Разработка способов нормализации микроклиматических условий в горных выработках глубоких рудников

• Автор: Зайцев, Артем Вячеславович
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Определения, обозначения и сокращения
АВД - автоматическая вентиляционная дверь;
АСУ - автоматическая система управления;
ВЗГ - вентиляционно-закладочный горизонт;
ГВУ - главная вентиляторная установка;
ДВС - двигатель внутреннего сгорания;
КПД - коэффициент полезного действия;
КСН - камеры служебного назначения;
ОГ - очистной (подсечной) горизонт;
ОткГ - откаточный горизонт;
ПБ - правила безопасности;
ПВК - программно-вычислительный комплекс;
ПДМ - погрузочно-доставочная машина
С АУЛ - система автоматического управления проветриванием; СВВ - специальная воздухоподающая выработка;
СКВ - система кондиционирования воздуха;
ТГД - теплогазодинамический;
ТМО - тепломассообмен.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Тепловой режим и микроклиматические условия в выработках глубоких шахт и рудников
1.2. Формирование теплового режима и тепломассообменные
процессы в глубоких шахтах и рудниках
1.2.1. Теплоперенос в породных массивах
1.2.2. Тепломассообменные процессы в рудничной атмосфере
горных выработок
1.2.3. Методы прогноза микроклиматических параметров
рудничного воздуха в горных выработках
1.3. Регулирование теплового режима и способы нормализации микроклиматических параметров рудничной атмосферы
1.3.1. Горнотехнические способы регулирования теплового режима
1.3.2. Теплотехнические способы регулирования теплового режима
1.3.3. Особенности регулирования теплового режима глубоких шахт
и рудников Севера
1.4. Цель и задачи исследования
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В РУДНИЧНОЙ АТМОСФЕРЕ И ПОРОДНОМ МАССИВЕ РУДНИКОВ
2.1. Моделирование нестационарного сопряженного теплообмена между рудничным воздухом и породным массивом в выработках глубоких рудников
2.1.1. Теплообмен в горизонтальных горных выработках
2.1.2. Теплообмен в вертикальных и наклонных горных выработках
2.2. Влияние фазовых переходов влаги на теплораспределение в
горных выработках

2.3. Разработка математической модели расчета тепло- и воздухораспределения в сетях горных выработок глубоких рудников произвольной топологии
2.3.1. Расчет воздухораспределения в сети горных выработок
2.3.2. Расчет теплораспределения и термодинамических процессов в
сети горных выработок
2.4. Выводы по главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ГЛУБОКИХ ШАХТ И РУДНИКОВ
3.1. Экспериментальные исследования распределения температуры воздуха в горных выработках глубоких рудников
3.1.1. Подготовка и проведение экспериментальных исследований
3.1.2. Сравнительный анализ экспериментальных данных и результатов расчетов
3.2. Исследование процессов формирования теплового режима горных выработок глубоких рудников
3.2.1. Гидростатическое сжатие воздуха при его движении по воздухоподающим стволам
3.2.2. Исследование теплообмена между рудничным воздухом и породным массивом и формирование тепловыравнивающего слоя в горных выработках горизонтов
3.2.3. Техногенные источники выделения тепла в атмосферу выработок глубоких шахт и рудников
3.3. Классификация выработок глубоких рудников по характеру формирования теплового режима
3.4. Выводы по главе
4. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ НОРМАЛИЗАЦИИ МИКРОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В ВЫРАБОТКАХ ГЛУБОКИХ РУДНИКОВ

теплотехнических способов. Их практическая реализация осуществляется технологическими приемами (изменение вентиляционных режимов, конструктивных параметров выработок, технических характеристик отдельных элементов и др.) и теплофизическими, связанными с учетом геотермических и климатических условий месторождения и района, изменением интенсивности протекания процессов тепломассообмена в выработках.
К теплотехническим методам относят те, которые предполагают использование специальных средств и систем охлаждения рудничного воздуха или породного массива.
Теплофизические способы технически наиболее совершенны, обеспечивают регулирование любых параметров в широком диапазоне условий, но требуют значительных капитальных, эксплуатационных, энергетических и трудовых затрат. Они могут осуществляться путем свободного или вынужденного тепломассообмена, соответственно, различают безэнергетические и энергетические способы. Первые реализуются на базе природных или вторичных ресурсов тепла и холода, вторые - с использованием трансформируемых внешних энергоресурсов.
Техническая реализация теплотехнических способов осуществляется с помощью средств и систем регулирования, представляющих собой инженерные конструкции, обеспечивающие направленное изменение термодинамических параметров рабочего тела или регулируемого объекта в заданных пределах.
При этом используются математические модели двух видов: моделирующие процессы в выработках с охлаждением воздуха и моделирующие работу собственно охлаждающих устройств и систем.
Альтернативная, более полна классификация систем регулирования теплового режима для условий криолитозоны, предложена Ю.Д. Дядькиным [43], однако она не совсем подходит в случаях рассмотрения только вопросов снижения температуры воздуха.