Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Цели и задачи магистерской работы

Цель работы – разработка возможных мер по повышению безопасности выхода людей из зоны распространения пожарных газов при пожарах в наклонных выработках с восходящим проветриванием, разработанных на основе использования виртуальной модели шахтной вентиляционной сети шахты  Холодная балка.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: провести анализ схемы вентиляции, распределения воздуха, разработать компьютерную модель шахты с помощью программы IRS Вентиляция – ПЛА провести оценку устойчивости проветривания при пожарах в наклонных выработках шахты, и разработать мероприятия по повышению устойчивости проветривания; исследовать зоны распространения пожарных газов при пожарах в наклонных выработках и исследовать маршруты выхода горнорабочих из зоны загазирования.

1. Актуальность работы

Анализ аварийности угольных шахт показывает, что подземные пожары являются одним из наиболее распространенных видов аварий. Пожары в наклонных выработках характеризуются быстрым распространением пламени, и тушение их связано с гораздо большими трудностями, чем в других выработках.

Наиболее простым и эффективным способом повышением устойчивости проветривания сети при пожаре в выработке с восходящим движением воздуха является закрытие пожарной двери перед очагом пожара, что не только повышает устойчивость проветривания, но одновременно снижает интенсивность развития пожара. Поэтому в планах ликвидации аварий целесообразно предусматривать закрывание пожарной двери ниже очага пожара и в тех случаях, когда не требуется повышать устойчивость проветривания. Однако, если пожар возник в ветви без пожарной двери, закрывание пожарной двери (например, вверху или внизу уклона) может привести к нарушению (ухудшению) устойчивости проветривания других выработок [1].

Действие тепловой депрессии пожара в выработке с восходящим проветриванием совпадает по направлению с депрессией вентилятора главного проветривания. В результате, воздушный поток в других выработках (как правило в близлежащих в пожарной ветви) может изменить направление (опрокинуться). Опрокидывание вентиляционной струи приводит к расширению зоны загазирования, создает угрозу появления пожарных газов на маршрутах эвакуации людей, что может привести к большему количеству пострадавших [2]. Поэтому, места опрокидывания вентиляционного потока нужно знать заранее и предусмотреть мероприятия по обеспечению устойчивости проветривания этих выработок, а такой расчет возможен лишь при использовании специализированного программного комплекса.

Таким образом, актуальной задачей является разработка возможных мер по повышению устойчивости проветривания горных выработок при пожарах в наклонных выработок с восходящим проветриванием, разработанных на основе использования виртуальной модели шахтной вентиляционной сети шахты Холодная Балка.

2. Предполагаемая научная новизна

Впервые проведена оценка устойчивости проветривания горных выработок при пожарах в наклонных выработках с восходящим проветриванием, с использованием компьютерной модели шахтной вентиляционной сети шахты Холодная Балка

3. Краткое изложение результатов магистерской работы

3.1 Краткая характеристика шахты

Территориально шахта расположена в Горняцком районе г. Макеевки До-нецкой области Украины. В промышленном отношении шахта подчинена ГП Макеевуголь. Ближайшие к шахте районный центр – г. Макеевка, областной центр – г. Донецк. 

В состав шахты Холодная Балка в настоящее время входят шахты № 3, 10 и Южная. Все вышеперечисленные шахты объединены в единую вентиляционную систему. Запасы углей в пределах технических границ шахт № 10 и Южная выработаны. Поэтому, стволы и некоторые выработки шахт № 10 и Южная используются только для проветривания погашаемых выработок. 

Шахта № 3 расположена в 7 км южнее г. Макеевки Донецкой области и находится в пределах Горняцкого района г. Макеевки. С ближайшими поселками и городом Макеевкой шахта связана асфальтированными автодорогами. 

Электроэнергией шахта обеспечивается от районной подстанции Холодная Балка – 35 Новая энергосистемы Донбассэнерго.

3.2 Разработка компьютерной модели шахтной вентиляционной сети

Технология решения задач рудничной вентиляции с применением программного комплекса IRS Вентиляция – ПЛА, является определенной последовательностью действий, включающий этап подготовки исходной информации. На этом, начальном этапе, необходимо подготовить схему вентиляции шахты до ввода ее в компьютер. Особенностью такой подготовки является представление схемы вентиляции в виде определенной последовательности (сети) связанных, между собой, ветвей. Каждый узел сети связывает между собой две или более выработки (ветви) или части выработки. Как правило, кодирование схем вентиляции производится при подготовке шахты к депрессионной съемке, каждому узлу и ветви на схеме, присваивается определенный номер (рис. 1).

Рисунок 1

Рисунок 1 – Упрощенная схема уклонного поля
(1 – воздухоподающий штрек; 2 – верхняя сбойка; 3 – ходок; 4 – уклон)

Устойчивость вентиляционной струи в горных выработках при пожаре оценивается после введения в наклонную выработку источника тяги, моделирующего тепловую депрессию пожара. Нарушение устойчивости проветривания при пожаре возможно в тех выработках, где после введения тепловой депрессии останавливается или изменяется направление движения вентиляционной струи.

При помощи модели можно решать задачи вентиляции, когда расходы воздуха в основных объектах проветривания будут отличаться от фактических не более чем на 10 % [3].

3.3 Исследование устойчивости вентиляционных потоков при пожарах в наклонных выработках

Компьютерная модель (рис. 2) характеризуется следующими параметрами: количество узлов – 374, количество ветвей – 578.

Рисунок 3

Рисунок 2 – Компьютерная модель шахты

В работе была проведена оценка устойчивости вентиляционных потоков в выработках с нисходящим проветриванием при пожарах в 12 ветвях, в 11 из них не выявлено нарушений устойчивости проветривания, а проветривание в 1 ветви (333 – вентиляционный ходок пласта h10в) при возникновении пожара окажется не устойчивым (рис. 3).[4]

Рисунок 6

Рис. 3 – Моделирование пожара в ветви 333 компьютерной модели шахты
(анимация: 7 кадров, 5 циклов повторения, 102 килобайт)
(cиний цвет – исходное состояние; желтый цвет – зона распространения пожарных газов до опрокидывания вентиляционной струи; голубой цвет – зона распространения пожарных газов после опрокидывания вентиляционной струи; красный цвет – ветвь, в которой происходит пожар)

В 1 зону загазирования, то есть в зону распространения пожарных газов до опрокидывания вентиляционной струи, попали ветви: 1, 19, 20, 3, 335, 336, 337, 347, 403, 450, 451, 345, 346, 348, 352, 339, 360, 361, 363, 365, 366, 370, 372, 373, 384, 390, 394, 397, 400, 411, 407, 421, 408, 140, 415, 416, 420, 423, 419, 418, 424, 399, 432, 430, 429, 428, 427, 426, 425, 422, 142, 433, 435, 436, 440, 444 , 500, 511, 522, 533, 540, 546, 550, 566, 570 [9] . После опрокидывания зона загазирования дополнительно распространяется ещё на 6 ветви: 323, 332, 341, 343, 342, 401. Для того чтобы избавиться от дополнительной зоны загазирования необходимо обеспечить устойчивость проветривания 333 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 [6 – 8] .

Параметры ветви до усиления проветривания: расход воздуха 1,54 м3/с, аэродинамическое сопротивление 0,01530 кМюрг. Выбираем первый предложенный вариант ветвь 333

В 333 ветви увеличиваем сопротивление на 1 кМюрг (было 0,01530 кМюрг, стало 1,01530 кМюрг). Это не дало ожидаемого результата (рис.4), поэтому нужно повторить команду «Усиление проветривания», местом установки второго регулятора является 319 ветвь

Рисунок 4. Зона загазирования после установки регулятора в 333-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 333-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 319 составляло 0,00540 кМюрг, после увеличения на 1 кМюрг, оно составило 1,00540 кМюрг. После этого повторяем моделирование пожара в ветви 333. 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).

Рисунок 6

Рисунок 6 – Моделирование пожара в ветви № 333 компьютерной модели шахты
(анимация: 2 кадров, 5 циклов повторения, 65 килобайт)
(cиний цвет – исходное состояние; желтый цвет – зона распространения пожарных газов до опрокидывания вентиляционной струи; голубой цвет – зона распространения пожарных газов после опрокидывания вентиляционной струи; красный цвет – ветвь, в которой происходит пожар)

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

Выводы

В ходе выполнения магистерской работы, был проведен анализ схемы вентиляции, распределения воздуха, разработана компьютерная модель шахты с помощью программы IRS Вентиляция – ПЛА. Обеспечение устойчивости проветривания горных выработок при пожарах в наклонных выработках, уменьшает зону загазирования, что исключает возможность появления пожарных газов на маршрутах эвакуации людей и уменьшает число выработок попавших в зону загазирования, снижая вероятность попадания людей в эту зону.

Список используемой литературы

  1. Трофимов В. А., Кавера А. Л., Калинич Н. М., Негрей А. Г. Влияние увеличения сопротивления наклонной выработки на устойчивость ее проветривания при пожаре ⁄⁄ Материалы Международной научно-практической конференции «Промышленная безопасность и вентиляция подземных сооружений в XXI столетии» – Донецьк. – 2012. – С. 16-18.
  2. Болбат И. Е., Лебедев В. И., Трофимов В. А. Аварийные вентиляционные режимы в угольных шахтах. – М.: Недра, 1992. – 206 с.
  3. Булгаков Ю. Ф., Трофимов В. О., Кавєра О. Л., Харьковий М. В. Аерологія шахтних вентиляційних мереж – Донецьк, ДонНТУ. – 2009. – 88 с.
  4. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт – Киев. – 1994.
  5. Правила безопасности в угольных шахтах. – К.– 2010. – 422 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. Борзых А. Ф. Содержание, ремонт и ликвидация выработок угольных шахт – Алчевск: ДонГТУ, 2004. – 614 с.