Научное обоснование разработки средств ликвидации скоплений газа в горных выработках методом пульсирующей вентиляции

• Автор: Филин, Александр Эдуардович
• Шифр специальности: 05.26.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 306 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ МЕСТНЫХ СКОПЛЕНИЙ ГАЗОВ

1Л Анализ существующих методов предотвращения и ликвидации местных скоплений опасных газов
1.2 Анализ исследований в области предупреждения образования и ликвидации местных скоплений газа методом пульсирующей вентиляции

1.3 Обоснование целей и задач исследований

2. РАЗРАБОТКА КЛАССИФИКАЦИИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ПО СТЕПЕНИ ОПАСНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ МЕСТНЫХ СКОПЛЕНИЙ ГАЗА

2.1. Анализ состояния метановой опасности угольных шахт

2.2. Систематизация средств предотвращения и ликвидации местных скоплений газа в горных выработках и подземных сооружениях.

2.3. Технические средства создания пульсирующего режима вентиляции

2.4. Условия возникновения местных скоплений газа в горных

выработках и подземных сооружениях.

2.5 Классификация условий возникновения скоплений мегана в ГВиПС по степени опасности
3. ИССЛЕДОВАНИЕ АЭРО ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ
ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ МЕСТНЫХ СКОПЛЕНИЙ ГАЗА
3.1. Анализ состояния исследований условий формирования и разрушения местных скоплений газа.
3.2. Исследование факторов, влияющих на газодинамический режим разрушения слоевых и локальных скоплений метана в подземных горных выработках угольных шахт.
3.3. Критериальное описание газодинамического режима
предотвращения и ликвидации местных скоплений газа.
3.4. Исследование закономерностей изменения параметров газопереноса при пульсирующем режиме вентиляции.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА МАССОПЕРЕНОСА ПРИ
ПУЛЬСИРУЮЩЕМ РЕЖИМЕ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКИХ И ГАЗОВОЗДУШНЫХ СРЕД ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ ПАРМЕТРОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
4.1. Анализ опыта применения пульсирующего режима движения жидкостей и воздушного потока
4.2. Эксперименты по изучению влияния пульсирующего движения воздуха на влаго и тепло перенос в модели горной
выработки
4.3. Исследование влияния на процесс газопереноса работы
пульсатора с механическим приводом в натурных условиях.
4.4. Обоснование конструктивных параметров генератора
пульсирующего режима вентиляции пульсатора барабанного типа с аэродинамическим приводом Пульсатор П1.
з
5. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО РЕЖИМА ВЕНТИЛЯЦИИ .
5.1. Описание конструкции пульсатора П
5.2. Краткое описание пульсатора дискового типа П2.
5.3. Краткое описание пульсатора пневматического типа ПЗ
ВЫВОДЫ.
6. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПУЛЬСИРУЮЩЕЙ ВЕНТИЛЯЦИИ
6.1. Исследование безопасных условий работы генераторов пульсирующего режима вентиляции в горных выработках и подземных сооружениях
6.2. Исследование влияния работы пульсатора барабанного типа с аэродинамическим приводом Пульсатор П1
6.2.1. Исследование влияния работы пульсатора барабанного типа с аэродинамическим приводом Пульсатор П1 при заводских стендовых испытаниях
6.2.2. Исследование влияния работы установки барабанного типа с аэродинамическим приводом Пульсатор П1 в условиях шахты Воркутинская и Заполярная ОАО Воркутауголь
ВЫВОДЫ.
7. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ПУЛЬСИРУЮЩЕЙ ВЕНТИЛЯЦИИ В УСЛОВИЯХ УГОЛЬНЫХ ШАХТ.
7.1. Область применения метода пульсирующей вентиляции.
7.2. Рациональные параметры предотвращения образования местных скоплений газа и их ликвидации в горных выработках и подземных сооружениях
7.3. Рациональные параметры работы установки Пульсатор П
предотвращения образования местных скоплений газа и их ликвидации в горных выработках и подземных сооружения.
7.4. Метод расчета оптимальных параметров расхода воздуха в выработке и расхода пульсатора для дезинтеграции скоплений метана в горных выработках угольных шахт
7.5. Оценка экономической эффективности применения пульсирующей вентиляции в условиях угольной шахты
7.6. Перспектива развития пульсирующей вентиляции
ВЫВОДЫ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В шахтных вентиляционных сетях изменение аэродинамических параметров в ветвях вызывает возникновение переходных газовых режимов в общей струе, в которой сливаются составляющие данное соединение струи. По своему виду эти режимы сходны с теми переходными режимами, которые обусловлены включением в шахтную вентиляционную сеть выработанных пространств. Главное же отличие их от режимов, обусловленных наличием выработанных пространств, заключается в меньшей величине периода стабилизации метанового уровня. Однако при значительной длине выработок период стабилизации может быть довольно длительным до мин, вследствие чего при решении вопросов, связанных с управлением вентиляционной сетью, необходимо учитывать также возможность переходных газовых режимов 8. В МГТУ МГИ исследование влияния пульсирующего режима движения воздуха на скопления газов начались в г. Кроме этого, данным научным направлением некоторое время занимались и в Карагандинском отделении ВостНИИ. Там также были получены положительные результаты при воздействии на скопления метана пульсирующим режимом движения воздуха. Теоретические исследования, выполненные в гг. В конечном итоге были получены некоторые количественные характеристики пульсирующего движения оптимальная частота пульсаций, коэффициент диффузии, дальность действия пульсатора и т. В целом можно сказать, что необходимо развивать понятие структуры шахтных вентиляционных струй, в отличие от классических течений характеризуется нестандартной геометрией, разнообразными начальными условиями, трехмерностью и т. Для проведения экспериментов, направленных на исследование пульсирующего режима вентиляции, были разработаны различные опытнопромышленные модели средств генерации данного вида проветривания. Эти модели разрабатывались в основном двумя научными школами на кафедре Аэрологии охраны труда в Московским государственном горном университете и в Карагандинском отделении ВостНИИ. На сегодняшний день уже существующий ряд экспериментальных моделей пульсаторов промышленного типа, генерирующих пульсирующий режим проветривания в горных выработках, позволил провести эксперименты на предприятиях и лабораторных установках и подтвердить эффективность этого метода для борьбы со скоплениями газа местными и, в частности, слоевыми. Разработанные установки генерации пульсирующего режима вентиляции создавались на основании приблизительных расчетов под конкретные виды экспериментов, не имея под собой проработанной методики описания процесса газопсреноса в различных условиях, позволяющей учесть множество факторов, определяющих данный процесс. Кроме того, каждая установка применялась для конкретного вида выработок по функциональному признаку и в основном для метанообильных угольных шахт. Однако возможности управления аэродинамическими параметрами за счет использования пульсирующего режима движения воздуха не ограничиваются только горными выработками угольных шахт, где существует угроза возникновения местных скоплений метана. Данный метод в равной степени может применяться и в подземных сооружениях мегаполисов, и на рудниках и других подземных объектах, где возможно возникновение ЧС, связанных с появлением местных скоплений вредных и опасных газов. Оценка определяющих факторов процесса газопереноса при пульсирующем режиме движения воздуха на сегодня не выполнена. Нет универсального описания газопереноса при пульсирующем режиме движения воздуха, включающего определяющие факторы для объектов горного профиля горных выработок и подземных сооружений где возможно образование местных скоплений газов. На основе выполненного анализа можно сделать вывод о том, что для предотвращения реализации ЧС, связанной с местными скоплениями газов необходимо исследование методов гидравлики, которые позволят выйти на конструктивные параметры генераторов пульсирующего режима вентиляции. Описание механизма взаимодействия возможно с применением теоретической механики, в которой имеется описание кинематики для различных видов взаимодействия тел. Для этого воспользуемся решением задачи для взаимодействия двух элементарных объемов имеющих в основе взаимодействие центра масс, описанной профессором МГУ Ольховским И.