Оценка газовой ситуации и повышение эффективности проветривания протяженных подготовительных выработок шахт Подмосковного бассейна

• Автор: Кузнецов, Анатолий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.26.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 218 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Газовыделение в шахтные выработки .

2.2. Диффузия активного газа .

2.3. Отдельные проблемы осуществления проектов вентиляции тупиковых выработок

. 2.4. В ы в о д ы . Задачи исследования.

3. ГАЗОВЬЩЕЛЕНИЕ В ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ВЫРАБОТКИ .

3.1. Математическая модель газовыделения

3.2. Экспериментальное определение в шахтных условиях основных характеристик факторов, входящих в математическую модель.

3.2.1. Методика шахтных исследований

3.2.2. Определение законов изменения барометрического давления, влияющих на газовыделение в тупиковую выработку .
3.2.3. Определение концентраций углекислого газа,выделяющегося из угольного пласта и выработанных пространств .
3.3. Сравнение результатов моделирования с данными натурного эксперимента
Выводы
4. СЛОЕВЫЕ СКОПЛЕНИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА В ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ.ВЫРАБОТКАХ .
4.1. Методика лабораторного эксперимента
4.1.1. Условия подобия .
4.1.2. Установление угла разлета мульды .
4.1.3. Устройство модели
4.2. Распределение углекислого газа по высоте выработки
4.3. Закономерности изменений концентрации углекислого газа в зависимости от скорости вентиляционной струи
В ы в о д ы .
5. АЭР0ГАДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТКАХ .
5.1. Процессы переноса газа при проветривании протяженных подготовительных выработок
5.2. Газообмен в призабойном пространстве подготовительной выработки .
Выводы.
6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ НАДЕ2Н0СТИ ПРОВЕТРИВАНИЯ ДЛИННЫХ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК
6.1. Аэродинамические характеристики шахтных гибких трубопроводов и способы их улучшения
6.1.1. Методика учета местных сопротивлений, вызванных деформацией труб при расчете гибких трубопроводов .
6.1.2. Исследование способов уменьшения утечек воздуха в действующих гибких трубопроводах .
6.2. Разработка и испытание газоподавляющей установки
6.2.1. Конструктивные особенности установки
6.2.2. Испытание установки .
6.3. Метод оценки газовой ситуации протяженных подготовительных выработок углекислотообильных шахт .
В ы в о д ы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Поток, в котором происходит изменение концентрации, а, следовательно, и плотности вещества преимущественно в одном направлении, называют стратифицированным по плотности. Плотностная стратификация приводит к появлению объемных сил, переменных по поперечному сечению и носящих аэростатический характер. Эти силы могут оказать существенное влияние на турбулет-ные характеристики потока. В изучение турбулентных характеристик шахтных потоков большой вклад внесли А. А.Скочинский, В. Н.Воронин, В. Б.Комаров, Ф. А.Абрамов, К. Ушаков, А. Ф.Милетич, Ф. С.Клебанов, Л. А.Пучков, Н. Ф.Гра-щенков, А. М. Карпов [, , , , , , , ,] и другие. В.И. Воронин [] выполнил исследование уравнения движения для условий турбулентного потока в выработке. Им получено выражение, определяющее профиль скорости в выработках в зависимости от поперечного размера, коэффициента трения, средней скорости. В.И. Воронин считает коэффициент турбулентного обмена величиной постоянной, что не соответствует действительности. Впервые решение уравнения движения для стратифицированных вентиляционных потоков, основанное на универсальной функции распределения коэффициента турбулентного обмена и учитывающее характер шероховатости боковых стенок выработки, выполнено К. З.Ушаковым. Им получено аналитическое выражение для определения результирующей скорости движения воздуха при совместном действии в горной выработке вентилятора и объемных сил [] . Математическая модель позволяет провести предварительную оценку эффективности вентиляции по распределению скоростей в сечении, оценить опасность слоевых скоплений метана. Однако использование полученной математической модели в практической деятельности для оценки опасности слоевых скоплений углекислого газа затруднено вследствие наличия трудноопределимых параметров. В токе время в практике вентиляционных служб возникает необходимость проверки сложившейся газовой ситуации в штреке на возможность локального скопления углекислого газа. Вопросам изучения условий образования местных скоплений метана и борьбе с ними в последнее время уделяется большое внимание. Они. П.Бакке, С. Дне. Личем, Г. Д. Лидиным, А. К.З. Ушаковым, Л. А. Пучковым, Ф. С. Клебановым, Г. В.Л. Божко, А. И Бобровым, Н. М.Кошелевым, О. И.Касимовым, Г. И.Лаза-ровым. Г . А . Пигидой [ , , , , , , , , ] и другими. А.И. Бобровым [, ^ исследования проводились в направлении определения влияния основных факторов на условия образования слоевых скоплений метана на основе обработки результатов шахтных наблюдений. О.И. Процессы образования скоплений метана в тупиках погашаемых вентиляционных выработок в условиях Кузбасса исследовались В. А. Колмаковым, Б. Г. Тарасовым, П. И. Кокориным С ]. С = а + Ь -кС}+;ЛГ , ( 2. V - скорость движения воздуха . Рассмотренные работы позволили дать ценные практические рекомендации по борьбе с местными скоплениями метана для конкретных условий группы шахт. Разработанную методику можно использовать для исследования образования локальных скоплений углекислого газа. Однако работы, выполненные в этом направлении, не учитывают достижения в развитии теории диффузии стратифицированных потоков, а отсутствие универсальных зависимостей значительно ограничивает возможность их использования. Л.Г. Ричардсоном [] предложен безразмерный критерий, характеризующий влияние активной примеси на интенсивность турбулентности. Рассуждения Ричардсона при выводе критического числа хорошо отражают физику процесса на примере метана. Если некоторый объем метана V плотностью р1 поместить в поток плотностью р2 , то по закону Архимеда этот объем будет испытывать действие силы , равной массе вытесненного им газа. Ей противодействует масса рассматриваемого объема. СРг-ра). На рассматриваемый объем метана кроме того действуют пульсацион-ные силы турбулентного потока, стремящиеся увлечь его от источника. При расположении источника у почвы выработки объемные и пуль-сационные силы действуют, суммируясь, в одном направлении. У кровли выработки ( источник вверху ) эти силы противодействуют друг другу. При этом могут возникнуть условия, при которых они будут компенсировать друг друга, приводя к вырождению турбулентности. Энергетические оценки Л. Ц.И. Тейлор и С.