Математическое моделирование нестационарных процессов вентиляции горных выработок угольных шахт

• Автор: Костеренко, Виктор Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 123 с. : ил.

3.4 Моделирование работы газоотсасывающей установки
3.5 Моделирование процессов переноса метана при реверсе главного
вентилятора проветривания
Выводы по главе
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СЕТИ ВЫРАБОТОК УГОЛЬНЫХ ШАХТ ПРИ РАЗВИТИИ ПОЖАРА
4.1 Расчет изменения стационарного режима проветривания участка сети выработок при возникновении пожара в выработке
4.2 Исследование нестационарных процессов, возникающих при постепенном развитии пожара в наклонной выработке угольной шахты
4.3 Моделирование управления распространением пожара в сети выработок
4.4 Моделирование развития очага пожара в сети выработок при
возникновении его в наклонной выработке
Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ
Вентиляция угольных шахт необходима для обеспечения требуемых нормальных условий труда горняков. Она необходима также для удаления метана, выделяющегося из угольных масс, и способного при повышенных концентрациях к горению и взрыву.
Угольные шахты относятся к предприятиям с повышенной опасностью труда. Это обусловлено в первую очередь выделением метана, адсорбированного в угле, при его добыче. Удаление взрывоопасного газа из зоны забоя и прилегающих выработок проводится путем организации достаточной вентиляции выработок. В соответствии с нормами, принятыми в угольной промышленности, максимальная концентрация метана в рудничной атмосфере не должна превышать 1 % Vol.
Техническое перевооружение угольных шахт новой
высокопроизводительной техникой повысило производительность труда (например, в Кузбассе отдельные очистные участки добывают 10000 - 20000 тонн в сутки). Это приводит к увеличению газовой нагрузки на забой.
При отработке газоносных пластов вопросы обеспечения условий для высокопроизводительной и безопасной работы горной техники по газовому фактору становятся все более актуальными, поскольку технические возможности средств очистной выемки угля на пологих пластах в 3-4 раза превышают допустимую нагрузку на лаву по газовому фактору. Поэтому при отработке высокогазоносных выемочных полей невозможно обеспечить высокопроизводительную работу выемочных машин без комплексного применения эффективных способов управления метановыделением на выемочных участках средствами вентиляции и комплексной дегазации источников газовыделения.
Однако из-за низкой эффективности совместного применения средств вентиляции и комплексной дегазации на современных высокопроизводительных угольных шахтах не всегда удаётся своевременно ликвидировать опасность

Записанная с учетом сделанных предположений система уравнений имеет

= (2.1)

dps и dpsit2 dp „ . . /о
-4— +-^г~+s- = nTv-spgsmr, (2.2)
at ox ах

е + — ?
( 2 р U
е + — + —

+----L__£i—— = ПтН -Tla (Т-Tv)~ s pug sin у, (2.3)
5/ дх
где (2.1) -уравнение неразрывности, (2.2) - -уравнение движения, (2.3) - уравнение энергии. В этих уравнениях х - координата вдоль выработки; г - время; р -плотность газа; и - скорость; р - давление; е - внутренняя энергия единицы массы газа; Т - температура газа; Т„ - температура стенки; т - массовый приток газа с единицы поверхности стенки; Я - энтальпия единицы массы притока; л(х) -сечение выработки; П - её периметр; g - ускорение силы тяжести; у - угол наклона выработки к горизонту; г„ - напряжение трения на границе выработки; а - коэффициент теплоотдачи.
Конкретизируем величины т и Я для условий горных выработок.
В отсутствии пожара будем предполагать, что т = тсп<, где тсп< - масса метана, поступающего с единицы поверхности выработки в единицу времени. В случае горения метана выполняется закон сохранения числа атомов виде
^2 ~у^02+СЯ4 = 2НгО + ЗмС0+(1-Зм)С02 (2.4)
где 3м - доля углерода, сгорающего до СО.
Предположим, что вся масса метана, поступающего со стенок выработки, мгновенно сгорает. Обозначим через Мсн> молекулярный вес метана. Тогда с единицы площади выработки в единицу времени будет поступать число молей
т.г.„
метана, равное