; Желтый цвет– зона распространения пожарных газов до опрокидывания вентиляционной струи (зона загазирования 1);

Рисунок 5. Зона загазирования после усиления проветривания. Красный цвет– выработка, в которой смоделирован пожар; Желтый цвет– зона распространения пожарных газов до опрокидывания вентиляционной струи (зона загазирования 1).

Таким образом, удалось добиться повышения устойчивости наклонной выработки с нисходящем проветривании при пожаре в ней.

5. Заключение

С помощью программы IRS Вентиляция – ПЛА можно промоделировать пожар в выработке, проанализировать зоны загазирования и применить ряд определенных мер по уменьшению таких зон, что не мало важно для безопасности трудовой деятельности рабочих. Моделирование маршрутов вывода горнорабочих позволяют прогнозировать условия спасения людей при авариях и разрабатывать мероприятия по повышению безопасности труда горнорабочих. Все эти мероприятия являются немало важными для техники безопасности в горном производстве.

Список источников

  1. Правила безпеки у вугільних шахтах. Київ: 2001. – 400 с.
  2. Аварийно–программный комплекс, Вентиляция шахт – Электронный план ликвидации аварий , (IRS Вентиляция шахт – ЭПЛА),Руководство пользователя, Донецк – 2008.
  3. Технологический паспорт ведения очистных работ в 11–й восточной лаве пласта k3 Колпаковский шахты № 22 Коммунарская ПАО Шахтоуправление Донбасс.
  4. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт.– Основа.– К.: 1994.–311 с
  5. Рекомендації по вибору ефективних режимів провітрювання шахт при аваріях // НДИІД. – Донецьк. – 1995. – 165 с.
  6. Перемычки шахтные. [Электронный ресурс], режим доступа – http://www.sp-ufa.ru/catalog17.htm.
  7. Трофимов В.О., Булгаков Ю.Ф., Кавєра О.Л., Харьковий М.В. – Аерологія шахтних вентиляційних мереж. – Донецьк, 2009. – 87 с.
  8. Каледіна І.О., Романченко С.Б., Трофимов В.О. – Комп’ютерне моделювання шахтних вентиляційних мереж: Методичні вказівки. – М.: Видавництво МГГУ. – 2004. – 72 с.
  9. Болбат И.Е., Лебедев В.И., Трофимов В.А. – Аварийные вентиляционные режимы в угольных шахтах – М.: Недра, 1992. – 204 с.
  10. К разработке математических моделей схем проветривания выемочных участков , Завадская Т.В. [Электронный ресурс], режим доступа – http://ea.donntu.ru:8080/jspui/bitstream/123456789/7806/1/1.pdf