Обоснование метода расчёта параметров вентиляции шахт на основе объёмного моделирования аэрогазодинамических процессов

• Автор: Кобылкин, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Б. м.
• Количество страниц: 161 с. : ил.

1.1 Анализ причин аварийности на угольных шахтах Российской Федерации

1.2 Анализ существующих схем вентиляции выемочного участка высокопроизводительных угольных шахт, на которых произошли аварии, связанные с взрывами и вспышками метана

1.3 Оценка современного состояния нормативно методической

базы проектирования вентиляции шахт

1.4 Анализ состояния научных исследований в области управления метановыделением в угольных шахтах.
Выводы.

II Исследования влияния природных и организационно

технических факторов на газоообильных угольных шахт

2.1 Влияние скорости подвигания очистного забоя на газовыделение

2.2 Изменение газопроницаемости угольных пластов при

увеличении глубины их разработки.

2.3 Влияние горного давления при добыче угля длинными
очистными забоями на распределение газовыделения.
2.4 Оценка максимальной пропускной способности по параметру скорости движения воздуха но горным выработкам выемочного
участка
2.5 Анализ влияния технологических параметров на абсолютное метановыделение при применении современной добычной
техники
2.6 Методика определения величины газового барьера в
зависимости от техникотехнологических параметров.
III Математическое моделирование диффузионных процессов и численное моделирование вентиляции подземных
аэрогазодинамических систем.
3.1 Математическое моделирование диффузионных процессов вентиляции горных выработок выемочного участка
3.1.1 Уравнение количества движения.
3.1.2 Уравнение неразрывности.
3.1.4 Уравнения сохранения энергии
3.1.5 Физические модели турбулентности
3.1.6 Модель выработанного пространства.
3.1.7 Физическая модель плавучести
3.1.8 Распространение взрывоопасных примесей. Уравнение конвективной диффузии.
3.1.9 Аэродинамическое сопротивление горных выработок.
3.1. Уравнение состояния реального газа.
3.2 Краевые условия в задаче диффузионных процессов вентиляции выемочных участков
3.3 Требования к построению разностной сетки и визуализации результатов расчетов.
3.4 Применяемый метод для решения многофакторной математической модели процессов вентиляции выемочных
участков и вводимые допущения
Выводы.
IV Разработка методологических основ расчета шахтных вентиляционных систем с использованием объмных моделей аэрогазодинамических процессов.
4.1 Шахтные исследования и моделирование распространения воздушных потоков в шахтных вентиляционных сетях.
4.2 Шахтные исследования и численное моделирование процессов вентиляции и распространения метано воздушной смеси в
тупиковых горных выработках при их проходке
4.3 Шахтные исследования и численное моделирование распространения метановоздушной смеси в горных выработках выемочного участка и в выработанном пространстве.
4.4 Методологический подход к проектированию шахтных вентиляционных систем на основе объмного моделирования
4.5 Методика проектирования элементов шахтной вентиляционной сети с использованием объемного моделирования
аэрогазодинамических процессов.
Выводы.
Заключение.
Список использованных источников


Одно из решений проблемы метаноопасности шахт заключается в предотвращении опасности загазирования горных выработок, путем обеспечения научнообоснованных рациональных параметров схем вентиляции выемочных участков. Для решения проблемы необходимо изучить влияние горногеологических и организационнотехнических факторов на газовый баланс выемочного участка при высоких скоростях подвигания очистного забоя. Реализация. Результаты работ были использованы при обследовании состояния проветривания шахты Эстония компании ЕеяН Епеа Каеуапс1изес1, Эстония и разработке рекомендаций по реконструкции ес вентиляционной системы при доработке запасов шахтного ноля. Данные численного моделирования будут использованы при дальнейшем планировании горных работ, что позволит оптимизировать проветривание горных выработок шахты. На шахте им. С.М. Кирова ОАО СУЭККузбасс были проведены натурные исследования и численное решение многофакторной математической модели для проходческого забоя и выемочного участка , позволившие определить коэффициенты проницаемости выработанного пространства. Апробация. Гуманитарные и социальные проблемы обеспечения безопасности горнодобывающих регионов Новокузнецк, , на научнотехническом совете шахты Эстония компании Еевй Епеода Каеуапбияе, Эстония, . Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ в том числе 4 работы в изданиях рекомендованных ВАК. Объм диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 2 страницах машинописного текста, и содержит рисунков, таблиц, список литературы из 7 наименования источников, 4 приложений. Автор выражает благодарность научному руководителю профессору И. О. Калединой, сотрудникам кафедры Аэрология и охрана труда МГГУ, сотрудникам института Гипроуглеавтоматизация и Центрального штаба ВГСЧ угольной промышленности за содействие и методическую помощь. Целью диссертационной работы является обоснование метода расчта параметров вентиляции шахт на основе объмного моделирования аэрогазодинамических процессов в современных условиях ведения горных работ. Для чего необходимо установление зависимости влияния нагрузки на мстановыделение и разработка многофакторной математической модели, инновационное решение которой позволит повысить аэрологическую безопасность угольных шахт, создать безопасные условия труда горнорабочих, надлежащую санитарногигиеническую обстановку и требуемую производительность оборудования с учетом современного состояния технической базы. Решение этих проблем осложняется ухудшающимися природными и горнотехническими факторами, особенно с внедрением новой высокопроизводительной техники добычи угля и переходом на большие глубины. В первую очередь это касается вопросов, связанных с весьма значительными выделениями метана. В современных условиях программу развития угольного предприятия определяют, прежде всего экономические факторы, при этом затраты на безопасность горного производства повышают себестоимость продукции, являются сдерживающим фактором увеличения производственной мощности. Вентиляционные системы шахт как основное средство создания безопасных и комфортных условий работы не обеспечивают в полном объеме необходимую аэрологическую безопасность ведения горных работ и выполнение требований законодательных и нормативных документов, о чем свидетельствует анализ причин аварийности на отечественных горнодобывающих предприятиях. Анализ аварий и инцидентов на угольных шахтах России показывает, что по сравнению с концом девяностых годов доля взрывов и вспышек газа от общего числа аварий возросла более чем в три раза рис. Анализ данных по России за период с по год рис. СиШИХЛЮО дгйсглеукми ильп Дийыш ии. Мяя. Л . X н а ь 2 1 1 г г х с 2 0 з 2 2. Г X с. X X 2 2 4 3 О 2 . О о Л 3 п г 2 3 С 9 К и г г V П 1 о . Данная ситуация наблюдается практически на всех высокопроизводительных участках. Общий материальный ущерб от аварий, связанных с взрывами и вспышками метана за девять лет, приведен в табл. Таблица 2 Общий материальный ущерб от аварий
Материальны ущерб, тыс. Ро.