Научное обоснование способов повышения надежности вентиляционных сетей подземных рудников

• Автор: Гришин, Евгений Леонидович
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Расчет устойчивости вентиляционных потоков
1.2. Источники тепловыделения в штатных режимах проветривания
1.3. Аварийные источники тепловыделения - процесс горения
1.4. Процесс теплообмена рудничного воздуха с массивом пород. Сетевая задача теплораспределения
1.5. Цели и задачи исследования
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ НАДЕЖНОСТИ И КЛАССИФИКАЦИЯ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СЕТЕЙ ПО СТЕПЕНИ СЛОЖНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ
2.1. Разработка критерия надежности систем вентиляции по
теплофизическому фактору
2.2. Исследование надежности воздухораспределения в вентиляционных сетях при наличии источников тепловыделения
2.2.1. Исследование геометрических параметров топологии вентиляционных сетей с действующими источниками тепловыделения
2.2.2. Исследование аэродинамических параметров участков вентиляционных сетей с действующими источниками тепловыделения
2.3. Классификация вентиляционных сетей по степени сложности управления воздухораспределением
2.4. Выводы по главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ИСТОЧНИКОВ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ В ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СЕТЯХ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО ВИДА ФУНКЦИИ ПЛОТНОСТИ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ
3.1. Исследование техногенных источников тепловыделения
3.2. Исследование источников тепловыделения в условиях рудничных аварий
3.3. Определение функции плотности тепловыделения

3.4. Выводы по главе
4. РАЗРАБОТКА СЕТЕВОГО МЕТОДА РАЧЕТА НАДЕЖНОСТИ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СЕТЕЙ
4.1. Разработка метода тепловых эквивалентов
4.2. Расчет параметров тепловых эквивалентов
4.3. Разработка сетевого способа расчета надежности в рамках теплогазодинамического расчета в ПВК «АэроСеть»
4.4. Расчет надежности вентиляционной сети с использованием сетевого метода
4.5. Выводы по главе
5. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СЕТЕЙ
5.1. Способ расчета коэффициентов запаса воздуха по
термодинамическому фактору для участков вентиляционных сетей
5.2. Учет теплофизических факторов при проектировании вентиляционных сетей
5.3. Применение средств автоматического управления проветриванием шахт и рудников и расчет коэффициентов неравномерности
5.4. Расчет и использование коэффициента неравномерности по руднику
5.5. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы диссертации. В настоящее время ведение горных работ на многих шахтах и рудниках характеризуется увеличением глубины отработки, протяженностью сети горных выработок, наличием отработанных пространств. В зависимости от условий залегания полезного ископаемого и выбранных систем разработки, вскрытия и подготовки запасов в шахтах присутствует то или иное количество наклонных выработок. Наличие наклонных горных выработок и значительные перепады высотных отметок отрицательно сказываются на надежности функционирования систем вентиляции рудников в связи с образованием в них тепловых депрессий. Расходы воздуха, подаваемого в шахты и рудники, составляют десятки тысяч кубометров в минуту, что при наличии отработанных пространств, значительной протяженности сети выработок и изменении теплофизических параметров воздуха обуславливает низкую эффективность управления вентиляцией.
Увеличение производственных мощностей в значительной степени увеличивает степень механизации горных работ. Электрические машины и механизмы, которые зачастую сконцентрированы в определенных местах сети горных выработок, представляют собой источники тепловыделений различной интенсивности.
В шахтах и рудниках присутствуют аварийные источники тепловыделения. Ленточные конвейера, электрооборудование, крепи и полезное ископаемое представляют опасность с точки зрения возможности их возгорания, при котором интенсивность выделения теплоты увеличивается на несколько порядков. Для ликвидации пожаров требуется управляемый вентиляционный режим, который обеспечивается высокой надежностью функционирования вентиляционной сети. Устойчивость вентиляционных потоков также необходима для обеспечения безопасного вывода людей с аварийных участков.

определяющие теплообмен рудничного воздуха с массивом горных пород. При расчетах реальных вентиляционных сетей зачастую невозможно определить геометрические параметры затопленных горных выработок или выработок, находящихся в отработанном пространстве.
Аэродинамические сопротивления горных выработок определяются в результате проведения воздушно-депрессионных съемок. При этом из-за размеров вентиляционных сетей и сложности их топологии при проведении замеров и последующем построении моделей вентиляционных сетей они существенно упрощаются, что исключает возможность построения детальной топологии, необходимой для расчетов с использованием рассматриваемого метода.
1.5. Цели и задачи исследования
Целью работы является разработка способов повышения надежности функционирования систем вентиляции рудников в штатных и аварийных режимах проветривания. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
1. Провести исследование факторов, влияющих на устойчивость воздухораспределения в вентиляционных сетях, и разработать способ оценки вентиляционных сетей по степени сложности управления воздухораспределением;
2. Разработать критерий надежности функционирования вентиляционных сетей в условиях изменяющихся термодинамических параметров рудничного воздуха;
3. Исследовать источники тепловыделения в вентиляционных сетях и определить функцию плотности тепловыделения для применяемых типов источников теплоты в различных режимах проветривания;