автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Математическое моделирование шахтных вентиляционных сетей, содержащих выработки с неустойчивым проветриванием

На правах рукописи

с>

ИВАННИКОВ Александр Любимович

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ШАХТНЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СЕТЕЙ, СОДЕРЖАЩИХ ВЫРАБОТКИ С НЕУСТОЙЧИВЫМ ПРОВЕТРИВАНИЕМ

Специальность 05.13.18— «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ»

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

1 в да ^

Москва 2009

003472783

Рабата выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный горный университет» (МГГУ)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Шкундин Семён Захарович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Поздняков Георгий Акимович, кандидат физико-математических наук Симачёв Николай Дмитриевич

Ведущая организация: ФГУП Государственный проектно-

конструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной промышленности «Гипроуглеавтоматизация» (МО, п. Ильинский)

Защита состоится « 03 » июля 2009 года в 13 часов на заседании диссертационного совета Д. 212.128.02 при Московском государственном горном университете по адресу: 119901, Москва, Ленинский проспект, 6

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета (МГГУ).

Автореферат разослан « 03 » июня 2009 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

Адигамов А.Э.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Углубление горных работ и интенсификация производственных процессов при добыче угля, как правило, сопровождаются пылеобразованием, повышением температуры и концентрации метана в выработках шахт. Поэтому проблема доставки к забоям угольных шахт достаточного количества свежего воздуха актуальна практически для всех предприятий отрасли.

Моделирование воздухораспределения в выработках широко распространено для обработки результатов депрессионных съёмок, при проектировании горных работ, реконструкции шахтных вентиляционных сетей, при составлении планов ликвидации аварий.

В угольной промышленности стран СНГ используется более десятка программ, комплексов и автоматизированных рабочих мест, позволяющих проводить расчёты воздухораспределения в горных выработках на основе решения сетевой вентиляционной задачи.

Несмотря на постоянное совершенствование алгоритмов и программ расчёта в сторону увеличения быстродействия, они по-прежнему базируются по сути на одном методе - методе контурных расходов, использующем теорию графов и включающем в себя различные методы приближений к искомому результату (в основном метод Ньютона или Андрияшева) и обладают тем недостатком, что требуют каждый раз для новой задачи, особенно нестационарного воздухораспределения, сортировки массива ветвей в порядке возрастания их аэродинамических сопротивлений, построения дерева минимальных сопротивлений и определения линейно независимых контуров, включающих большое количество ветвей. Погашение невязок в контурах по депрессии даже до 1 Па, не позволяет свести их к нулю и тем самым до конца решить вопрос об устойчивости вентиляционных струй в диагоналях.

Внедрение автоматизированных систем контроля параметров проветривания вызывает необходимость совершенствования численных методов расчёта вентиляционных сетей при обработке непрерывно меняющейся информации, поступающей от датчиков расхода воздуха. Алгоритмы, реализующие эти методы, должны отличаться большей точностью и быстродействием.

Цель работы состоит в создании нового метода расчёта и моделирования вентиляционных сетей угольных шахт для контроля устойчивости проветривания горных выработок и раннего распознавания аварийных ситуаций.

Идея работы заключается в использовании электромеханических аналогий для разработки высокоточного метода расчёта вентиляционных сетей - метода компенсации межузловых депрессий.

Научные положения, разработанные лично автором, и их новизна:

• уточнена закономерность движения воздуха при турбулентных, ламинарных и промежуточных режимах в выработках с высокой температурой, которая имеет вид

а Т0

• доказано, что повышение скорости и точности итерационного процесса расчёта при моделировании сложных вентиляционных сетей достигается при использовании метода межузловых депрессий, при этом невязки расходов воздуха в узлах без начальных приближений оказываются исчезающее малыми;

• разработана аэротермодинамическая модель проветривания горных выработок, позволяющая, исключая невязки депрессий в контурах, достичь высокой точности расчёта воздухораспределения в вентиляционной сети;

• показано с использованием численных методов расчёта на основе полученной математической модели, что устойчивость вентиляционных струй в диагоналях в большой степени зависит от режима движения воздуха и изменения температуры в примыкающей выработке.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и

рекомендаций подтверждаются:

• использованием при проведении теоретических исследований современных достижений в области аэрогазо- и термодинамики в выработках и выработанных пространствах;

• проверкой основных положений по влиянию различных аварийных ситуаций на устойчивость вентиляционных струй в диагоналях с привлечением лабораторных и шахтных экспериментов;

• сходимостью результатов расчёта воздухораспределения по методу межузловых депрессий (ММД) с результатами шахтных экспериментов.

Научное значение работы состоит в разработке нового метода и алгоритма расчёта вентиляционных сетей в условиях неустойчивого проветривания, когда традиционные методы и алгоритмы становятся малоэффективными.

Практическое значение работы заключается в использовании полученных зависимостей и разработанного метода межузловых депрессий (ММД), алгоритма и программы расчёта воздухораспределения в системах автоматизированного проветривания шахт и рудников.

Предложенный метод позволяет повысить точность расчётов вентиляционных сетей при оценке устойчивости струй в нормальных и аварийных условиях.

Реализация работы. Результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке дипломированных специалистов по направлению 230200 «Информационные системы» специальности 230201 «Информационные системы и технологии».

Апробация результатов работы. Научные положения и основные результаты исследований докладывались и обсуждались на научном симпозиуме «Неделя горняка» (2007 - 2009 гг.), на научных семинарах кафедры «Электротехники и информационных систем» МГГУ (2007-2009 гг.), ФГУП «Гипроуголеавтоматизация» (2009 г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в четырёх работах, в т.ч. одной статье в журнале по перечню ВАК.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения, содержит 17 рисунков, 13 таблиц, список использованной литературы из 108 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулирована цель диссертационной работы, изложены основные научные положения, выносимые на защиту, отмечены научная новизна и практическая ценность работы, указаны сведения об апробации работы.

В первой главе проводится анализ существующих методов и алгоритмов расчёта вентиляционных сетей, включенных в программно-вычислительные комплексы «Аэросеть», «Вентиляция шахт», «Ревод», «Гидросистема» и другие. Показано, что используемые в них методы и алгоритмы расчёта, такие как метод Ньютона (МК), метод Андрияшева-Кросса (МАК), метод контурных расходов (МКР) и их модифицированные версии, использующие теорию графов, имеют определённые недостатки.

Суть этих алгоритмов сводится к следующему. На основе графа, соответствующего конкретной вентиляционной сети, строится дерево, содержащее кратчайшие цепи ветвей от начальной точки пути (узла поверхности) ко всем узлам. При построении такого дерева на каждом шаге к нему присоединяют один из узлов и соответствующую ветвь с минимальным аэродинамическим сопротивлением. После построения дерева минимальных аэродинамических сопротивлений приступают к построению линейно независимых контуров. Задав начальные приближения, методом последовательных приближений (Ньютона, Андрияшева и т.д.) находят искомое воздухораспределение как в нормальных, так и аварийных условиях.

Оптимизированный алгоритм расчёта шахтных вентиляционных сетей в настоящее время позволил значительно ускорить процесс обработки топологической информации. Однако громоздкость такого алгоритма очевидна, поскольку при увеличении аэродинамического сопротивления даже в одной ветви дерева требуется заново обрабатывать исходную информацию и строить новое дерево. Ещё более усложняется формализация задачи, когда кроме стационарного воздухораспределения в вентиляционной сети необходимо ещё моделировать нестационарное распределение газа и воздуха, а также решать задачи управления вентиляционной сетью.

Сегодня необходимость применения теории графов неразрывно связана с применением почти во всех программах метода контурных расходов (в электротехнике - «метод контурных токов»), когда при решении задач воздухораспределения в сети погашаются невязки депрессий в контурах при отсутствии невязок расходов воздуха в узлах. Хотя предложенный в некоторых работах матричный метод решения системы уравнений Кирхгофа может и не требовать применения теории графов, однако наличие многих нулей в матрицах инциденций приводит к холостым пробегам, число которых увеличивается с увеличением числа ветвей, что затягивает время вычислений. Неслучайно в программно-вычислительном комплексе «Аэросеть» для минимизации времени расчёта и вероятности отказа разработанного алгоритма всё время подбирается вектор начальных приближений с помощью модифицированного метода Андрияшева-Кросса (ММАК), а затем вступает в действие модифицированный метод контурных расходов (ММКР) с граничными невязками депрессий в контурах от 25 до 50 Па (данные Круглова Ю.В.).

Кроме указанной громоздкости метода контурных расходов, как его ни модернизируй, остаются невязки депрессий в контурах, что не позволяет точно определить устойчивость вентиляционных струй. Так, при равенстве соотношений аэродинамических сопротивлений ветвей в простом диагональном соединении, расход воздуха в диагонали должен равняться нулю. Однако при существовании даже одной малой невязки по депрессии, как

дополнительной, лишь в одном контуре - воздух в диагонали будет двигаться либо в ту, либо в другую сторону, что при наличии пожарных газов не позволяет дать точный прогноз, куда они попадут.

Таких диагональных соединений в сложной вентиляционной сети с неустойчивым режимом движения может оказаться несколько, и заранее их определить невозможно, поскольку при пожарах будут меняться их аэродинамические сопротивления из-за температурного расширения газов.

Поэтому целью и задачей исследований явились разработка нового метода расчёта сложных вентиляционных сетей с линейными и квадратичными аэродинамическими сопротивлениями ветвей, когда погашаются невязки по расходу воздуха в узлах при отсутствии невязок по депрессии в контурах.

Во второй главе получены и подтверждены экспериментальными данными зависимость коэффициента сопротивления движению воздуха от числа Рейнольдса, зависимость температуры в выработке от периметра и длины теплоизлучающей поверхности, зависимость депрессии в выработке от коэффициента расширения воздуха при высокой температуре и метановыделении.

Установленные закономерности и аналитические зависимости при исследовании получены на основе современных представлений в области аэрогазо- и термодинамики в выработках и выработанных пространствах.

При стационарном режиме проветривания выработок и одномерном движении сжимаемых газов вдоль выработок уравнения сохранения масс, движения и сохранения энергии образуют систему и представимы в дифференциальном виде

„п.

А '

¡1(р + риг) СР 2 / л • П\

(к '-СО-Ро^бшог; (1)

¿(с,р7Ъ) = дтр

<Их 5 1 ™ ''

где р - плотность газовоздушной смеси, кг/м3; р0 - плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м3; V -скорость воздуха в выработке, м/с; р - давление

6

газовоздушной смеси, Па; х - пространственная координата, отсчитываемая по направлению движения воздуха, м; ^ - коэффициент трения газовоздушной смеси о стенки выработки, Па; Р — периметр выработки, м; 5 - площадь поперечного сечения выработки, м2; g - ускорение свободного падения, м/с2; а - угол наклона выработки к горизонту, град; ср — удельная теплоёмкость воздуха, кДж/(кг-К); Т- абсолютная температура, К; Тс„, — температура стенки, К; ат - коэффициент теплоотдачи стенок выработки, кВт/(м2-К).

К системе уравнений (1) добавлено уравнение состояния газов при высокой температуре

РТ = Р0Т0, (2)

где Т0 - температура воздуха в выработке при нормальных условиях, К.

Показано, что коэффициент трения может быть представлен в виде суммы коэффициентов для ламинарного и турбулентного режимов движения воздуха

С(3)

Яе

где Ие - число Рейнольдса; - коэффициент трения при турбулентном режиме движения воздуха.

На рис.1 приведены результаты сравнения зависимости (3) с экспериментальными данными для гладких труб и выработок с различной формой поперечного сечения (круглое с вырезом (кружочки), прямоугольное и треугольное (треугольники) сечения (данные Абрамовича Г.Н.)). Установлено, что для ламинарного и турбулентного режимов движения максимальные отклонения расчётных данных от фактических не превышают 10%, а для промежуточного режима для выработок некруглого поперечного сечения наблюдается незначительный провал, как видно из рис. 1, и максимальная погрешность может достигать 30%.

0,4

0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0.1 0,05 0

\

У

\ 1

\ с

\ 1

о]

^ > а

и 2.

т

Яе

Рис.1. Зависимость коэффициента сопротивления от числа Рейнольдса для труб и выработок с различной формой поперечного сечения

Число Рейнольдса определялось по формуле

4

Г<с = -

уР

(4)

Здесь V — коэффициент кинематической вязкости воздуха, м2/с.

Из первого уравнения системы (1) после его интегрирования следует, что приведенный массовый расход воздуха (м3/с) является константой

б = /»иУ//*0=ц,£,. (5)

где - скорость воздуха при нормальных условиях, м/с.

Так как в рудничной аэрологии принято считать коэффициентом трения величину

«=^0/8, (6) то с учётом формул (2) - (б) второе уравнение системы можно представить в виде

4Р+Л,(£№/?;] ^ 2р0УР . Т таР

с!х

&-=ге+(1-Г„/Г)р^8та . (7)

Анализ уравнения (7) показывает, что все параметры в правой его части являются константами за исключением функции температур. Это дало возможность получить аналитическое решение уравнения (7) в виде

Н^Л}|&)*е-(1- Л^ипа, (8)

где И — депрессия в выработке, Па; р0 — давление на входе в выработку, Па; р\ -давление на выходе из выработки, Па; ,Т\ — температура на выходе из выработки, К; Ь - длина выработки, м; Я - турбулентное аэродинамическое сопротивление выработки при нормальных условиях, Па с2/мб.

Входящее в решение (8) турбулентное аэродинамическое сопротивление выработки при нормальных условиях, как известно, определяется по формуле

* = ^ ■ (9)

Входящие в решение (8) интегралы представляют собой соответственно среднюю температуру и среднюю плотность воздуха в выработке:

/>„//>.=- (Ю)

^ о Ь ь а 1

Таким образом, второй закон Кирхгофа в горной выработке при высоких температурах может быть с учётом (10) представлен формулой

И = р0(д/8)\Т1/Т0-1) +

2о иР Т . (11)

а Т0

Таким образом, формула (11) наиболее полно описывает движение воздуха в горной выработке и имеет общий вид

А = (12)

где коэффициенты формулы (12) представляют собой соответственно тепловую депрессию, ламинарное и турбулентное аэродинамические сопротивления

СС о -¿о

Здесь третье выражение указывает, что при наличии очага пожара в выработке сопротивление увеличивается оттого, что полное давление растёт по пути движения воздуха и запирает вентиляционный поток тем больше, чем больше температура.

При наличии в выработке пожара существует зона горения. Высокая температура на стенке выработки будет иметь место там, где горит уголь, конвейерная лента или деревянная крепь. Тогда третье уравнение системы (1) можно представить в виде

~ = —-[аА(Тг-Т)+ах(Р-Рг)(Т0-Т)] , (14)

сРРчО.

где аг - коэффициент теплоотдачи горящей стенки вентиляционному потоку с учётом лучистой энергии, Вт/(м2К); ах- коэффициент теплоотдачи холодной стенки вентиляционному потоку, Вт/(м2-К); Рг - периметр горящей поверхности, м; Тг - температура горения, К.

Максимальная температура пожарных газов в зоне горения согласно (14)

1 агРг+ах(Р-Рг) ' откуда видно, что температура пожарных газов может достичь температуры горения при большом периметре площади горения и при большой теплоотдаче горящей поверхности с учётом лучистой энергии.

Решение уравнения (15) для зоны горения представлено в виде

/

Т(х) = Т1-(Т1- 7"0) ехр

СрРйО.

(16)

Т(х) =■ 'Гц + (Т, -7'0)ехр

(17)

За зоной горения, где отсчёт расстояния ведётся от её конца, решение уравнения (14) ничем не отличается от известных решений и имеет вид

ахРх

На рис. 2 представлены кривые распределения температуры в зоне горения и за ней. Там же приведены данные экспериментальных исследований УкрНИИГД. Сравнение расчётных и экспериментальных данных указывает на то, что они удовлетворительно согласуются друг с другом.

О 20 40 60 80 100 120 140 х, М 1

Рис.2. Распределение температуры пожарных газов в выработке через 1 ч (1) и 2 ч (2) после воспламенения деревянной крепи

Установлено, что коэффициент теплоотдачи в зоне горения примерно в

10 раз превышает коэффициент в зоне охлаждения пожарных газов, однако со

временем он уменьшается, что можно объяснить выгоранием крепи и

уменьшением в связи с этим лучистой энергии. Из полученных результатов

следует, что при расчётах тепловой депрессии пожара нельзя пренебрегать

зоной горения, так как это приведёт к занижению величины тепловой тяги.

Получена зависимость коэффициента расширения воздуха, как отношение

средней температуры к температуре при нормальных условиях:

Т Т /Т Т/Т -1 к = Т9/Т0=Ф-11+12-^—+^^[1-ехР(-а2/2)]}/£ , (18)

Т0 а. «2

а Р +а (Р-Р )

где а, = —--константа скорости нагрева температуры воздуха в

срРЛ

а Р

зоне горения, 1/м; а, =—1--константа скорости охлаждения пожарных газов,

СрРйй

1/м; 1\ - длина зоны горения, м; /г - длина зоны охлаждения пожарных газов, м; Ь - длина выработки, м.

Установлено, что с достаточной степенью точности тепловая депрессия может определяться через коэффициент расширения воздуха и равна

Ьа=-(\-\1к)рь&*ша . (19)

Для учёта действия источников метановыделения вводится дополнительная ветвь - вентилятор с жёсткой, почти вертикальной, характеристикой и почти постоянным расходом. За характеристику такого условного вентилятора можно принять зависимость

й = Д/г-Д62, (20)

где Я - аэродинамическое сопротивление условного вентилятора, Па-с2/мб: I — дебит метана при его внезапном выделении, м3/с; <2 - расход газовоздушной смеси, м3/с.

Кроме того, в уклонах и стволах при больших выбросах метана необходимо учитывать действие тяги, создаваемой за счёт разности плотностей воздуха и метана, и определять её по формуле

к, = -0,01(1-Л/, !М0)раС^р, (21)

где М0 - молекулярный вес воздуха (принимается равным 29); М\ -молекулярный вес метана (принимается равным 16); С — средняя концентрация метана в выработке, %.

В результате выполненных теоретических аэрогазо- и термодинамических исследований процессов переноса

- установлен весь возможный диапазон турбулентных, ламинарных и промежуточных режимов движения воздуха в горных выработках шахт и рудников;

показано, что двухчленный закон аэродинамического сопротивления движению воздуха наиболее точно отражает истинную картину вентиляционных потоков в сетях и согласуется с экспериментальными данными в трубах с некруглой формой поперечного сечения;

раскрыт механизм взаимодействия турбулентных и ламинарных воздушных потоков как суммарных пульсационных сил и сил вязкости, обусловливающих проводимость узлов, что позволяет рассматривать задачу воздухораспределения в сети путём перехода от ламинарного режима проветривания к турбулентному при нулевом начальном расходе воздуха;

исследованы главные аварийные источники тяги при пожарах и внезапных выбросах газа и получены аналитические зависимости теплового источника тяги от периметра горящей поверхности выработки и длин зон горения и охлаждения пожарных газов;

предложено определять источник газа при выбросах как дополнительную ветвь-вентилятор с большим сопротивлением и расходом, почти равным дебиту метана;

установлено, что присутствие метана в наклонных выработках, даже при небольших концентрациях, создаёт депрессию, способную нарушить режим вентиляции и привести к опрокидыванию вентиляционной струи.

В третьей главе для решения сетевой вентиляционной задачи предложен метод межузловых депрессий (ММД), сущность которого заключается в следующем. Используя те же уравнения движения воздуха и его неразрывности можно выразить расходы воздуха через депрессии и устранять тем или иным итерационным методом невязки не расходов в контурах, а невязки депрессий в ветвях, принадлежащих тому или иному узлу. В этом случае ЭВМ сразу же приступает к итерационному процессу уменьшения невязок расходов в узлах, используя в каждом из них всего 2-4 ветви.

Наличие одной висячей ветви, примыкающей к узлу, не будет указывать на допущенные ошибки при вводе исходных данных, так как в этом случае ветвь воспринимается как непроветриваемая выработка. Кроме того, введение ещё и ламинарного аэродинамического сопротивления позволяет не вводить начальные приближения, что имеет большое преимущество по сравнению с известными методами.

При разработке метода ММД уравнение движения воздуха для г-й ветви согласно (12) представлено с учётом знака в виде

+ + (22) а характеристики вентиляторов главного проветривания представлены, как и в (22), с учётом двучленного закона внутреннего сопротивления

/г = а-й,е-62е2, (23)

где а - максимальная депрессия, которую может создать ВГП при малых расходах воздуха, Па; Ъ\ - параметр линейной характеристики вентилятора, Па-с/м3; Ъ2 — параметр квадратичной характеристики вентилятора, Па-с2/м6.

Это даёт возможность унифицированного подхода к представлению вентилятора как ветви с внутренним источником тяги.

Разрешая уравнение (22) относительно расхода воздуха, получим с учётом знака удобную для расчёта формулу

й=-. (24)

Из анализа полученной формулы следует, что она одновременно учитывает турбулентный (Лл, = 0), ламинарный (Ят = 0), а также промежуточный режимы движения воздуха.

Используем первый закон сохранения масс для узлов в виде

¿(Й+/,) = 0, (25)

м

где I/ - напорный источник (дебит метана), м3/с; п - количество ветвей, примыкающих к узлу.

Подставим формулу для расхода воздуха (24) в уравнение сохранения масс (25)

М) = ±[-ГВ2М_+/,.] . (26)

В результате имеем систему нелинейных уравнений, равных количеству узлов сети. В этом случае нет необходимости связываться с построением дерева минимальных сопротивлений и поиском независимых контуров, поскольку при решении системы уравнений (26) невязки в контурах по депрессии автоматически будут равны нулю. Таким образом, в данном случае имеем дело только с первым законом Кирхгофа.

Для решения системы уравнений (26), выраженных для расходов воздуха через депрессии, используем итерационный метод касательных или метод

Ньютона, в котором невязка по депрессии в каждом узле определяется по формуле

Ыг^-Ш , (27)

' /(А,) * '

где АЛ, - невязка по депрессии ву'-м узле; у -номер узла.

Производная функции / находится путём дифференцирования уравнения

(26) по Ь, и равна

/№) = £ , 2 1 , • (28)

Анализ полученной зависимости для производной (28) показывает, что она представляет собой известную в электротехнике проводимость узла, в чём можно убедиться, полагая квадратичное сопротивление нулю (Кт1 = 0). Поэтому с полным основанием можно утверждать, что предлагаемый метод межузловых депрессий (ММД) является аналогом метода узловых потенциалов, широко используемого при расчётах электрических цепей.

При последовательном приближении невязка в узлах (27) будет уменьшаться по депрессии и, следовательно, по расходу воздуха до тех пор, пока не будет достигнута наперёд заданная высокая точность, например,

-/У'"^"! +/,)<0,01, (29)

где Л£)/ - невязка по расходу воздуха в любом узле, м3/с.

Таким образом, в предлагаемом методе межузловых депрессий (ММД), в отличие от метода контурных расходов (МКР) и его модификаций, невязка по депрессии в контурах автоматически равна нулю и к тому же не требуется первоначальное задание депрессий или расходов в ветвях, так как удаётся избежать деления на ноль благодаря учёту ламинарного аэродинамического сопротивления. Все невязки по расходам воздуха в узлах принимаются после определённых шагов приближения с точностью практического округления расходов воздуха (до второго знака после запятой), что будет говорить о высокой точности расчётов вентиляционных сетей.

Разработанный метод межузловых депрессий (ММД) может быть использован для расчёта вентиляционных сетей любой сложности, а также для расчёта электрических цепей с линейными и нелинейными характеристиками и отличными от нуля сопротивлениями.

Установлены достоверность, точность и преимущества разработанного метода межузловых депрессий (ММД) при расчётах режимов проветривания горных выработок и нарушений устойчивости вентиляционных струй. Тестирование разработанной программы производилось с использованием данных расчёта и измерений в шахтных условиях, взятых из различных литературных источников (Иванова В.В., Рязанцева Г.К., Цоя С., Абрамова Ф.А., Тяна Р.Б., Потёмкина В.Я., Болбата И.Е. и др.).

Как показали расчёты известным методом контурных расходов (МКР), даже при невязке в контурах ДА < 1 Па воздух в диагонали может двигаться в противоположную сторону по сравнению с фактическим направлением движения, чего быть не может.

В то же время результаты расчёта методом межузловых депрессий (ММД) показали, что расход воздуха в диагонали совпадает с фактическим как по величине, так и по направлению.

На примере шахты «Саксагань», имеющей ветви с ламинарным режимом движения воздуха, показано, что во всех выработках методом ММД даётся более точная оценка воздухораспределения в сети, чем методом МКР. Сравнение двух методов расчёта вентиляционных сетей при самых разных вариантах исходных данных показывает, что в целом они удовлетворительно согласуются друг с другом. Ошибка метода МКР в основном не превосходит 15%, однако имеются и грубые ошибки. Так, невозможно предположить, чтобы при незначительном изменении угла установки лопаток ВГП расход воздуха через него мог уменьшиться почти в два раза. Этого не может быть, что и доказывает метод ММД, проверка результатов расчёта по которому показывает, что строго выполняются два закона Кирхгофа.

Таким образом, на основании результатов исследований, приведенных в третьей главе,

- предложен единый подход к ветвям вентиляционной сети и ветвям-вентиляторам и показано, что последние также подчиняются двухчленному закону сопротивления с линейным и турбулентным внутренним сопротивлением и критической депрессией как источника тяги;

разработан новый метод расчёта вентиляционных сетей - метод межузловых депрессий (ММД) и установлены аналитические зависимости расходов воздуха в узлах от депрессий, проводимости узлов от сопротивлений и депрессий;

- разработанный метод позволяет наиболее точно рассчитать воздухораспределение в сети выработок шахты и прогнозировать устойчивость вентиляционных струй при различных нарушениях режимов проветривания, так как не содержит невязок депрессий в контурах, а расходы воздуха определяются с точностью ошибок их округления (второй знак после запятой);

разработан алгоритм и программа расчёта и контроля проветривания шахт и рудников методом межузловых депрессий (ММД) с периодическим опросом датчиков контроля вентиляции, поступление информации от которых позволяет сравнивать новые данные со старыми в блоке сравнения и производить оценку возможных причин нарушения режима вентиляции;

- установлены на ряде примеров достоверность и точность разработанного метода межузловых депрессий (ММД) и показано, что по сравнению с методом контурных расходов (МКР), метод ММД даёт более точные результаты расчёта расходов воздуха и наиболее правильную оценку устойчивости вентиляционных струй, особенно в диагоналях.

В четвёртой главе исследована методом межузловых депрессий (ММД) устойчивость вентиляционных струй при их закорачивании и местном реверсировании, при пожарах, при выбросах породы и газа.

Под закорачиванием вентиляционных струй понимают замыкание струй накоротко путём открывания соответствующих вентиляционных дверей. Такие

операции могут привести и к местному реверсированию вентиляционных струй. В условиях современных угольных шахт при комплексно механизированных лавах длиною 1000 м и более, при высокой нагрузке на очистной забой возникает большая проблема в обеспечении их большим расходом воздуха. С другой стороны, при большом расходе воздуха в случае возникновения аварии (пожаре) создаются благоприятные условия для интенсификации горения и распространения пожара. В результате управление воздухораспределением в выработках шахты сводится к оперативному маневрированию вентиляционными струями, чтобы не допустить проникновения пожарных газов, а также метана к местам, где находятся люди.

Возможность применения таких вентиляционных маневров и их моделирование методом ММД рассмотрены на примере экспериментальной шахты №3 (данные ВНИИГД).

Расчётные данные, полученные методом ММД, почти полностью совпадают с результатами измерений расхода воздуха. Максимальные отклонения не превышают 8%, что говорит о высокой точности разработанного метода ММД, который можно использовать в программно-вычислительном комплексе для решения различных задач управления вентиляцией в нормальных и аварийных условиях.

Исследования устойчивости вентиляционных струй при пожарах проводились с использованием данных Иванова В.В. и Рязанцева Г.К. на примере вентиляционной сети, представленной на рис. 3.

т—>

Рис.3. Схема проветривания вентиляциошгой сети (сплошными стрелками указано направление движения воздуха до аварии и штриховыми - при пожаре)

Принято, что выработка 4-5 представляет собой уклон, в котором возник пожар в результате горения конвейерной ленты. Как показали результаты расчёта естественного воздухораспределения методом ММД, данные депрессий и расходов воздуха в сети почти совпадают с данными литературного источника.

Однако дальнейшие результаты моделирования устойчивости вентиляционных струй показали, что в ветви 1-7 должно произойти опрокидывание вентиляционной струи. В то же время в литературном источнике указано, что в этой ветви воздух лишь уменьшился. Этот неверный результат объясняется наличием невязок по депрессии в контурах, из-за которых невозможно дать правильный ответ на вопрос об устойчивости вентиляционных струй при авариях. Так, оказывается, что в контуре 1-2-4-7-1 для приведенного примера невязка депрессий в контуре при пожаре составляет ДЛ = 31 Па. Уменьшение невязок даже до 1 Па не гарантирует того, что струя в ветви 1-7 опрокинется, если знак невязки сохранится. Поэтому предлагаемый метод межузловых депрессий более точен при даже больших невязках по расходу (утечках) до АО = 1 м3/с. И в этом случае струя воздуха в ветви 1-7 опрокидывается и указывает на то, что пожарные газы с СО могут поступить в околоствольный двор, где находятся горнорабочие.

Рассмотрена та же схема вентиляции, что на рис. 3 при пожаре в выработке 7-8, которая является горизонтальной. Тепловая депрессия в ней, естественно, равна нулю. Однако в этой выработке увеличится аэродинамическое сопротивление за счёт расширения воздуха и обрушений кровли в выработке, которое обычно не учитывают.

Результаты моделирования показали, что с увеличением сопротивления выработки 7-8 за счёт расширения воздуха уменьшается его расход в выработке 4-7 и происходит опрокидывание вентиляционной струи в ней при сопротивлении около 5 Па-с2/м6. В результате пожарные газы попадут в выработки 4-5, 5-3, 5-8 и 3-6. Одна или две из этих выработок могут оказаться лавами или теми местами, где находятся люди.

Поэтому при моделировании аварийной ситуации в вентиляционной сети необходимо учитывать увеличение сопротивления в выработке с пожаром, если даже она горизонтальная, поскольку в диагонали, как показано на примере, может произойти опрокидывание струи воздуха.

По данным донесений ВГСЧ, наибольшее количество взрывов метана и угольной пыли происходит в подготовительных выработках, проветриваемых за счёт вентиляторов местного проветривания (35%), после чего следуют очистные выработки (28%) и выработки с исходящей из очистных забоев вентиляционной струёй (23%). Загазование метаном таких выработок и образование взрывоопасной среды, как известно, происходит особенно при таких газодинамических явлениях, как выбросы породы, угля и газа. Таким образом, при исследовании устойчивости вентиляционных струй наибольшего внимания заслуживают выработки выемочного участка и тупиковые выработки, а в некоторых случаях и вся вентиляционная сеть. Это связано с тем, что при выбросе породы и угля в больших объёмах резко уменьшаются сечения ряда выработок (лавы и конвейерной выработки) и тем самым увеличиваются их аэродинамические сопротивления, а мгновенно выделившийся метан может привести к опрокидыванию свежих струй вплоть до поверхности.

Моделирование устойчивости вентиляционных струй при выбросах породы и газа проводилось при различных схемах проветривания выемочных участков.

Результаты моделирования показывают, что если объём выброшенного газа меньше объёма тупиковой выработки, то при отключении вентилятора местного проветривания весь метан останется в выработке. В этом случае выброс приведёт лишь к кратковременному уменьшению расхода воздуха в бремсберговой выработке и в лаве.

Если выброс газа превысит объём выработки, то взрывоопасные концентрации метана могут попасть в лаву. Таким образом, при выбросе в тупиковой выработке во всех случаях может возникнуть взрывоопасная

обстановка на смежном выемочном участке, даже если устойчивость вентиляционных струй не будет нарушена.

Моделирование устойчивости вентиляционных струй методом ММД при различных нарушениях режима проветривания позволило:

- установить его достоверность и точность при сравнении с многочисленными известными результатами теоретических и экспериментальных исследований;

- показать, что метод межузловых депрессий наиболее чувствителен при определении устойчивости вентиляционных струй в диагональных соединениях, так как не содержит невязок по депрессии в контурах;

- установить, что при пожарах в горизонтальных выработках вентиляционная струя в диагонали может опрокинуться, так как происходит расширение воздуха при повышении температур и тем самым нарушается соотношение аэродинамических сопротивлений выработок, примыкающих к диагонали;

- разработать рекомендации по применению метода межузловых депрессий и прогнозу устойчивости вентиляционных струй при различных нарушениях режима проветривания горных выработок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной научной и практической задачи, заключающейся в разработке и применении нового метода моделирования устойчивости вентиляционных струй в нормальных и аварийных условиях проветривания угольных шахт.

Основные выводы и результаты, полученные автором:

1. Показано, что существующие методы, алгоритмы и программы расчёта вентиляционных сетей в основном базируются на теории графов, связанной с необходимостью построения дерева минимальных сопротивлений и отысканием линейно независимых контуров, в которых методом итераций устраняются невязки по депрессиям. Наличие невязок по депрессиям в

контурах аналогично дополнительной депрессии тяги, что не всегда позволяет дать точный прогноз устойчивости вентиляционных струй в диагоналях, тем более, когда в них расходы воздуха могут сократиться до ламинарных утечек.

2. Показано, что при расчётах вентиляционных сетей рассматривается только турбулентный режим движения воздуха с квадратичными характеристиками вентиляторов, что не позволяет использовать весь их промышленный диапазон. Не досконально изучены смешанные турбулентные и ламинарные режимы движения воздуха с линейной и квадратичной характеристиками вентиляторов, наиболее отвечающими их рабочим режимам.

3. Получены аналитические зависимости взаимодействия турбулентных и ламинарных потоков воздуха в узлах и ветвях с учётом источников тяги и их влияния на шахтную вентиляционную сеть при пожарах и выбросах метана.

4. Разработан новый метод расчёта устойчивости вентиляционных струй -метод межузловых депрессий (ММД), при котором невязки по депрессиям в контурах равны нулю.

5. Разработаны алгоритм и программа расчёта вентиляционных сетей методом межузловых депрессий (ММД), реализация которых на ЭВМ позволяет, не задавая начальных приближений, сразу же приступать к расчёту распределений воздуха даже при наличии «висячих» узлов, указывающих на существование непроветриваемых выработок.

6. Дан прогноз устойчивости вентиляционных струй в случае различных аварийных ситуаций при турбулентных, ламинарных и промежуточных режимах движения с линейными и квадратичными характеристиками вентиляторов. К различным аварийным ситуациям отнесены: закорачивание и местное реверсирование вентиляционных струй, пожары в горизонтальных и наклонных выработках, выбросы породы, угля и газа в лавах и тупиковых выработках.

7. Разработаны рекомендации по применению метода ММД, алгоритма и программы расчёта вентиляции шахт в нормальных и аварийных условиях, по

прогнозу устойчивости вентиляционных струй и выявлению ложных показаний датчиков расхода воздуха.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ:

1. Шкундин С.З., Иванников А.Л., Зинченко И.Н. Расчёт вентиляционных сетей угольных шахт методом межузловых депрессий. - Уголь. - 2009. - NsL-С.35-37.

2. Шкундин С.З., Иванников А.Л. Новые акустические приборы для измерения скоростей и расходов газовоздушных потоков. - ГИАБ - 2000. -№10.- С. 183-185.

3. Semyon Shkundin & Alexander Ivannickov. The new acoustic devices for airgas consumption and flow rate measurement. Proceedings of the '96 International Symposium on mining science and technology/Xuzhou7Jiangsu/China/16-18 October 1996, pages 527-530.

4. S. Shkundin and A .Ivannickov. Simulation modeling of the mine anemometers checking installation error / Первый международный горный симпозиум через интернет. - Греция, Афины, 2-14 декабря 1996 г., с экрана.

Подписано в печать «¿?/» 2009г. Формат 60x90 /16

Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ №

Типография МГГУ. Москва, Ленинский пр-т, д.6

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Анализ существующих методов, алгоритмов и программ расчёта вентиляционных сетей.

1.2. Обзор известных способов учёта внутренних источников тяги.

1.3. Существующие системы и датчики контроля состояния проветривания шахт.

1.4. Выводы. Цель и задачи исследования.

2. Исследование аэрогазо и термодинамических процессов в горных выработках при турбулентных, ламинарных и промежуточных режимах движения.

2.1. Разработка математической модели аэрогазо и термодинамических процессов в горных выработках при турбулентных, ламинарных и промежуточных режимах.

2.2. Учёт действия тепловых источников тяги на шахтную вентиляционную сеть.

2.3 Учёт действия источников метановыделения на шахтную вентиляционную сеть.

2.4 Выводы.

3. Разработка высокоточного метода, алгоритма и программы расчёта вентиляционных сетей шахт.

3.1. Разработка метода межузловых депрессий (ММД).

3.2. Разработка алгоритма и программы расчёта вентиляционных сетей методом межузловых депрессий.

3.3. Подготовка исходных данных для расчёта режимов проветривания шахт в нормальных и аварийных условиях.

3.4. Проверка достоверности и точности разработанного метода межузловых депрессий.

3.5. Выводы.

4. Прогноз устойчивости вентиляционных струй методом межузловых депрессий (ММД).

4.1. Исследования нарушения режима проветривания горных выработок при закорачивании и местном реверсировании вентиляционных струй.

4.2. Прогноз устойчивости вентиляционных струй при пожарах по методу межузловых депрессий.

4.3. Прогноз устойчивости вентиляционных струй при выбросах метана в лавах и подготовительных выработках.

4.4. Рекомендации по применению разработанного метода ММД и прогнозу устойчивости вентиляционных струй.

4.5. Выводы.

Актуальность работы. Углубление горных работ и интенсификация производственных процессов при добыче угля, как правило, сопровождаются пылеобразованием, повышением температуры и концентрации метана в выработках шахт. Поэтому проблема доставки к забоям угольных шахт достаточного количества свежего воздуха актуальна практически для всех предприятий отрасли.

Моделирование воздухораспределения в выработках широко распространено для обработки результатов депрессионных съёмок, при проектировании горных работ, реконструкции шахтных вентиляционных сетей, при составлении планов ликвидации аварий.

В угольной промышленности стран СНГ используется более десятка программ, комплексов и автоматизированных рабочих мест, позволяющих проводить расчёты воздухораспределения в горных выработках на основе решения сетевой вентиляционной задачи.

Несмотря на постоянное совершенствование алгоритмов и программ расчёта в сторону увеличения быстродействия, они по-прежнему базируются по сути на одном методе - методе контурных расходов, использующем теорию графов и включающем в себя различные методы приближений к искомому результату (в основном метод Ньютона или Андрияшева) и обладают тем недостатком, что требуют каждый раз для новой задачи, особенно нестационарного воздухораспределения, сортировки массива ветвей в порядке возрастания их аэродинамических сопротивлений, построения дерева минимальных сопротивлений и определения линейно независимых контуров, включающих большое количество ветвей. Погашение невязок в контурах по депрессии даже до 1 Па, не позволяет свести их к нулю и тем самым до конца решить вопрос об устойчивости вентиляционных струй в диагоналях.

Внедрение автоматизированных систем контроля параметров проветривания вызывает необходимость совершенствования численных методов расчёта вентиляционных сетей при обработке непрерывно меняющейся информации, поступающей от датчиков расхода воздуха. Алгоритмы, реализующие эти методы, должны отличаться большей точностью и быстродействием.

Цель работы состоит в создании нового метода расчёта и моделирования вентиляционных сетей угольных шахт для контроля устойчивости проветривания горных выработок и раннего распознавания аварийных ситуаций.

Идея работы заключается в использовании электромеханических аналогий для разработки высокоточного метода расчёта вентиляционных сетей - метода компенсации межузловых депрессий.

Научные положения, разработанные лично автором, и их новизна:

• уточнена закономерность движения воздуха при турбулентных, ламинарных и промежуточных режимах в выработках с высокой температурой, которая имеет вид h- PaiQlS)2(Tl /Т0 + + — — p /p0)p0gLsina ; a T0

• доказано, что повышение скорости и точности итерационного процесса расчёта при моделировании сложных вентиляционных сетей достигается при использовании метода межузловых депрессий, при этом невязки расходов воздуха в узлах без начальных приближений оказываются исчезающее малыми;

• разработана аэротермодинамическая модель проветривания горных выработок, позволяющая, исключая невязки депрессий в контурах, достичь высокой точности расчёта воздухораспределения в вентиляционной сети;

• показано с использованием численных методов расчёта на основе полученной математической модели, что устойчивость вентиляционных струй в диагоналях в большой степени зависит от режима движения воздуха и изменения температуры в примыкающей выработке.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

• использованием при проведении теоретических исследований современных достижений в области аэрогазо- и термодинамики в выработках и выработанных пространствах;

• проверкой основных положений по влиянию различных аварийных ситуаций на устойчивость вентиляционных струй в диагоналях с привлечением лабораторных и шахтных экспериментов;

• сходимостью результатов расчёта воздухораспределения по методу межузловых депрессий (ММД) с результатами шахтных экспериментов.

Научное значение работы состоит в разработке нового метода и алгоритма расчёта вентиляционных сетей в условиях неустойчивого проветривания, когда традиционные методы и алгоритмы становятся малоэффективными.

Практическое значение работы заключается в использовании полученных зависимостей и разработанного метода межузловых депрессий (ММД), алгоритма и программы расчёта воздухораспределения в системах автоматизированного проветривания шахт и рудников.

Предложенный метод позволяет повысить точность расчётов вентиляционных сетей при оценке устойчивости струй в нормальных и аварийных условиях.

Реализация работы. Результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке дипломированных специалистов по направлению 230200 «Информационные системы» специальности 230201 «Информационные системы и технологии».

Апробация результатов работы. Научные положения и основные результаты исследований докладывались и обсуждались на научном симпозиуме «Неделя горняка» (2007 - 2009 гг.), на научных семинарах кафедры «Электротехники и информационных систем» МГГУ (2007-2009 гг.), ФГУП «Гипроуголеавтоматизация» (2009 г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в четырёх работах, в т.ч. одной статье в журнале по перечню ВАК.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения, содержит 17 рисунков, 13 таблиц, список использованной литературы из 108 наименований.

Основные выводы и результаты, полученные автором: 1. Показано, что существующие методы, алгоритмы и программы расчёта вентиляционных сетей в основном базируются на теории графов, связанной с необходимостью построения дерева минимальных сопротивлений и отысканием линейно независимых контуров, в которых методом итераций устраняются невязки по депрессиям. Наличие невязок по депрессиям в контурах аналогично дополнительной депрессии тяги, что не всегда позволяет дать точный прогноз устойчивости вентиляционных струй в диагоналях, тем более, когда в них расходы воздуха могут сократиться до ламинарных утечек.

2. Показано, что при расчётах вентиляционных сетей рассматривается только турбулентный режим движения воздуха с квадратичными характеристиками вентиляторов, что не позволяет использовать весь их промышленный диапазон. Не досконально изучены смешанные турбулентные и ламинарные режимы движения воздуха с линейной и квадратичной характеристиками вентиляторов, наиболее отвечающими их рабочим режимам.

3. Получены аналитические зависимости взаимодействия турбулентных и ламинарных потоков воздуха в узлах и ветвях с учётом источников тяги и их влияния на шахтную вентиляционную сеть при пожарах и выбросах метана.

4. Разработан новый метод расчёта устойчивости вентиляционных струй - метод межузловых депрессий (ММД), при котором невязки по депрессиям в контурах равны нулю.

5. Разработаны алгоритм и программа расчёта вентиляционных сетей методом межузловых депрессий (ММД), реализация которых на ЭВМ позволяет, не задавая начальных приближений, сразу же приступать к расчёту распределений воздуха даже при наличии «висячих» узлов, указывающих на существование непроветриваемых выработок.

6. Дан прогноз устойчивости вентиляционных струй в случае различных аварийных ситуаций при турбулентных, ламинарных и промежуточных режимах движения с линейными и квадратичными характеристиками вентиляторов. К различным аварийным ситуациям отнесены: закорачивание и местное реверсирование вентиляционных струй, пожары в горизонтальных и наклонных выработках, выбросы породы, угля и газа в лавах и тупиковых выработках.

7. Разработаны рекомендации по применению метода ММД, алгоритма и программы расчёта вентиляции шахт в нормальных и аварийных условиях, по прогнозу устойчивости вентиляционных струй и выявлению ложных показаний датчиков расхода воздуха.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной научной и практической задачи, заключающейся в разработке и применении нового метода моделирования устойчивости вентиляционных струй в нормальных и аварийных условиях проветривания угольных шахт.

1. Разработка программно-вычислительного комплекса «Аэросеть» для расчёта вентиляционных сетей шахт и рудников /Б.П.Казаков, Ю.В.Круглов,

2. A.Г.Исаевич, Л.Ю.Левич // Аэрология: Сб. научных трудов по материалам симпозиума «Неделя горняка» М.: Издательство Московского гос. горного университета, 2006. - 240 с.

3. Красноштейн А.Е., Алыменко Н.И., Круглов Ю.В. Вентиляционные режимы шахты «Объединённая» при пожаре в стволе шахты «Центральная» /Безопасность труда в промышленности, 2007, №9. С. 28 — 32.

4. Автоматизированное рабочее место для решения проблем проветривания шахт / И.Е.Болбат, С.Б.Романченко, М.В.Кравченко,

5. B.П.Самбур // Уголь Украины. 1992, № 11. - С. 33 - 36.

6. Романченко С.Б., Клебанова Н.М. Усовершенствованный алгоритм решения сетевой вентиляционной задачи // Горноспасательное дело: Сб. науч. тр. НИИГД. Донецк, 1993. - С. 65-68.

7. Иванов В.В., Рязанцев Г.К. Проветривание шахт и рудников с учётом аэротермодинамики. Алма-Ата, Наука Казахской ССР, 1989. - 144 с.

8. Руководство по эксплуатации программной системы РЕВОД. Версия 4.2. Донецк: Академия горных наук Украины, Донбасский научный центр, 1999.-71 с.

9. Бабак Г.А., Бочаров К.П., Волохов А.Т. Шахтные вентиляторные установки главного проветривания. М.: Недра, 1982. — с. 295.

10. Цой С., Рогов Е.И. Основы теории вентиляционных сетей. Алма-Ата, 1965.

11. Цой С., Цхай С.М. Электронно-вычислительная техника в вентиляционной службе шахт. Алма-Ата, 1966.

12. Цой С., Рязанцев Г.К. Принцип минимума и оптимальная политика управления вентиляционными и гидравлическими сетями. Алма-Ата, 1968.

13. Цой С. Автоматическое управление вентиляционными системами шахт. Алма-Ата, 1975.

14. Абрамов Ф.А., Тян Р.Б., Потёмкин В.Я. Воздухораспределение в вентиляционных сетях шахт. — Киев, Наукова думка, 1971.

15. Абрамов Ф.А., Тян Р.Б. Методы и алгоритмы централизованного контроля и управления проветриванием шахт. Киев, Наукова думка, 1973. -184 с.

16. Абрамов Ф.А., Тян Р.Б., Потёмкин В.Я. Расчёт вентиляционных сетей шахт и рудников. Киев, Наукова думка, 1978.

17. Акутин К.Г., Филиппович Е.И., Шойхет JI.A. Управление воздухораспределением в шахтной вентиляционной сети. -М.: Недра, 1977.

18. Волков А.А., Евдокимов А.Г., Волколупова Р.Т. Топологический анализ шахтных вентиляционных сетей // Известия Вузов. Горный журнал, 1967, №1.

19. Акутин К.Г., Филиппович Е.И., Шойхет JI.A. Методы кодирования информации о топологии сетевых систем // Теория организации систем. -1969, Вып. 3

20. Абрамов Ф.А., Бойко В.А. Автоматизация проветривания шахт. -Киев, Наукова думка, 1967.

21. Абрамов Ф.А. и др. Расчёт сложных вентиляционных сетей на электронно-вычислительных машинах // Горный журнал, 1964, №11.

22. Абрамов Ф.А. и др. Расчёт распределения и регулирования воздуха в шахтных вентиляционных сетях с помощью ЭВМ. М.: Недра, 1968.

23. Волков А. А. Постановка задачи оптимального управления проветриванием шахт // Механизация и автоматизация проветривания шахт. Киев, Наукова думка, 1965.

24. Волков А.А., Евдокимов А.Г, Яловкин Б.Ф. Анализ задачи оптимального управления воздухораспределением в шахтных вентиляционных сетях // Технология и и экономика угледобычи. 1965, №6.

25. Вассерман А.Д. Расчёты сложных вентиляционных систем с применением электронных вычислительных машин // Совершенствование методов подземной разработки рудных метсорождений. — М.- JL, 1967.

26. Евдокимов А.Г., Завизиступ Ю.Ю., Кривуля Г.Ф. Вычислительная система для решения задач потокораспределения // Приборы и системы автоматики. Харьков, 1970. Вып.16.

27. Фаронов В.В. Программирование на персональных ЭВМ в среде Турбо Паскаль. -М.: Изд-во МГТУ, 1991. 580 с.

28. Усовершенствованный алгоритм решения сетевой вентиляционной задачи/ С.Б.Романченко, Н.М. Клебанова. Рекламный проспект SIMTARS (Австралия), 1991.

29. Ушаков К.З., Бурчаков А.С., Пучков JI.A., Медведев И.И. Аэрология горных предприятий. М.: Недра, 1987. - 421 с.

30. Рудничная вентиляция: Справочник/ Н.Ф. Гращенков, А.Э. Петросян, М.А. Фролов и др., Под ред. К.З. Ушакова. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1988. - 440 с.

31. Нерретер В. Расчёт электрических цепей на персональной ЭВМ: Пер. с нем. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 220 с.

32. Воскобойников В.И. Расчёт вентиляционного режима шахты при подземных пожарах // Горноспасательное дело, 1961, №4.

33. Козлюк А.И., Гугучкин В.Д., Лумер Б.И. Возникновение и динамика развития подземного пожара в горизонтальных выработках // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело, 1968, №10.

34. Осипов С.Н., Жадан В.М. Динамика пожара в горизонтальной горной выработке // Уголь Украины, 1967, №9.

35. Осипов С.Н., Жадан В.М. Вентиляция шахт при подземных пожарах. -М.: Недра, 1973. 156 с.

36. Медведев Б.И. Критерии подобия для моделирования процессов теплообмена в горных выработках при высоких температурах // Разработка месторождений полезных ископаемых. 1967. Вып. 10.

37. Болбат И.Е., Зинченко И.Н., Ревякин А.В. Определение количества воздуха в наклонных горных выработках при пожарах. — Безопасность труда в промышленности, №5, 1980. С. 52 - 54.

38. Воропаев А.Ф. К вопросу о самопроизвольном опрокидывании вентиляционной струи при возникновении пожара в шахте // Уголь, 1957, №3.

39. Пучков Л.А., Бахвалов Л.А. Методы и алгоритмы автоматического управления проветривания угольных шахт. М.: Недра, 1992. - 399 с.

40. Потемкин В.Я., Сапончик С.В., Биличенко Е.Н. Определение устойчивости проветривания проектируемых шахт на ЭЦВМ. //Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. Научно-технический реф. Сб. №4, 1978. -С. 5-9.

41. Карташов В.М. Принцип средневзвешенных узловых давлений в расчётах вентиляционной сети. //Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. Научно-технический реф. Сб. №4, 1978. С. 10 - 11.

42. Свами М., Тхуласираман К. Графы, сети и алгоритмы: Пер. с анг. -М.: Мир, 1984.-455 с.

43. Драйздел Д. Введение в динамику пожаров: Пер. с анг. М.: Стройиздат, 1990. - 424 с.

44. Болбат И.Е., Лебедев В.И., Трофимов В.А. Аварийные вентиляционные режимы в угольных шахтах. М.: Недра, 1992. — 206 с.

45. Бот В., Минарт Я., Поллак Г., Шуберт Э. Оценка тепловой депрессии подземного пожара на основе пожарной нагрузки горящей выработки. /Глюкауф, 1982, №2. С. 4 - 10.

46. Медведев Б.И. Тепловые основы вентиляции шахт при нормальных и аварийных режимах проветривания. Киев-Донецк, 1978. - 156 с.

47. Устав ВГСЧ по организации и ведению горноспасательных работ. -М.: Недра, 1970.-200 с.

48. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1969.824 с.

49. Краткий физико-технический справочник. Под редакцией К.П. Яковлева. М.: Госиздат физмат лит, 1960. - 448 с.

50. Уорн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. — М.: Наука, 1974 с. 831 с.

51. Стариков М.А., Тургеля А.К., Болбат И.Е. Проветривание выемочных участков в аварийных условиях. // Горноспасательное дело: Сб. науч. тр. ВНИИГД. Донецк, 1973. - С. 41 - 44.

52. Бобров И.В., Кричевский P.M. Борьба с внезапными выбросами угля и газа. К: Техшка, 1964. - 112 с.

53. Абрамов Ф.А., Шевелев Г.А. Свойства выбросоопасных песчаниковкак породы-коллектора. К.: Наукова думка, 1972. - 120 с.

54. О безопасности работ в период выбросов песчаника и газа. / Ф.А. Абрамов, Г.А. Шевелев, Ю.А. Герасименко и др. / «Шахтное строительство», 1973, №9.-С. 1-3.

55. Елен Б., Коласа И., Медведев Б.И., Осокин В.В. Борьба с внезапными выбросами угля и газа на шахтах ЧССР. — «Безопасность труда в промышленности», 1973, №4. С. 14 - 15 с.

56. Скляров JI.A., Водолозский В.Т., Шерсткин В.В. Прогноз и предупреждение прорывов метана из почвы выработок: Обзор /ЦНИЭуголь/. -М.: 1984.-29 с.

57. Внезапные разрушения почвы и прорывы метана в выработки угольных шахт. / A.M. Морев, Л.А. Скляров, И.М. Большинский и др. М.: Недра, 1992. - 174 с.

58. Клебанов Ф.С. Аэродинамическое управление газовым режимом в шахтных вентиляционных сетях. М.: Наука, 1974. - 152 с.

59. Зинченко И.Н., Кравченко М.В. Перераспределение воздуха на выемочном участке при изменении режима его проветривания. — «Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых». — Новосибирск: Наука, 1990.-С. 125- 126.

60. Абрамов Ф.А. Рудничная аэрогазодинамика. М.: Недра, 1972.274 с.

61. Пучков Л.А. Управление вентиляцией газовых шахт безопасными методами. «17 Международная конференция. Варна, 1977. Докл. секц. Д., Е. -С. 160-172.

62. Шабельников Е.А., Стаханов А.Н., Калиев С.А. Эффективное управление вентиляцией в горных выработках. — Ин-т горного дела им. Д.А. Кунаева.

63. Пучков Л.А. Оперативное управление вентиляцией газовых шахт. -В сб.: Научные основы создания высокопроизводительных комплексно-механизированных рудников. М.: 1979. - С. 66 - 74.

64. Пучков JI.A., Егорова Т.Т., Нестеренко В.Н. Моделирование безопасного плавного регулирования вентиляции выемочного участка шахты. Изв. вузов. Горный журнал, 1982, №6. - С. 47 - 49.

65. Кирин Б.Ф., Ушаков К.З. Рудничная и промышленная аэрология. -М.: Недра, 1983.

66. Медведев И.И. Проветривание калийных рудников. М.: Недра,1970.

67. Абрамов Ф. Ф., Бойко В.А. Автоматизация проветривания шахт. -К.: Наукова думка, 1967. 310 с.

68. Мохирев Н.Н. Влияние естественной тяги на воздухораспределение в вентиляционной сети. Изв. вузов. Горный журнал, 1984, №4. - С. 30 - 33.

69. Болбат И.Е., Лебедев В.И. Способы получения приведенной характеристики вентилятора. «Горноспасательное дело», 1972, №5.- С. 55 -60.

70. Болбат И.Е., Лебедев В.И. Предотвращение опрокидывания струи при пожарах в уклонных полях. «Горноспасательное дело», 1973, №6. - С. 47-51.

71. Воскобойников В.И. Исследования условий опрокидывания нисходящих вентиляционных струй под влиянием тепловой депрессии. //Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. Научно-технический реф. Сб. №7-8, 1970. С. 41 - 43.

72. Управление вентиляцией шахт с использованием информационных технологий / Unated Nations, Economic commission for Europe, Romania, 1996.

73. Меренков А.П., Хасилев В.Я. Теория гидравлических цепей. М.: Наука, 1985.

74. Круглов Ю.В. Автоматизация расчёта сложных вентиляционных сетей на ЭВМ. Стратегия и процессы освоения георесурсов // Материалы науч. сессии Горного ин-та УрО РАН по результатам НИР в 2002 г. Пермь: Горный институт УрО РАН, 2003. - С. 202 - 205.

75. Круглов Ю.В. Расчёт сложных вентиляционных сетей на ЭВМ // Изв. вузов. Горный журнал, 2004, №2. С. 46 -49.

76. Левин Л.Ю., Круглов Ю.В., Исаевич А.Г. Сравнительный анализ современных алгоритмов расчёта вентиляционных сетей. // Изв. вузов. Горный журнал, 2006, №2. — С. 57 62.

77. Битколов Н.З., Иванов И.И. Определение аэродинамических сопротивлений вентиляционных сетей // ФГУП НИИ промышленной и морской медицины. — Санкт-Петербург, 1972.

78. Dijkstra E.W. A note of Two Problems in Connection with Graphs // Num. Math. 1959-V. 1. P. 269-271.

79. Budrik W. Depressin der Grubenbrflnde und die Stellen ihres Auftretens // Bergbautechnik 1955. №2.

80. Monitoring and Computer-based Modeling of fires in Networks /"Romanchenko S.B., Smirnov O.V., 9th International Symposium of Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels, "Developments for the 21th Century", Italy, 1997.

81. Cross H. Analysis of flow in networks of conduits or conductors. / Cross H. //University of Illinois Bui. 1936. - v.34, №> 22. - P.3 - 33.

82. Todini E. 1988. A gradient algorithm for the analysis of pipe networks. In B. Coulbeck and C.H. Orr (eds) Computer Applications in Water Supply, (System analysis and simulation) / Todini E., Pilati S. John Willey & Sons, London. - V. 1 — pp. 1 - 20.

83. Каледина H.O. Вентиляция производственных объектов: Учеб. Пособие. 3-е изд. стер. — М.: Издательство Московского государственного горного университета. 2007. - 194 с.

84. Пучков JI.A., Каледина Н.О. Динамика метана в выработанных пространствах угольных шахт. М.: Издательство Московского государственного горного университета. 1995. — 313 с.

85. Пучков JI.A. Аэродинамика подземных выработанных пространств. -М.: МГГУ, 1993.-267 с.

86. Каляев С.Г., Преображенская Е.И., Садчиков В.А. Управление газовыделением в угольных шахтах. М.: Недра, 1980. - 222 с.

87. Мясников А. А., Патрушев М.А. Основы проектирования вентиляции шахт. М.: Недра, 1971.

88. Местер И.М., Засухин И.Н. Автоматизация контроля и регулирования рудничного проветривания. М.: Недра, 1974. - 248 с.

89. Ушаков К.З. Аэромеханика вентиляционных потоков в горных выработках. -М.: Недра, 1975. 167 с.

90. Патрушев М.А., Драницын Е.С. Проветривание высокомеханизированных лав. — Донецк, 1974. -150 с.

91. Абрамов Ф.А., Тян Р.Б., Потёмкин В.Я. Расчёт вентиляционных сетей шахт и рудников. М.: Недра, 1978. - 231 с.

92. Михайленко В.М. Методы расчёта шахтных вентиляционных сетей с применением ЭВМ. Киев: Техника, 1974. - 112 с.

93. Пучков JI.A., Бахвалов JI.A. Методы и алгоритмы автоматического управления проветриванием угольных шахт. М.: Недра, 1992. - 399 с.

94. Шкундин С.З., Иванников A.JL, Зинченко И.Н. Расчёт вентиляционных сетей угольных шахт методом межузловых депрессий. -Уголь. 2009. - NqL- С.35-37.

95. Шкундин С.З., Иванников A.JI. Новые акустические приборы для измерения скоростей и расходов газовоздушных потоков. ГИАБ - 2000. -№10.- С. 183-185.

96. Semyon Shkundin & Alexander Ivannickov. The new acoustic devices for air-gas consumption and flow rate measurement. Proceedings of the '96 International Symposium on mining science and technology/Xuzhou/Jiangsu/China/16-18 October 1996, pages 527-530.

97. S. Shkundin and A .Ivannickov. Simulation modeling of the mine anemometers checking installation error / Первый международный горный симпозиум через интернет. Греция, Афины, 2-14 декабря 1996 г., с экрана.

98. Болбат И.Е., Лебедев В.И., Гранкин Л.Ф. Исследования путей закорачивания и его влияния на распределение воздуха в шахтных сетях. -«Горноспасательное дело», 1973, №6. — С. 35 36.

99. Стариков М.А., Тургеля А.К., Болбат И.Е. Проветривание выемочных участков в аварийных условиях. — «Горноспасательное дело», 1973, №6.-С. 41-44.

100. Зинченко И.Н, Романченко С.Б., Ревякин А.В. Расчёт на ПЭВМ IBM PC температуры и депрессии вентиляционной струи при пожарах. //Горноспасательное дело: Сб. науч. тр. / НИИГД, 1995, №3. С. 52 - 59.

101. Круглов Ю.В. Моделирование систем оптимального управления воздухораспределением в вентиляционных сетях подземных рудников.// Автореферат диссертации на соискание учёной степени канд. техн. наук. — Пермь, 2006. 20 с.