Разработка метода оценки параметров воздухораспределения для снижения скорости окислительных процессов в выработанном пространстве угольных шахт

• Автор: Говорухин, Юрий Михайлович
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОЦЕНКЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В

ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ

1.1 Обоснование актуальности разработки метода оценки параметров воздухораспределения для снижения скорости окислительных процессов в выработанном пространстве
1.2 Анализ и оценка перспективных направлений исследований аэродинамики выработанного пространства и условий возникновения окислительных процессов в обрушенной породной среде

1.2.1 Анализ результатов исследований аэродинамики выработанных пространств

1.2.2 Анализ результатов исследований процессов окисления потерь угля в выработанных пространствах
1.3 Анализ результатов исследований гсомеханических процессов в выработанном пространстве

1.3.1 Характер процессов сдвижения массива горных пород при ведении очистных работ

1.3.2 Разрыхление горных пород кровли при обрушении

1.3.3 Уплотнение обрушенных горных пород

1.4 Анализ результатов научноисследовательских работ но моделированию процессов фильтрации в выработанном пространстве выемочного участка
1.4.1 Отечественный опыт моделирования процессов фильтрации в выработанном пространстве
1.4.2 Зарубежный опыт моделирования процессов фильтрации в выработанном пространстве
ВЫБОР И АДАПТАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ И АЭРОГАЗОДИНАМИЧЕСКИ X
ПРОЦЕССОВ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ
2.1 Оценка методик расчта аэродинамических сопротивлений и утечек воздуха через выработанное пространство по действующим нормативным документам
2.2 Оценка алгоритмов расчта аэродинамических параметров выработанного пространства
2.2.1 Алгоритмы расчта аэродинамических сопротивлений выработанного пространства
2.2.2 Алгоритмы расчта коэффициентов проницаемости и макрошероховатости
2.3 Выбор и адаптация математических моделей гсомеханичсских и аэрогазодинамических процессов в выработанном пространстве
2.3.1 Существующие математические модели
рассматриваемых процессов
2.3.2 Адаптация программного обеспечения численного моделирования геомеханических процессов
2.3.3 Адаптация программного обеспечения численного моделирования аэрогазодинамических процессов
2.4 Выбор шахт для проведения исследований и их характеристика
2.4.1 Выбор шахт для проведения исследований
2.4.2 Характеристика выбранных шахт
2.5 Планирование эксперимента и обработка исходных данных. Оценка влияния выработанного пространства на вентиляционные процессы выемочного участка
2.5.1 Краткая характеристика автоматизированной системы диспетчерского контроля и управления горным
предприятием vi
2.5.2 Расположение датчиков контроля на выемочном участке
и их характеристики
2.5.3 Обработка полученных данных
Выводы
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ
3.1 Адаптация программного комплекса Гсомсханика к задачам исследования
3.2 Моделирование геомеханических процессов при отработке выемочного участка
3.2.1 Расчт и оценка шагов обрушения основной и непосредственной кровли по существующим методикам
3.2.2 Моделирование процессов обрушения пород кровли численными методами
3.3 Алгоритм расчта изменения коэффициента разрыхления в зоне обрушения
3.4 Уплотнение горных пород в зоне обрушения
3.5 Алгоритм перехода от двумерной задачи к трхмерной
3.6 Программный модуль расчта аэродинамических параметров зоны обрушения
3.7 Результаты расчта аэродинамических параметров выработанного пространства
Выводы
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СНИЖЕНИЮ СКОРОСТИ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ
4.1 Импорт аэродинамических сопротивлений выработанного
пространства в программу Вентиляция
4.2 Аэродинамический способ торможения процессов окисления угля. Расчт скорости фильтрации воздуха в выработанном пространстве
4.3 Рекомендации по использованию результатов исследований 9 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


При определнных условиях и свойствах угля могут начаться окислительные процессы, и при накоплении тепла возможно самовозгорание угля, что зачастую приводит к взрывам как в самом выработанном пространстве, так и в примыкающих к нему горных выработках, последнее сопряжено с тяжкими последствиями. С процессами самовозгорания угля в выработанном пространстве связан ряд крупных техногенных аварий, произошедших на шахтах юга Кузбасса ОАО Шахта Распадская ОАО РУК, филиал Шахта Кушсяковская ОАО ОУК Южкузбассуголь. Поэтому разработка метода оценки параметров воздухораспределения в выработанном пространстве для выявления зон с опасными аэродинамическими режимами системы угольвоздух и перевода их в неопасную зону за счт управления фильтрационными потоками воздуха является актуальной научнотехнической задачей. Автор выражает благодарность канд. Криволапову В. Г. за методическую помощь в проведении исследований, полезные замечания и ценные советы. РД 8 и изменений в параграф ПБ 8. Объектом исследований являются фильтрационные потоки в выработанном пространстве выемочных участков на пологих пластах угольных шахт. Предметом исследований являются закономерности фильтрации воздушных потоков в выработанном пространстве. Целыо работы является создание условий для повышения пожарной и промышленной безопасности технологических процессов в угольных шахтах путм разработки метода, обеспечивающего снижение скорости процессов окисления угля в выработанных пространствах. Идея работы заключается в торможении процесса окисления угля в выработанном пространстве путм выявления зон с опасными аэродинамическими режимами системы угольвоздух и перевода их в неопасную зону за счт управления фильтрационными потоками воздуха. Проанализировать состояние и обосновать перспективные методы, обеспечивающие снижение пожарной и промышленной опасности технологических процессов в угольных шахтах. Разработать метод оценки параметров фильтрационных потоков в выработанном пространстве пологих пластов средней мощности шахт Кузбасса. Разработать алгоритм интегрирования модели выработанного пространства в модель шахтной вентиляционной сети для горногеологических условий пологих пластов средней мощности шахт Кузбасса. Разработать аэродинамический способ торможения процессов окисления угля на основе разработанного метода оценки параметров воздухораспределения. Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались сравнительный анализ фактических и расчтных данных состояния рудничной атмосферы на выемочном участке системный анализ результатов научных исследований предшественников численное моделирование методом конечных элементов. Выработанное пространство является высокоироницаемой средой, характер распределения фильтрационных потоков в которой оказывает существенное влияние на безопасность технологических процессов на выемочном участке. Параметры фильтрационных потоков в выработанном пространстве зависят от характера распределения коэффициента разрыхления горных пород и закономерностей их уплотнения. Модель выработанного пространства, представленная как математически дезинтегрированная среда, в модели шахтной вентиляционной сети позволяет прогнозировать распределение фильтрационных параметров обрушенных пород. Снижение скорости окислительных процессов достигается при использовании разработанного аэродинамического способа торможения процесса окисления угля, включающего прогноз, текущий контроль и управление объмами фильтрационных потоков. Отличие от ранее выполненных работ заключается в том, что модель выработанного пространства представлена математически как дезинтегрированная среда, в которой изменяющиеся по мере отработки выемочного столба аэродинамические сопротивления определяются численным методом конечных элементов. Геомеханика посредством разработки и реализации подпрограммы Аэродинамика. Научное значение работы состоит в развитии теоретических основ, создании алгоритма, модели и компьютерной программы для оценки численных параметров фильтрации воздушных потоков через дезинтегрированную среду выработан но го пространства. Вентиляция и для расчта воздухораспределения только в выработанном пространстве, например с помощью офисных программ i.