В статье описан механизм оценки устойчивости проветривания при пожарах в наклонных выработках с нисходящим проветриванием. Показаны напорные характеристики и их изменение при повышении устойчивости проветривания. Визуализация напорных характеристик позволяет повысить эффективность изучения методики оценки устойчивости проветривания при пожарах в наклонных выработках. При подготовке ПЛА на угольных шахтах проводятся исследования устойчивости проветривания при пожарах в наклонных выработках. В тех случаях, когда существует угроза опрокидывания, предусматривают мероприятия по повышению устойчивости проветривания . На шахте Щегловская- Глубокая исследования устойчивости проводились с помощью программы IRS «Вентиляция- ПЛА». Моделирование показало что из 45 участков шахты с нисходящим проветриванием при пожаре нарушение устойчивости возможно в семи горных выработках. Рассмотрим особенности исследования устойчивости на примере участка вспомогательного ходка L8 (рис.1, ветвь 222) . Напорная(приведенная) характеристика этой выработки описывается кривой 1 (рис.2). Нормальный режим проветривания выработки до пожара определяется координатами точки пересечения указанной характеристики с аэродинамической характеристикой ветви 222 (рис.2 кривая 2) , описываемой уравнением h=RQ2 , где h–депрессия выработки, Па; R–сопротивление этой выработки, Па с2 /м6; Q–расход воздуха в выработке, м3 /с.
Рис.1 Участок шахтного поля шахты «Щегловская- Глубокая»
После возникновения пожара в наклонной выработке формируется тепловая депрессия. Её действие можно уподобить работе установленного в ходке условного вентилятора . Характеристика этого вентилятора в координатах h-Q для каждого момента времени представляет собой прямую линию, параллельную оси абсцисс (рис.2, линия 3). Новый режим проветривания выработки (рис.2 точка А) можно найти, воспользовавшись методом активизированной характеристики сети. Эта характеристика строится путём суммирования (по ординатам) аэродинамической характеристики сети и характеристики источника тяги (рис.2, кривая 4). Действие тепловой депрессии в выработке с нисходящим проветриванием приводит к уменьшению расхода воздуха. В момент остановки вентиляционного потока в наклонной выработке тепловая депрессия (ht) будет равна критической (максимальной) депрессии выработки (hkp). Критической называется максимальная депрессия, которую вентилятор главного проветривания может создать в действующей выработке.
Рис.2 График к определению влияния тепловой депрессии пожара на проветривание уклонного поля
Для сохранения устойчивости проветривания критическая депрессия выработки должна быть больше максимальной тепловой депрессии пожара (15,06 даПа) Исследования показали, что для усиления проветривания во вспомогательном ходке Л8’ необходимо установить регулятор во вспомогательном уклоне (ветвь 137). В качестве регулятора можно использовать переносную перемычку или пожарную дверь (если она там установлена) с сопротивлением 0,1 к . После усиления проветривания величина критической депрессии выработки увеличивается до 19.95 даПа (рис.3 кривая 2) и опрокидывание вентиляционного потока не произойдет (критическая депрессия выработки больше тепловой депрессии пожара – 19.95>15.06). Если по каким либо причинам будет невозможно возвести перемычку в ветви 137 необходимо использовать резервный вариант. Для этого нужно установить перемычки в двух ветвях: в ветви 135 (сопротивление перемычки 1,0 к ) и в ветви 202 (сопротивление перемычки 0,1 к ). Критическая депрессия в этом случае будет равна 16,24 даПа.
Рис.3 Напорные характеристики ветви 222
Выводы
- Рассмотрены основы определения устойчивости проветривания при пожарах в наклонных выработках с нисходящим проветриванием. Показаны особенности взаимодействия тепловой депрессии пожара с депрессией вентилятора в наклонной выработке. Использование изображений напорных (приведенных) характеристик позволило показать механизм оценки и повышения устойчивости проветривания наклонных горных выработок с нисходящим проветриванием.