автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Обоснование и определение рациональных гидродинамических режимов движения метановоздушной смеси по подземному вакуумному дегазационному трубопроводу

Направахрукописи

УДК 622.411.33:533.17

ОБОСНОВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ДВИЖЕНИЯ МЕТАНОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ПО ПОДЗЕМНОМУ ВАКУУМНОМУ ДЕГАЗАЦИОННОМУ ТРУБОПРОВОДУ

Специальность 05.26.03 -«Пожарная и промышленная безопасность» (в горной промышленности)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2004

Работа выполнена в Московском государственном горном университете

Научный руководитель доктор технических наук МАЛАШКИНА Валентина Александровна

Официальные оппоненты:

профессор, доктор технических наук АЛЕКСЕЕВ Виталий Васильевич доктор технических наук КОЛИКОВ Константин Сергеевич

Ведущая организация - Федеральное государственное унитарное предприятие «Центральный штаб военизированных горноспасательных частей» ( ФГУП ЦШ ВГСЧ ), г. Москва

Защита состоится «/7^» декабря 2004 г. в час на заседании диссертационного совета Д-212.128.06 Московского государственного горного университета по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, 6

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

канд. техн. наук Королева В.Н.

Общая характеристика работы

Актуальность работы

В настоящее время средняя глубина угледобывающих шахт в странах СНГ уже превысила 450 м, а на отдельных шахтах достигла 800-1500 м. Увеличение глубины разработки угольных месторождений влечет за собой рост выделения метана из источников газовыделения в горные выработки и выработанные пространства. Этот фактор остается одной из основных проблем безопасности подземной добычи. На угольных шахтах взрывы метана и пыли занимают четвертое место среди причин травматизма горнорабочих.

Актуальность работы состоит в том, что при объективном росте газообильности вентиляция не обеспечивает допустимые нормы концентрации метана в атмосфере горных выработок. В таких условиях требуется высокая эффективность дегазации. Так как существующая методика расчета технических характеристик и конструктивных параметров дегазационных установок согласно действующему «Руководству по дегазации угольных шахт» не учитывает гидродинамические особенности движения газовоздушной смеси по вакуумному подземному дегазационному трубопроводу, эффективность работы дегазационных установок даже при их правильной эксплуатации значительно меньше проектной. Это приводит к остановкам выемочных работ для разгазирования выработок.

Кроме того, в последние годы в связи с проблемами пагубного влияния промышленных отходов на экологическую ситуацию в мире, встал вопрос об уменьшении выбросов шахтного метана в атмосферу и более полном его использовании. Таким образом, обоснование и определение рациональных гидродинамических режимов движения метановоздушной смеси по подземному вакуумному дегазационному трубопроводу для повышения безопасности ведения горных работ, безостановочной работы выемочного комплекса и использования каптируемого метана является актуальной научной задачей.

, | РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ

11 библиотека

! ¿чЗШ,

Цель работы заключается в установлении рациональных гидродинамических режимов движения частиц влажной метановоздушной смеси по подземному вакуумному дегазационному трубопроводу, обеспечивающих высокую эффективность дегазации и безопасность условий труда в газовых шахтах по фактору метана.

Идея работы состоит в использовании зависимостей чисел гидродинамического подобия от параметров метановоздушной смеси и технических характеристик дегазационных установок, для формирования рациональных режимов работ дегазационных систем, каптирующих метановоздушную смесь из угольных пластов и вмещающих пород на поверхность или к потребителю.

Основные научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:

1. Одной из основных причин увеличения потерь давления в дегазационной системе является изменение плотности каптируемой влажной метановоз-душной смеси при ее движении по вакуумному подземному дегазационному трубопроводу.

2. Полученные зависимости для определения критериальных чисел Рей-нольдса и Эйлера учитывают гидродинамические особенности движения влажной метановоздушной смеси по подземному вакуумному дегазационному трубопроводу и позволяют определить рациональные гидродинамические режимы движения каптируемой смеси.

3. Методика гидродинамического расчета конструктивных параметров дегазационных установок базируется на использовании установленных критериев гидродинамического подобия и интервалов рациональных режимов движения каптируемой смеси по подземному вакуумному дегазационному трубопроводу.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в работе, подтверждены:

• представительным объемом шахтных исследований (семь вакуумно-газовых съемок работы дегазационной установки по 54 замерным пунктам в каждой);

• использованием современного математического программного обеспечения для статистической обработки экспериментальных данных: Statgraphics Plus 5.0, Statistica 6.0 и др;

• удовлетворительным согласованием полученных зависимостей для определения критериев подобия гидродинамического движения метановоз-душной смеси с данными натурных экспериментов (расхождение не превышает 8 %).

Научное значение работы состоит в установлении гидродинамических зависимостей движения метановоздушной смеси по вакуумному подземному дегазационному трубопроводу для определения рациональных параметров работы дегазационных установок угольных шахт.

Практическое значение работы заключается в разработке методики проектирования дегазационных установок угольных шахт, обеспечивающей рациональные гидродинамические режимы движения каптируемой смеси.

Апробация работы

Основные положения диссертации докладывались на научных симпозиумах «Неделя горняка» в 2001 и 2003 гг., V международной экологической конференции (Москва, МГТУ, 2001 г.) и заседании кафедры «Аэрология и охрана труда» (МГТУ, 2003 и 2004 гг.).

Публикации

По материалам диссертационной работы опубликовано пять научных работ.

Объем работы

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, содержит 23

рисунка, 12 таблиц, 5 приложений, список использованных источников из 139 наименований.

Основное содержание работы

Дегазационная установка предназначена для сбора, отвода и безопасного транспортирования метановоздушной смеси из угольных шахт на поверхность или к потребителю ( рис. 1 ) и должна обеспечивать максимальную герметичность, т.е. минимальные подсосы воздуха из атмосферы горных выработок в вакуумный трубопровод и дегазационные скважины, минимальное гидравлическое сопротивление трубопроводной сети, бесперебойную работу дегазационной системы, и требуемые величины концентрации метана на входе в вакуум-насосную станцию (ВНС) и разрежения у устья удаленной дегазационной скважины. Основными компонентами каптируемой смеси являются метан, воздух и пары воды.

Вопросам теории и практики систем дегазации посвящены научные труды ряда ученых как у нас в стране, так и за рубежом: Айруни А.Т., Пуч-кова Л.А., Калединой Н.О., Малашкиной В. А., Карпова Е.Ф., Рязанова А.В. и др., ко вопрос гидродинамических особенностей транспортирования метановоздушной смеси по подземному дегазационному трубопроводу изучен мало, несмотря на то что именно на этапе транспортирования метановоздушной смеси от скважин до вакуум-насосной станции происходят наибольшие поге-ри разрежения и концентрации метана в смеси, вызванные скоплениями в пониженных местах капельной жидкости, угольной и породной пыли, подсосами воздуха в систему и снижениями пропускной способности трубопровода. Вопросам исследования и установления области рациональных режимов движения метановоздушной смеси от дегазационных скважин на поверхность по вакуумному подземному трубопроводу, учитывающих гидродинамические особенности движения смеси, внимания не уделялось. Вакуумно-газовая съемка, применяемая для контроля работы дегазационной установки, не учитывает реальный состав каптируемой смеси, не дает возможности

Рис. 1. Схема дегазационной установки

/ - дегазационные скважины; 2 - водоотделители; 3 - вакуумный подземный дегазационный трубопровод; 4 - вакуум-насосная станция, 5 - нагнетательный газопровод; 6 - потребитель метановоздушной смеси

оценить работу разветвленного трубопровода, а также не позволяет определить: когда и на каком участке трубопровода следует прокладывать параллельный участок для увеличения пропускной способности дегазационной системы. В настоящее время применение эффективных способов дегазации источников газовыделения позволяет получать метановоздушную смесь на выходе из дегазационных скважин с высокой концен грацией метана. Но сохранить достигнутый уровень качества каптируемой метановоздушной смеси при ее транспортировании от скважин до вакуум-насосной станции не представляется возможным. В связи с этим решались следующие задачи:

1. Исследовать характер влияния гидродинамических особенностей движения влажной метановоздушной смеси по вакуумному подземному дегазационному трубопроводу на эффективность работы дегазационной установки;

2. Выявить основные причины увеличения потерь давления на участках трубопровода;

3. Установить зависимости критериев гидродинамического подобия, учитывающих гидродинамические особенности движения каптируемой смеси по вакуумному трубопроводу, от параметров метановоздушной смеси;

4. Определить интервалы для критериальных чисел, в пределах которых обеспечиваются рациональные режимы работы дегазационных установок;

5. Разработать методику расчета технических характеристик дегазационных установок, позволяющую обеспечивать эффективную дегазацию угольных шахт при рациональной работе дегазационной системы.

Основными особенностями транспортирования влажной метановоз-душной смеси по вакуумному трубопроводу являются: значительная протяженность подземной трубопроводной сети; движение смеси в условиях вакуума; присутствие в составе каптируемой смеси паров воды, капельной жидкости, угольной и породной пыли; наличие подсосов воздуха через неплотности фланцевых соединений труб вакуумного трубопровода внутрь системы по всей его длине. При превышении установленных норм величины удельного объема подсасываемого воздуха наблюдается увеличение удельных потерь давления в трубопроводной сети по сравнению с расчетными величинами, увеличение дебита метановоздушной смеси с одновременным уменьшением в ней концентрации метана, а в связи с образованием скоплений капельной жидкости в пониженных местах трубопровода - уменьшение гидравлического сечения труб. Эти факторы являются причиной увеличения затрат электроэнергии на транспортировку метановоздушной смеси по сети дегазационных трубопроводов, уменьшения дебита метана, отсасываемого из скважин, и увеличения абсолютного метановыделения в очистные выработки и выемочные участки.

Гидродинамический режим движения метановоздушной смеси по вакуумному трубопроводу формируется силами, поверхностными и массовыми, действующими на ее молекулы, и носит турбулентный характер. Относительная влажность добываемой смеси на всем пути движения последней по подземному трубопроводу не снижается и сохраняется на уровне 100 %. Проведенное исследование влияния водяных паров, присутствующих в составе метановоздушной смеси, на динамическую вязкость смеси, опреде-

ляющую силы внутреннего трения, выявило необходимость учета всех трех основных компонентов смеси - метана, воздуха и паров воды - при исследовании гидродинамического движения смеси. Это также позволило произвести уточнение основных параметров каптируемой смеси, отражающих работу дегазационной установки в рациональных режимах. К ним относятся: средняя скорость движения смеси по вакуумному трубопроводу, давление смеси, ее относительная влажность и концентрация метана в смеси.

Средняя скорость движения трехфазной смеси по вакуумному трубопроводу характеризует эффективность работы дегазационной установки и определяет силы инерции движущихся молекул.

Давление влажной метановоздушной смеси характеризует состояние трубопровода: гидравлическое сопротивление, скопление капельной жидкости, ненормируемые подсосы воздуха и пропускную способность трубопроводной сети. Для выявления основных причин увеличения потерь давления на участках трубопровода были рассмотрены параметры трехфазной смеси и конструктивные параметры установки, оказывающие непосредственное влияние на величину давления

где Р/ и р2 - абсолютное давление влажной метановоздушной смеси соответственно в начале и конце участка трубопровода, Па; Qm - массовый расход метановоздушной смеси на участке, кг/мин; Я\ - газовая постоянная метановоздушной смеси в начале участка, Дж/кг-К; X - коэффициент гидравлического трения, или коэффициент Дарси; I - длина участка трубопровода, м; Т - температура метановоздушной смеси, К; d - внутренний диаметр трубопровода на участке, м.

Так как массовый расход метановоздушной смеси определяется ее плотностью и объемным расходом, то в работе было проведено исследование

, i i i

р, кг/м_____________^

—

I, м

Рис. 2. Изменение плотности каптируемой метановоздушной смеси по длине вакуумного газопровода (¡■та1й= 4,0 м) р = /(/): 1 - при движении смеси по герметичному участку газопровода (ам= 80 %); 2 - при движении смеси в области происходящих подсосов воздуха

характера изменения величины плотности метановоздушной смеси по длине трубопровода. В результате установлено: величина плотности метановоздушной смеси по всей длине вакуумного трубопровода неодинакова (рис. 2); влияние подсасываемого воздуха на изменение плотности транспортируемой смеси больше, чем влияние создаваемого разрежения - значение ее увеличивается по направлению движения смеси, несмотря на то что при движении по герметичным участкам трубопровода величина плотности уменьшается. Так, на участковых трубопроводах (см. рис. 2) влияние подсосов воздуха на изменение величины плотности смеси обычно в 14 /18 раз превышает влияние разрежения (при допустимой величине удельных подсосов воздуха).

Увеличение удельных подсосов воздуха является одной из главных причин увеличения гидравлического сопротивления трубопровода и, как следствие, потери давления на участке трубопровода увеличиваются. При этом влияние изменения плотности влажной метановоздушной смеси на потери давления тем больше, чем меньше внутренний диаметр вакуумного

ОД -1-1-1-1-1-

0,070 0,097 0,124 0,151 0,178 0,205 Ар, кг/ч3

Рис. 3. Зависимость величины потерь давления на участке вакуумного трубопровода от изменения плотности влажной метановоздушной смеси при различной величине внутреннего диаметра труб (р1 — рг) — /(Л/3, с?): 1- при с1т = 0,259 м, 2 — при ¿вв = 0,309 м; 3 - при имеющихся скоплениях капельной жидкости и ¿/„др = 0,250 м

трубопровода (рис. 3). Кроме того, при движении по вакуумному трубопроводу влажной метановоздушной смеси увеличивается и ее объемный расход как вследствие увеличения разрежения, так и поступления воздуха в трубопроводную сеть Также сделан вывод о том, что для каптирования одной и той же величины объемного расхода метановоздушной смеси величина давления на конце участка должна быть тем меньше, чем меньше величина концентрации метана в смеси.

Для выявления причин, формирующих силы трения в каптируемой смеси были рассмотрены источники касательных напряжений: вихревое движение молекул смеси, характерное для турбулентного режима движения, и внутреннее трение. Установлено: увеличение концентрации воздуха в каптируемой смеси обусловливает увеличение турбулентности по мере продвижения смеси от дегазационных скважин до вакуум-насосной станции, что является одной из основных причин увеличения сопротивления трубопровод-

ной сети и, как следствие, потерь давления в вакуумном подземном газопроводе. Коэффициент динамической вязкости трехфазной смеси, отражающий влияние сил вязкости на движение молекул смеси, определяется зависимостью

где Ц — динамическая вязкость смеси, П а аы 0 - объемное содержание соответственно метана и сухого воздуха в метановоздушной смеси, доли ед.; /Лы,/¿1 и /И& - динамическая вязкость соответственно метана, сухого

воздуха и водяного пара, Па-с; Мм, М/ и Ма - молекулярная масса соответственно метана, сухого воздуха и водяного пара.

С учетом зависимостей ( 2 ) и ¿и, = _/( Т) динамическая вязкость

По мере продвижения смеси по газопроводу снижение ее температуры влияет на изменение динамической вязкости в меньшей степени, чем изменение ее состава, и к концу любого участка газопровода динамическая вязкость смеси увеличивается. Ее влияние значимо лишь в области влажного потока, непосредственно прилегающего к стенкам труб, в го время как влияние турбулентной вязкости на характер движения смеси является более значительным и определяет полное касательное напряжение в ядре потока. Одной из основных причин увеличения гидравлического сопротивления трубопроводной сети являются перемешивание и соударение молекул смеси.

Влияние гидравлического сопротивления трубопроводной сети на потери давления в дегазационной системе характеризуется коэффициентом Дарси (коэффициентом трения). Т. Карманом и Л. Прандтлем доказано влияние на закон распределения скоростей в ядре турбулентного потока перемен-

ной величины турбулентной вязкости, а также установлена зависимость отношения средней скорости потока к максимальной величине местной осред-ненной скорости от коэффициента Дарси. Коэффициент Дарси определяется зависимостью

где плотность метановоздушной смеси в начале участка, массовый расход метановоздушной смеси на участке, кг/с.

При турбулентном режиме движения коэффициент Дарси зависит от числа Рейнольдса, относительной шероховатости внутренних стенок труб и от характера этой шероховатости. Из-за образования неровностей стенок труб после длительной эксплуатации коэффициент трения на таких участках возрастает в 1,5...2,0 раза по сравнению с его величиной при использовании новых труб (рис. 4). Снижение же концентрации метана транспортируемой смеси при любой шероховатости влечет за собой увеличение коэффициента Дарси. Увеличивают коэффициент трения трубопроводной сети и скопления капельной жидкости, пыли и продуктов коррозии в пониженных местах, приводящие к уменьшению гидравлического диаметра труб.

Для определения характерного геометрического размера вакуумного газопровода проведен анализ влияния изменения конструктивных параметров трубопровода на величину потерь разрежения в дегазационной системе. При пропорциональном изменении величины внутреннего диаметра любого участка трубопровода и его длины влияние изменения диаметра труб на потери разрежения более значительно - более чем в 3,5 раза (рис. 5). В связи с этим в качестве характерного геометрического размера принят внутренний диаметр трубопровода.

Для изучения движения каптируемой смеси проводились эксперимен-

О 5 10 15 20 Re-105

Рис.4. Графическая зависимость Я = /(Яе, А,). 1 - 4=2,0 мм (дня труб после длительной эксплуатации), 2 - 4=0,3 мм (для труб после нескольких лет эксплуатации), 3 - 4,=0,01 мм (для новых труб)

(Bi-BÍ), кПа

0 150 300 450 600 750 900 /, м

Рис.5. Графическая зависимость величины падения разрежения от длины вакуумного трубопровода при различных диаметрах: I — при d — 0,200 и,2 — при d -0,259 м, 3 - при d - 0,309 м-при отсутствии подсосов воздуха в дегазационную систему;----- - при удельных подсосах воздуха в дегазационную

систему, равных

тальные исследования. В качестве критериев подобия для определения режимов работы дегазационных установок выбраны числа Рейнольдса и Эйлера. Число Рейнольдса является одним из определяющих критериев подобия и отражает отношение результирующей силы инерции потока к силе вязкого трения, возникающей при движении смеси

где V - средняя скорость движения метановоздушной смеси по вакуумному подземному дегазационному трубопроводу, м/с; I - характерный геометрический размер, м; - коэффициент кинематической вязкости влажной мета-новоздушной смеси, Па-с.

Так как коэффициент кинематической вязкости по сравнению с коэффициентом динамической вязкости метановоздушной смеси дает меньше информации о влиянии сил вязкости, возникающих при движении влажной метановоздушной смеси, на изменение гидродинамического режима движения, то в качестве характеристики вязкого трения принята динамическая вязкость. Критерий Рейнольдса определяется системой уравнений

(5)

V

ж а

р = 36,53 -а^р^Т ц = /{Т,ам) .

(6)

-0,33 0,89 2,49

Откуда

(7)

где Q - объемный расход смеси, м /мин. Зависимость для определения критерия Рсйнольдса (7) включает в себя все основные параметры, отражающие эффективность функционирования дегазационной системы и ее безопасность: концентрацию метана во влажной смеси, скорость движения смеси по вакуумному трубопроводу и абсолютное давление смеси.

Анализ зависимости ( 7 ) показал, что из-за подсосов воздуха и сопровождающего уменьшения концентрации метана происходит постепенное увеличение сил инерции молекул смеси. Это оказывает большее влияние на изменение гидродинамического режима движения, чем происходящее одновременно с этим повышение вязкости смеси, и отражается увеличением числа Рейнольдса.

Также установлено, что значение числа Рейнольдса, определяемое без учета присутствия водяных паров, оказывается заниженным на 13-18 % (рис. 6), что влечет за собой неправильную оценку установившегося режима движения смеси при имеющихся геометрических параметрах дегазационной сети и технических характеристиках дегазационной установки.

Число Эйлера характеризует отношение разности величин абсолютного давления метановоздушной смеси к силам инерции и определяется зависимостью

где аМ2 - концентрация метана в конце любого участка, доли ед.; ¡02 - объемный расход смеси в конце любого участка, м3/мин.

Анализ изменения величины числа Эйлера, отражающего изменения параметров каптируемой смеси, показал следующее. При постоянной концентрации метана в смеси с уменьшением гидравлического диаметра вакуумного трубопровода в результате образования скоплений капельной жидкости потери давления на участках возрастают, что подтверждается увеличением величины числа Эйлера. Установлено, что изменение величины числа

ЯеЮ3

0,45 0,52 0,59 0,66 0,73 0,8 0,87 0,94 ам, д

Рис. 6. Зависимость числа Рейнольдса от концентрации метана в смеси при различных значениях температуры и влажности Яе = /(ам, Т): а) относительная влажность метановоздушной смеси 2 - при Т= 298 К; 3 - при Т= 291 К; б) относительная влажность метановоз-душной смеси

Эйлера в результате уменьшения концентрации метана в смеси для различных диаметров трубопровода неодинаково: чем меньше диаметр трубопровода, тем более интенсивно уменьшается величина числа Эйлера. Это объясняется ростом скорости движения смеси и связанным с этим значительным увеличением сил инерции газового потока по сравнению с увеличением сопротивления вакуумного трубопровода.

Экспериментальные исследования проводились автором настоящей работы в промышленных условиях (шахта «Северная», ОАО «Воркутауголь») Для исследования режима движения влажной метановоздушной смеси по вакуумному подземному дегазационному трубопроводу было проведено семь вакуумно-газовых съемок с замерами параметров смеси в 54 замерных пунктах.

Числа Рейнольдса и Эйлера, характеризующие гидродинамическое

движение влажной метановоздушной смеси по вакуумному подземному дегазационному трубопроводу, являются искомыми переменными. С учетом зависимостей ( 7 ) и ( 8 ) на экспериментальной опытно-промышленной установке были произведены измерения соответствующих контролируемых величин.

На действующей экспериментальной установке варьируемые параметры изменялись в следующих пределах: барометрическое давление шахтной атмосферы у пункта замера = 97,9... 110,3 кПа (734...827 мм рт. ст.); глубина расположения пункта замера относительно поверхности земли температура метановоздушной смеси кон-

центрация метана в смеси Дм = 0,25... 1,0 доли ед.; разрежение, создаваемое в трубопроводной сети абсолютное

давление метановоздушной смеси перепад давлений на

диафрагме Ар = 9,8...1757 Па (1...179 мм в. ст.); дебит метана 0М=О,5...1О4 м3/мин; дебит метановоздушной смеси Q = 0,57...258 м3/мин; внутренний диаметр труб газопровода d = 0,100...0,359 м. При этом количество измерений на одном уровне, необходимое для получения относительной погрешности и для обеспечения доверительной вероятности 0,9.. .0,95, должно быть не менее 5 и не более 9.

На основании проведенного анализа и обработки статистических данных с помощью программ Statgraphics Plus 5.0, Statistica 6.0 были получены зависимости для описания гидродинамического движения влажной метано-воздушной смеси по подземному вакуумному дегазационному трубопроводу, представленные уравнениями регрессии: - число Рейнольдса

Максимальная погрешность аппроксимации опытных значений величин на всем исследуемом диапазоне для зависимостей (9 ) и (10) составляла не более 8,0 %.

Для выполнения расчетов технических характеристик и конструктивных параметров дегазационной установки в работе были определены интервалы для чисел подобия, обеспечивающие рациональные режимы работы дегазационных установок в пределах границ применимости.

С использованием результатов теоретических и экспериментальных исследований разработана методика гидродинамического расчета конструктивных параметров и технических характеристик дегазационных установок, включающая в себя определение диаметров используемых труб, обеспечивающих формирование в дегазационной системе рационального гидродинамического режима движения влажной метановоздушной смеси от скважин к вакуум-насосной станции (рис. 7).

В результате проведения экспериментальных исследований установлено:

- расчет конструктивных параметров и технических характеристик дегазационной установки без учета особенностей транспортирования влажной метановоздушной смеси по вакуумному подземному дегазационному трубопроводу влечет за собой несоответствие ожидаемого и формируемого при последующей эксплуатации гидродинамического режима движения каптируемой смеси. Числа подобия Рейнольдса и Эйлера, отражающие гидродинамическое движение смеси по вакуумному трубопроводу, в этом случае оказываются заниженными на 5...20 % (рис. 8). Это является основной причиной того, что пропускная способность подземной трубопроводной сети даже при отсутствии ненормируемых подсосов воздуха и скоплений капельной жидкости в дегазационной системе меньше расчетной;

- использование для магистрального газопровода труб большого диаметра,

Рис. 7. Методика гидродинамического расчета конструктивных параметров дегазационной установки

Рис 8 Дисираммы шменения чисел Рейнольдса и Эйлера для пунктов замеров вакуумного подземного дегазационного трубопровода шахты «Северная»

И -с учетом влияния гидродинамических особенностей движения смеси,

[3 - без учета влияния гидродинамических особенностей движения смеси (по действующей методике)

пропускная способность которых рассчитана на перспективу развития горных работ, в начале эксплуатации дегазационной системы ведет к тому, что на этих участках скорость движения метановоздушной смеси снижается до величины менее 3,0 м/с Это влечет за собой заиливание труб частицами угольной и породной пыли, выносимыми из дегазацион-

ных скважин, а впоследствии - и образуемыми в трубопроводе продуктами коррозии. Гидравлический диаметр таких участков газопровода уменьшается, приводя к значительному росту сопротивления трубопровода;

- наличие скоплений капельной жидкости и пыли в пониженных местах трубопровода характеризуется ростом величин чисел Рейнольдса и Эйлера относительно их рациональных значений для каждой конкретной дегазационной установки (рис. 9, кривые 2). В то же время, наличие ненорми-руемых подсосов воздуха отражается на значениях чисел подобия неодинаково: величины чисел Рейнольдса растут, а Эйлера - снижаются относительно рациональных значений (кривые 3).

По разработанной методике расчета дегазационных установок была проведена диагностика работы дегазационной установки ш. «Северная». Были определены участки, гидродинамический режим движения каптируемой смеси на которых не соответствовал рациональному, а также конструктивные параметры установки, обеспечивающие формирование рационального гидродинамического режима движения смеси.

Корректировка параметров метановоздушной смеси и технических характеристик дегазационной установки с помощью предложенной методики расчета позволила установить, что при соблюдении рациональных режимов движения каптируемой смеси по вакуумному трубопроводу увеличивается величина разрежения у устья удаленной скважины, снижается метановыде-ление в горные выработки и увеличивается концентрация метана на входе в вакуум-насосную станцию. Это позволит повысить безопасность труда на подземных работах, увеличить добычу угля за счет безостановочной работы выемочного комплекса, использовать шахтный метан для промышленных целей, а также снизить загрязнение окружающей среды вредными выбросами.

Рис 9 Результаты диагностики и расчета рациональных конструктивных параметров дегазационной установки шахты «Северная» 1 — по результатам эксперимента, 2 - влияние скоплений капельной жидкости при Д2в=0,001м'7мин м, 3 - влияние ненормируемых удельных подсосов воздуха в дегазационную систему при ^идр^вш 4 — при отсутствии скоплений капельной жидкости и при Д0в=О,ОО1м3/мин м

Основной экономический эффект заключается в увеличении объемов угледобычи за счет уменьшения времени простоя механизированного комплекса и снижения потерь по концентрации метана при подаче смеси от скважин к потребителю. Для шахты «Северная» (ОАО «Воркутауголь») ожидаемый годовой экономический эффект составляет 4,52 млн. рублей.

Заключение

Диссертация является научной квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной для угольной отрасли задачи обоснования и определения рациональных гидродинамических режимов движения метано-воздушной смеси по подземному вакуумному дегазационному трубопроводу для повышения безопасности ведения горных работ, безостановочной работы выемочного комплекса и использования каптируемого метана.

Основные научные и практические результаты диссертации состоят в следующем:

1. На основе теоретических и экспериментальных исследований установлено, что на гидродинамический режим движения влажной метановоздуш-ной смеси по вакуумному дегазационному трубопроводу влияет величина ее плотности.

2. Установлено, что вследствие негерметичности трубопровода величина плотности метановоздушной смеси по всей длине вакуумного трубопровода неодинакова; влияние подсасываемого воздуха на изменение плотности транспортируемой смеси больше, чем влияние создаваемого разрежения, поэтому ее значение увеличивается по направлению движения смеси;

3. Исследование гидродинамических закономерностей движения каптируемой смеси показало, что к основным причинам увеличения потерь давления на участках вакуумного подземного дегазационного трубопровода относятся не только скопления капельной жидкости, угольной, породной

пыли и продуктов коррозии, уменьшение резерва пропускной способности дегазационной системы в связи с ростом величины дебита метановоз-душной смеси и увеличение шероховатости стенок труб, но и снижение концентрации метана во влажной метановоздушной смеси. При этом влияние изменения состава смеси на потери давления тем больше, чем меньше внутренний диаметр вакуумного газопровода.

4. Из-за образования неровностей стенок труб после их длительной эксплуатации коэффициент сопротивления увеличивается в 1,5...2,0 раза по сравнению с его величиной при использовании новых труб.

5. Установлено, что пропускная способность подземной системы дегазационных трубопроводов зависит не только от конструктивных параметров газопровода, наличия или отсутствия скоплений воды, угольной, породной пыли и продуктов коррозии, но и от концентрации метана в каптируемой смеси.

6. В качестве критериев для определения эффективности функционирования дегазационной установки предложено использовать числа Рейнольдса и Эйлера.

7. Получены зависимости для определения критериальных чисел Рейнольд-са и Эйлера, отражающие влияние особенностей транспортирования влажной метановоздушной смеси по вакуумному подземному дегазационному трубопроводу на характер гидродинамического режима движения смеси. Определены интервалы для критериальных чисел Рейнольдса и Эйлера, в пределах которых обеспечиваются рациональные режимы работы дегазационных установок. Достоверность полученных зависимостей определяется значительным объемом экспериментов и составляет: для числа Рейнольдса — 5,3 %, для числа Эйлера - 7,6 %.

8. Разработана методика гидродинамического расчета конструктивных параметров дегазационных установок, включающая в себя определение внутреннего диаметра используемых труб с последующей корректиров-

кой его величины по интервалам критериев гидродинамического подобия, обеспечивающим формирование в дегазационной системе рационального гидродинамического режима движения влажной метановоздушной смеси от скважин к вакуум-насосной станции, что позволит обеспечить высокие концентрации и дебиты метана при эксплуатации дегазационных систем.

9. Основной экономический эффект заключается в увеличении объемов добычи угля и снижении потерь по концентрации метана при подаче смеси от скважин к потребителю.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах:

1. Вострикова Н.А. Контроль состояния дегазационных систем угольных шахт, обеспечивающий сохранение концентрации метана при транспортировании на поверхность //Экологическая безопасность и устойчивое развитие / Сб. тез. докл. V международной экологической конференции студентов и молодых ученых. Москва, МГТУ, 18-19 апреля 2001г. Т. 2. - Смоленск, Ойкумена, 2001.-С. 7-9.

2. Вострикова Н.А. Проблемы диагностики состояния дегазационных- систем. -М.: МГТУ, ГИАБ. - 2001. - №10. - С. 122-123.

3. Малашкина В.А., Вострикова Н.А. Исследование особенностей транспортирования метановоздушной смеси в подземных дегазационных трубопроводах угольных шахт // Отдельные статьи Горного информационно-аналитического бюллетеня. - М.: Изд-во МГГУ, 2003. - С. 3-12.

4. Малашкина ВА, Вострикова НА. Выбор режимов транспортирования мета-новоздушной смеси по подземному дегазационному трубопроводу// Отдельные статьи Горного информационно-аналитического бюллетеня. - М.: Изд-во МГГУ, 2003.-С. 13-18.

5. Малашкика В.А., Вострикова Н.А. Исследование закономерностей движения метановоздушной смеси в подземных дегазационных газопроводах угольных шахт. - М.: МГГУ, ГИАБ. - 2004. - № 8. - С. 253-257.

Подписано в печагь 02.11. 2004. Объем 1 п. л.

Тираж 100 экз.

Формат 60 х 90 /16 Заказ №8/6

Типография Московского государственного горного университета. Ленинский пр., 6

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Анализ существующих методов диагностики и оценки эффективности дегазационных систем угольных шахт.

1.2. Условия эксплуатации дегазационных систем угольных шахт.

1.3. Установление факторов, определяющих основные технологические и конструктивные требования к дегазационным системам.

1.4. Направления повышения эффективности работы дегазационных систем угольных шахт.

1.5. Цель и задачи исследований.

Выводы.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ МЕТАНОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ОТ СКВАЖИН НА ПОВЕРХНОСТЬ ИЛИ К ПОТРЕБИТЕЛЮ.

2.1. Особенности транспортирования влажной метановоздушной смеси от скважин на поверхность или к потребителю.

2.2. Исследование факторов, влияющих на гидродинамический режим движения влажной метановоздушной смеси по подземному дегазационному трубопроводу от скважин до вакуум-насосной станции.

2.3. Аналитическое определение величин, отражающих особенности гидродинамического режима движения метановоздушной смеси по вакуумному подземному дегазационному трубопроводу.

2.4. Экспериментальные исследования.

Выводы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Определение чисел подобия, отражающих гидродинамический режим движения влажной метановоздушной смеси, с учетом изменения параметров смеси по длине трубопровода.

3.2. Результаты экспериментальных исследований, представленные уравнениями регрессии для определения критериев Рейнольдса и Эйлера.

3.3. Практическое значение результатов исследований.

Выводы.

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЕГАЗАЦИОННЫХ УСТАНОВОК.

4.1. Определение интервалов для критериальных чисел Рейнольдса и Эйлера, в пределах которых обеспечиваются рациональные режимы работы дегазационных установок.

4.2. Методика гидродинамического расчета конструктивных параметров дегазационных установок угольных шахт.

Выводы.

5. МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА ДЕГАЗАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ УГОЛЬНОЙ ШАХТЫ.

5.1. Исходные данные.

5.2. Гидродинамический расчет конструктивных параметров дегазационной установки ш. «Северная».

Выводы.

В настоящее время средняя глубина угледобывающих шахт в странах СНГ уже превысила 450 м, а на отдельных шахтах достигла 800-1500 м, и по экспертным оценкам к 2020 году возрастет на 150-200 м по отношению к существующему уровню /1,2/. Увеличение глубины разработки угольных месторождений влечет за собой рост количества метана, выделяющегося из угольных пластов, вмещающих пород, спутников угольных пластов и выработанного пространства в горные выработки. Так, например, в шахтах Вор-кутского месторождения за последние 30 лет газовыделение увеличилось более чем в четыре раза / 3 /.В то же время для обеспечения безопасности труда горнорабочих и безостановочного технологического процесса выемки угля необходимо поддержание величины содержания метана в атмосфере подземных выработок в пределах установленных норм.

Актуальность работы

Рост выделения метана в горные выработки и выработанные пространства, а также возможное его воспламенение остаются одной из основных проблем безопасности подземной добычи. На угольных шахтах взрывы метана и пыли занимают четвертое место среди причин травматизма горнорабочих / 4, 5, 6, 7 /. На большинстве шахт, разрабатывающих метаноносные угольные пласты, вентиляция не обеспечивает допустимые нормы концентрации метана в атмосфере горных выработок. В таких условиях требуется высокая эффективность дегазации.

Одним из препятствий безостановочной и интенсивной выемки угля в забое шахты является вынужденная остановка технологического процесса добычи в связи с возрастающей загазованностью выработок и увеличением риска взрыва метана, и как следствие - необходимостью увеличения времени проветривания выработок для разгазирования. Это свидетельствует о неэффективности дегазации источников метановыделения и в первую очередь — о f неэффективной работе дегазационных установок. Так как существующая методика расчета технических характеристик и конструктивных параметров дегазационных установок согласно действующему «Руководству по дегазации угольных шахт» / 8 / не учитывает гидродинамические особенности движения газовоздушной смеси в дегазационной системе, то эффективность работы дегазационных установок даже при их правильной эксплуатации значительно меньше проектной.

Для достижения максимальной эффективности функционирования угольных предприятий и снижения финансовых затрат в настоящее время выемку угля производят при высокой концентрации горных работ, заключающейся в значительном сокращении объема поддерживаемых горных выработок, а несколько действовавших ранее очистных забоев заменяют одним 191. При этом существующие жесткие ограничения производительности выемочных работ по газовому фактору снижают темпы и объемы добычи угля • по шахте в целом, зависящие в данном случае от работы единственного очистного забоя.

Неудовлетворительная работа дегазационных установок шахт обусловлена в значительной мере нерациональными режимами работы дегазационной системы, возникающими из-за снижения герметичности устьев дегазационных скважин и соединений труб подземного вакуумного газопровода, приводящих к увеличенным подсосам воздуха из атмосферы горных выработок внутрь системы, а также скоплениями в пониженных местах дегазационного трубопровода угольной и породной пыли, и продуктов коррозии. Это приводит к существенному росту сопротивления трубопроводной сети, а также необходимости включения в работу дополнительного числа вакуум-насосов.

Таким образом, эффективность использования дегазационных установок в основном зависит от эффективности работы подземного вакуумного дегазационного трубопровода: его пропускной способности и герметичности, ^ так как наибольшее снижение концентрации каптируемого метана в смеси, вследствие подсосов воздуха в дегазационную систему, и потери создаваемого разрежения происходят именно на этапе транспортирования метановоз-душной смеси от скважин на поверхность. Несмотря на это, вопрос влияния гидродинамических особенностей движения метановоздушной смеси по подземному дегазационному трубопроводу на эффективность работы дегазационной установки мало изучен. Вопросам исследования и установления области рациональных режимов движения метановоздушной смеси от дегазационных скважин на поверхность по вакуумному подземному трубопроводу, учитывающих гидродинамические особенности движения смеси, внимания не уделялось. Вакуумно-газовая съемка, применяемая для контроля работы дегазационной установки, не учитывает реальный состав каптируемой смеси, не дает возможности оценить работу разветвленного трубопровода, а также не позволяет определить: когда и на каком участке трубопровода следует прокладывать параллельный участок для увеличения пропускной способности дегазационной системы. В настоящее время применение эффективных способов дегазации источников газовыделения позволяет получать метано-воздушную смесь на выходе из дегазационных скважин с высокой концентрацией метана. Но сохранить достигнутый уровень качества каптируемой метановоздушной смеси при ее транспортировании от скважин до вакуум-насосной станции для последующей утилизации не представляется возможным.

Кроме того, в последние годы в связи с проблемами пагубного влияния промышленных отходов на экологическую ситуацию в мире, встал вопрос об уменьшении выбросов шахтного метана в атмосферу и более полном его использовании. В «Стратегии экономического развития Сибири» / 12 / одной из основных целей в области освоения природных ресурсов является утилизация метана, отсасываемого из источников газовыделения.

Каптируемый из угольных шахт метан, являющийся побочным продуктом угольной промышленности, представляет собой не только высококалорийное, экологически чистое топливо, а также и ценное химическое сырье. По своей теплотворной способности 1000 м метана эквивалентны 1.3-1.5 тонн угля. В настоящее время в странах СНГ используется только 10 % от объемов каптируемого метана, остальное количество метана, не являющегося кондиционным для использования потребителем, в большинстве случаев выбрасывается в атмосферу / 13 /. Особенно неблагоприятное положение по охране воздушного бассейна складывается в регионах с интенсивной добычей угля и высокой плотностью населения /14 /.

Таким образом, обоснование и определение рациональных гидродинамических режимов движения метановоздушной смеси по подземному вакуумному дегазационному трубопроводу для повышения безопасности ведения горных работ, безостановочной работы выемочного комплекса и использования каптируемого метана является актуальной научной задачей.

Цель работы заключается в установлении рациональных гидродинамических режимов движения частиц влажной метановоздушной смеси по подземному вакуумному дегазационному трубопроводу, обеспечивающих высокую эффективность дегазации и безопасность условий труда в газовых шахтах по фактору метана.

Идея работы состоит в использовании зависимостей чисел гидродинамического подобия от параметров метановоздушной смеси и технических характеристик дегазационных установок, для формирования рациональных режимов работ дегазационных систем, каптирующих метановоздушную смесь из угольных пластов и вмещающих пород на поверхность или к потребителю.

Основные научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:

1. Одной из основных причин увеличения потерь давления в дегазационной системе является изменение плотности каптируемой влажной метановоз-душной смеси при ее движении по вакуумному подземному дегазационному трубопроводу.

2. Полученные зависимости для определения критериальных чисел Рейнольдса и Эйлера учитывают гидродинамические особенности движения влажной метановоздушной смеси по подземному вакуумному дегазационному трубопроводу и позволяют определить рациональные гидродинамические режимы движения каптируемой смеси.

3. Методика гидродинамического расчета конструктивных параметров дегазационных установок базируется на использовании установленных критериев гидродинамического подобия и интервалов рациональных режимов движения каптируемой смеси по подземному вакуумному дегазационному трубопроводу.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в работе, подтверждены: представительным объемом шахтных исследований (семь вакуумно-газовых съемок работы дегазационной установки по 54 замерным пунктам в каждой); использованием современного математического программного обеспечения для статистической обработки экспериментальных данных: Statgraphics Plus 5.0, Statistica 6.0 и др; удовлетворительным согласованием полученных зависимостей для определения критериев подобия гидродинамического движения метановоздушной смеси с данными натурных экспериментов (расхождение не превышает 8 %).

Научное значение работы состоит в установлении гидродинамических зависимостей движения метановоздушной смеси по вакуумному подземному дегазационному трубопроводу для определения рациональных параметров работы дегазационных установок угольных шахт.

Практическое значение работы заключается в разработке методики проектирования дегазационных установок угольных шахт, обеспечивающей рациональные гидродинамические режимы движения каптируемой смеси.

Апробация работы

Основные положения диссертации докладывались на научных симпозиумах «Неделя горняка» в 2001 и 2003 гг., V международной экологической конференции (Москва, МГГУ, 2001 г.) и заседании кафедры «Аэрология и охрана труда» (МГТУ, 2003 и 2004 гг.).

Публикации

По материалам диссертационной работы опубликовано пять научных работ.

Объем работы

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, содержит 23 рисунка, 12 таблиц, 5 приложений, список использованных источников из 139 наименований.

Выводы

По разработанной методике гидродинамического расчета конструктивных параметров и технических характеристик дегазационных установок выполнен расчет дегазационной установки шахты «Северная» ОАО «Воркутауголь».

Корректировка параметров метановоздушной смеси и технических характеристик дегазационной установки с помощью предложенной методики расчета позволила установить, что при соблюдении рациональных режимов движения каптируемой смеси по вакуумному трубопроводу увеличивается величина разрежения у устья удаленной скважины, снижается метановыделение в горные выработки и увеличивается концентрация метана на входе в вакуум-насосную станцию. Это позволит повысить безопасность труда на подземных работах, увеличить добычу угля за счет безостановочной работы выемочного комплекса, использовать шахтный метан для промышленных целей, а также снизить загрязнение окружающей среды вредными выбросами.

140

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научной квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной для угольной отрасли задачи обоснования и определения рациональных гидродинамических режимов движения метановоздушной смеси по подземному вакуумному дегазационному трубопроводу для повышения безопасности ведения горных работ, безостановочной работы выемочного комплекса и использования каптируемого метана.

Основные научные и практические результаты диссертации состоят в следующем:

1. На основе теоретических и экспериментальных исследований установлено, что на гидродинамический режим движения влажной метановоздушной смеси по вакуумному дегазационному трубопроводу влияет величина ее плотности.

2. Установлено, что вследствие негерметичности трубопровода величина плотности метановоздушной смеси по всей длине вакуумного трубопровода неодинакова; влияние подсасываемого воздуха на изменение плотности транспортируемой смеси больше, чем влияние создаваемого разрежения, поэтому ее значение увеличивается по направлению движения смеси;

3. Исследование гидродинамических закономерностей движения каптируемой смеси показало, что к основным причинам увеличения потерь давления на участках вакуумного подземного дегазационного трубопровода относятся не только скопления капельной жидкости, угольной, породной пыли и продуктов коррозии, уменьшение резерва пропускной способности дегазационной системы в связи с ростом величины дебита метановоздушной смеси и увеличение шероховатости стенок труб, но и снижение концентрации метана во влажной метановоздушной смеси. При этом влияние изменения состава смеси на потери давления тем больше, чем меньше внутренний диаметр вакуумного газопровода.

4. Из-за образования неровностей стенок труб после их длительной эксплуатации коэффициент сопротивления увеличивается в 1,5.2,0 раза по сравнению с его величиной при использовании новых труб.

5. Установлено, что пропускная способность подземной системы дегазационных трубопроводов зависит не только от конструктивных параметров газопровода, наличия или отсутствия скоплений воды, угольной, породной пыли и продуктов коррозии, но и от концентрации метана в каптируемой смеси.

6. В качестве критериев для определения эффективности функционирования дегазационной установки предложено использовать числа Рейнольдса и Эйлера.

7. Получены зависимости для определения критериальных чисел Рейнольдса и Эйлера, отражающие влияние особенностей транспортирования влажной метановоздушной смеси по вакуумному подземному дегазационному трубопроводу на характер гидродинамического режима движения смеси. Определены интервалы для критериальных чисел Рейнольдса и Эйлера, в пределах которых обеспечиваются рациональные режимы работы дегазационных установок. Достоверность полученных зависимостей определяется значительным объемом экспериментов и составляет: для числа Рейнольдса - 5,3 %, для числа Эйлера - 7,6 %.

8. Разработана методика гидродинамического расчета конструктивных параметров дегазационных установок, включающая в себя определение внутреннего диаметра используемых труб с последующей корректировкой его величины по интервалам критериев гидродинамического подобия, обеспечивающим формирование в дегазационной системе рационального гидродинамического режима движения влажной метановоздушной смеси от скважин к вакуум-насосной станции, что позволит обеспечить высокие концентрации и дебиты метана при эксплуатации дегазационных систем.

9. Основной экономический эффект заключается в увеличении объемов добычи угля и снижении потерь по концентрации метана при подаче смеси от скважин к потребителю.

1. Сергеев И. В., Забурдяев B.C., Бобров И.А. Проблемы безопасности в метанообильных шахтах // Безопасность труда в промышленности. — 1997. -№ 2. С. 2-5.

2. Состояние и основные проблемы промышленной безопасности угольной промышленности России. В.Д. Чигрин // Безопасность труда в промышленности. 2003. - №3. - С. 18-21.

3. Опыт использования попутного газа на угольных предприятиях Воркуты. А.П. Веселое, В.В. Скатов и др. // Безопасность труда в промышленности, 2003. № 1. - С. 9-11.

4. Состояние дегазации и перспективы ее развития на шахтах Кузбасса. В.И. Храмцов // Безопасность труда в промышленности. 2003. - № 3. -С. 22-24.

5. Безопасность ведения горных работ и горноспасательное дело: Учеб. для вузов / К.З. Ушаков, Н.О. Каледина, Б.Ф. Кирин и др.; Под ред. К.З. Ушакова М.: Изд-во Академии горных наук, 1999. - 487 с.

6. Ельчанинов Е.А., Беляев Е.В. Охрана окружающей среды при подземной разработке угольных месторождений / Ельчанинов Е.А., Беляев Е.В., Бесков М.И. и др. М.: Наука, 1995. - 240 с.

7. Зайцев С.Л., Рыбалко В.И., Саенко Г.В. Социальные аспекты охраны труда на угольных шахтах. М.: Недра, 1991. - 182 с.

8. Руководство по дегазации угольных, / АН СССР, Ин-т горного дела им А. А. Скочинского. Люберцы, 1990. - 192 с.

9. Ремезов А.В., Полевщиков Г.Я. и др. Создание безопасных условий работы высокопроизводительных очистных забоев по газовому фактору //Уголь.-2004.- №1. С. 38-43.

10. Коликов К.С., Бобнев Ю.Н. Извлечение и утилизация шахтного метана как необходимый элемент разработки угольных месторождений. — М.: МГГУ, ГИАБ. 2004. - № 8. - С. 279-281.

11. Гуревич Ю.С. Технология извлечения шахтного метана и его подготовка к эффективному использованию. -М.: Недра, 1988. — 108 с.

12. Стратегия экономического развития Сибири. Утв. распоряжением Правительства РФ от 7 июня 2002г. № 765-Р.

13. Тризно С.К., Козырева Е.Н. Комплексный подход к проблеме метана угольных шахт // Безопасность труда в промышленности. 1999. — № 4. -С. 35-37.

14. Османов Х.Б. Эколого-экономическая эффективность мероприятий по охране атмосферного воздуха от выбросов загрязняющих веществ предприятиями по добыче угля: Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. канд. экон. наук. 08.00.19. -М.: МГГУ, 1991. 17 с.

15. Правила безопасности в угольных шахтах: РД 05-94-95; Утв. Госгортехнадзором России 30.12.94. М., 1995. - 244 с.

16. Правила безопасности в угольных шахтах: Утв. Госгортехнадзором России 30.12.94. Кн. 2: Инструкции к Правилам Безопасности в угольных шахтах. М.: 1996. — 351 с.

17. Правила безопасности в угольных шахтах. Самара, Самарский Дом печати, 1995. - 242 с.

18. Руководство по дегазации угольных шахт / АН СССР, Ин-т горного дела им А.А. Скочинского, Люберцы, 1985. - 434 с.

19. Добыча метана угольных пластов — перспективное направление комплексного освоения георесурсов угленосных отложений / К.Н. Трубецкой, А.В. Стариков, В.В. Гурьянов. // Уголь. 2001. -№ 6.

20. Вострикова Н.А. Проблемы диагностики состояния дегазационных систем. М.: МГТУ, ГИАБ. - 2001. - №10. - С. 122-123.

21. Карпов Е.Ф., Рязанов А.В. Автоматизация и контроль дегазационных систем. М.: Недра, 1983. - 196 с.

22. Юхман H.JI. Разработка способов повышения эффективности дегазации при проходке горных выработок: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук 05.26.01 М.; 1993. - 15 с. В надзаг.: Ин-т горного дела им. А. А. Скочинского.

23. Карпов Е.Ф., Басовский Б.И. Контроль проветривания и дегазации в угольных шахтах: Справ, пособие. М.: Недра, 1994. - 336 с.

24. Методы и приборы для контроля эффективности дегазационных систем в глубоких угольных шахтах = Vereahren und Gerate zur Kontrolle der Ergiebigkeit von Gasabsaugesystemen in Tiefen Kohlengruben / МакНИИ. -18 с. (ФРГ 1979 "RuhrkohleA. G.").

25. Васильев А.В. Моделирование на ЭВМ процессов проветривания и дегазации выемочных участков угольных шахт. Учеб. пос. / А.В. Васильев, К.Г. Синопальников. СПб., 1993. - 123 с.

26. Мазикин В.П. Методология и опыт управления газовыделением на шахтах в условиях технического и технологического перевооружения. -М.: Изд-во МГГУ, 1995. 101 с.

27. Сластунов С.В. Заблаговременная дегазация и добыча метана из угольных месторождений. М.: Изд-во МГГУ, 1996. — 441 с.

28. Малышев Ю.Н. Комплексная дегазация угольных шахт / Ю.Н. Малышев, А.Т. Айруни. М.: Изд.-во Акад. горн, наук, 1999. - 327 с.

29. Иофис М.А. Научные основы управления деформационными и дегазационными процессами при разработке полезных ископаемых. -М.: Ротапринт ИПКОН АН СССР, 1984. 232 с.

30. Малашкина В.А, Дегазационные установки: Учеб. пособие. М.: Изд-во МГГУ, 2000.-190 с.

31. Управление газовыделением в угольных шахтах при ведении очистных работ /И.В. Сергеев, B.C. Забурдяев, А.Т. Айруни и др. М.: Недра, 1992.-256 с.

32. Каледина Н.О. Управление газовыделением из выработанных пространств угольных шахт. Специальность 05.26.01 Охрана труда и пожарная безопасность. - Диссерт. на соиск. учен. ст. доктора техн. наук.-М.: 1995.-322 с.

33. Кременчуцкий Н.Ф., Балашов С.В. Обоснование параметров дегазационных скважин, буримых на подрабатываемые сближенные пласты // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 1986. № 2. - С. 59-64.

34. Smith М. F. Longwall ventillation with particular reference to methane drainage and equipment, available for this purpose // Journal of mines, metals1. Щ'and fuels. 1981. (Длиннозабойная система рудничной вентиляции техника дренажа метана).

35. Айруни А.Т. (ИПОКОН АН СССР). Способы борьбы с выделением метана на угольных шахтах: Обзор / ЦНИЭИуголь. М. - 1991. - 64 с.

36. Касимов О.И., Антощенко Н.И. Управление концентрацией метана, отсасываемого дегазационными скважинами. // Борьба с выбросами угля, породы и газа и предупреждение травматизма на предприятиях и стройках угольной промышленности/ МакНИИ, 1980. С. 55-58.

37. Управление газовыделение на угольных шахтах / С.Г. Калиев, Е.М. Преображенская, В.А. Садчиков и др. М.: Недра, 1980. - 221 с.

38. Поляков Г.Н. Техническая диагностика трубопроводных систем / Поляков Г.Н., Пиотровский А.С., Яковлев Е.И. СПб.: Недра, Санкт-Петербургское отделение, 1995. - 448 с.

39. Львов В.В. Физическая модель дегазационной скважины. — В сб.: Вопросы аэрологии в угольных шахтах. Вып. 222. М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1983. - с 55-59.

40. Мальцев И.В. Расчетное обоснование и оптимизация параметров дегазации сближенных пластов и расчет дегазационных систем угольных шахт. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.26.01. - Днепропетровск, 1992. - 17 с.

41. Эннс А.А., Пантелеев А.С., Скатов В.В. Промышленная дегазация на шахтах Печорского угольного бассейна. — М.: Изд-во Ml 1 У, ГИАБ. — 2001.- №3.

42. Сергеев И.В., Забурдяев B.C. Перспективы развития технологии извлечения метана из углесодержащих толщ // Безопасность труда в промышленности, 1997 -№ 7.

43. Мещеряков Д.А. Нормализация газового режима шахт в условиях подработки пластов Воркутского месторождения. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.26.03. -М., 2001. 155 с.

44. Опыт подземной дегазации и утилизации каптируемого метана на шахтах ОАО "Воркутауголь". А.П. Веселов, В.В. Скатов, А.А. Эннс. / Уголь.-2002.-№9.

45. Пучков Л.А. Теоретические основы рудничной аэрологии. Часть 1. Общая аэродинамика. М.: МГИ, 1977. - 88 с.

46. Баймухаметов Т.К. Технологическая схема дегазации источников газовыделения для утилизации метана // Интенсивная подготовка и отработка шахтного поля. -М.: МГИ, 1990. С. 54-56.

47. Результаты научно-исследовательских работ в области дегазации / Noack К. МакНИИ. № 4156. - 28 с.

48. Управление газовыделением в угольных шахтах: Межвуз. сб. науч. тр. / Кузбасский гос. техн. ун-т; Редкол.: Колмаков В.А. и др. — Кемерово, 1995.-95 с.

49. Ушаков К.З., Бурчаков А.С., Пучков Л.А., Медведев И.И. Аэрология горных предприятий: Учебник для вузов. М.: Недра, 1987. - 421 с.

50. Методические рекомендации по дегазации надрабатываемых пластов Карагандинского угольного бассейна-М.: 1988.-33 с.

51. Газообильность каменноугольных шахт СССР. Эффективные способы искусственной дегазации угольных пластов на больших глубинах. М.: Наука, 1987.-200 с.

52. Тезисы докладов на Всесоюзной научно-технической конференции "Управление газовыделением и дегазации угольных шахт (16-18 апреля 1985г. г. Макеевка)" М., 1985. - 104 с.

53. Расчет тепловлажностных режимов подземных объектов на ЭВМ / Ю.П. Добрянский; АН УССР. Киев: Наукова Думка, 1991. - 112 с.

54. Алексеев В.В., Брюховецкий О.С. Горная механика. М.: Недра, 1995.

55. Алексеев В.В. Рудничные насосные, вентиляторные и пневматические установки. М.: Недра, 1989.

56. Диагностический контроль дегазационных систем. Методические разработки (Министерство угольной промышленности СССР- Ин-т повышения квалификации руководящих работников и специалистов). -Люберцы, 1986. 42 с.

57. Гусев В.А., Бердутин П.Н., Шинкаренко В.А. Определение подсосов воздуха через герметизированные устья дегазационных скважин -Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. Науч.-техн. реф. сб. / ЦНИЭИуголь/, 1977. -№2 . С. 8-10.

58. Касьянов В.В. Способы и средства повышения содержания метана в газе, каптируемом шахтными дегазационными установками. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. 05.26.01 Охрана труда и пожарная безопасность. - Макеевка- Донбасс, 1991. - 160 с.

59. Львов В.В. Разработка метода и средств диагностического контроля параметров дегазационных скважин. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук 05.26.01. - Техника безопасности и противопожарная техника -М., 1983.-273 с.

60. Касимов О.И., Антощенко Н.И. Метод расчета подсосов воздуха в дегазационные скважины //Уголь Украины. 1978. - №2. - С. 43-44.

61. Кременчуцкий Н.Ф., Бескровный В.И., Мальцев И.В. и др. Метод расчета шахтных дегазационных систем // Изв. вузов. Горн, журнал. -1991.-№9. -С. 61-66.

62. Управление газовыделением средствами вентиляции и дегазации в угольных шахтах. Труды ВостНИИ. Кемерово, 1980 г.

63. Дегазация угольных шахт и утилизация добываемого метана. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции. (Донецк 11-12 мая 1978г) М.: ЦНИИЭИуголь, 1978. - 44 с.

64. Итоги науки и техники. Т 36: Разработка месторождения твердых полезных ископаемых. — М.:ВИНИТИ, 1985. 220 с.

65. Баймухаметов Т. К. Обоснование параметров технологических схем добычи метана на шахтах Карагандинского бассейна для повышения эффективности его утилизации. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. 05.26.01 М., 1991. - 15 с.

66. Управление газовыделением в шахтах: Межвуз. сб. науч. тр. / Редкол.: В.А. Колмаков и др.: Кузбасский политехнический институт. -Кемерово, 1992. 108 с.

67. Багазеев В.К., Осинцев В.А. Основы горного дела. Ч. 2. Разработка месторождений подземным способом: Учебное пособие. — Екатеринбург: Изд. Уральской гос. горно-геол. Академии, 1996. 102 с.

68. Морев А.М., Деев Ю.В. Нормирование концентрации метана в дегазационных газопроводах // Безопасность труда в промышленности.- 1978.- №5.-С. 55-56.

69. Львов В.В. Физическая модель дегазационной скважины. В сб.: Вопросы аэрологии в угольных шахтах, вып. 222. — М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1983. - 136 с.

70. Левченко Е.М. Разработка метода и средств диагностического контроля дегазационной сети. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук 05.26.01 Охрана труда и пожарная безопасность. - М., 1992. -228 с.

71. Левченко Е.М. Физическая модель дегазационного участкового ф трубопровода // Внезапные выбросы угля и газа, рудничная аэрология.- М.: ИГД им. А. А. Скочинского, 1988. С. 127-134.

72. Варакин A.M., Инюшин Б.А., Беломар В.Н. Оценка эффективности работы дегазационных трубопроводов. // Борьба с газом, пылью и выбросами в угольных пластах / МакНИИ. — 1975. Вып. И. - С. 81-85.

73. Забурдяев B.C. Эколого-экономические последствия выбросов шахтного метана в атмосферу земли. М.: МГГУ, ГИАБ. - 2004. - № 8. -С. 211-214.

74. Забурдяев B.C. Пути предупреждения взрывов метана и угольной пыли на шахтах. М.: МГГУ, ГИАБ. - 2004. - № 8. - С. 247-248.

75. Макаров М.И., Пронин В. Д. Вероятностная оценка аварийных состояний при эксплуатации шахтных дегазационных систем // Безопасность труда в промышленности. — 1975. № 2. — С. 49-51.

76. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах: Распространяются на проектирование, строительство, реконструкцию и эксплуатацию угольных и сланцевых шахт: Утв. Минуглепромом СССР 18.08.86 и Госгортехнадзором СССР 12.09.86 М.: Недра, 1986. - 448 с.

77. Безопасная эксплуатация оборудования и машин в угольных шахтах. Сборник научных трудов: Макеевка. Донбасс: МакНИИ, 1990. - 180 с.

78. Кошмаров Ю.А., Рыжов Ю.А. Прикладная динамика разреженного газа. М.: Машиностроение, 1977. - 184 с.

79. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление : Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 367 с.

80. Вычислительная динамика разреженного газа: Сб. ст./ Отв. ред. Ф.Г. Черемисин. М.: ВЦ РАН, 2000. - 187 с.

81. Халидов И. А. Взаимодействие атомов разреженного газа со случайными поверхностями: Автореферат диссертации на соискание ученой степени докт. физ.-мат. наук: 01.02.05. СПб., 1993. - 34 с.

82. Цейтлин Ю.А. Характеристики внешних сетей превматических и дегазационных установок шахт. Днепропетровск: ДГИ, 1980. - 46 с.

83. Лаврик В.Г., Селивра А.А. Шахтные дегазационные установки. Конспект лекций для студентов горных специальностей. Донецк: Донецкий политехнический институт, 1975. - 28 с.

84. Гейер В.Г., Дулин B.C., Заря А.Н. Гидравлика и гидропривод: Учеб. для вузов. М.: Недра, 1991. - 331 с.

85. Мальцев И.В. Расчетное обоснование и оптимизация параметров дегазации сближенных пластов и расчет дегазационных систем угольных шахт. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук 05.26.01- Охрана труда и пожарная безопасность. Днепропетровск, 1992. —228 с.

86. Расчет негерметичного газопровода шахтной дегазационной установки с помощью ЭВМ / В. Г. Лаврик, В.В. Кирик, В.А. Малашкина, B.C. Заславчик. Разработка месторождений полезных ископаемых. - Киев: Техника, 1987. - вып.58. - С. 75-77.

87. Бай Ши-и. Турбулентное течение жидкостей и газов. — М: Изд.-во иностранной литературы, 1962. 344 с.

88. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: Справочное пособие / Пер. с англ. 3-е изд. - Л.: Химия, 1982. — 592 с.

89. Карпов Е.Ф., Басовский Б.М. Термокаталитический метод газового анализа в шахтной метанометрии //Безопасность труда в промышленности. 2000. - № 3. - С. 34- 35.

90. Малашкина В.А. Разработка методов и средств повышения эффективности дегазационных установок угольных шахт. Дисс. на соиск. уч. ст. доктора техн. наук 05.05.06 - Горные машины. - М., 1997. - 330 с.

91. Кухлинг X. Справочник по физике: Пер. с нем. М.: Мир, 1985. - 520 с.

92. Малашкина В.А., Вострикова Н.А. Исследование закономерностейдвижения метановоздушной смеси в подземных дегазационных газопроводах угольных шахт. М.: МГТУ, ГИАБ. - 2004. - № 8. -С. 253-257.

93. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Уч-к для машиностроительных вузов / Т.М. Башта, С.С. Руднев, и др. — М.: Машиностроение, 1982.-423 с.

94. Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами: РД 50-213-80 / Госкомстандарт СССР. Утв. Постановлением Гос. Ком. СССР по стандартам от 14.08.1980 №4255, 1982.-319 с.

95. ГОСТ 8.563.1-97 Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления. Диафрагмы, сопла ИСА 1932 и трубы Вентури, установленные в заполненных трубопроводахкруглого сечения.

96. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам / Под общ. ред. Б.Б. Некрасова. Минск: Высшая школа, 1985. — 382 с.

97. Пастоев И.Л., Кривенко Е.М. и др. Гидравлика, гидропневмопривод и гидропневмоавтоматика станочного оборудования: Методические указания по самостоятельной работе студентов специальности 1201. -М: Изд.-во МГТУ. 64 с.

98. Механика жидкости и газа: учебник для вузов / С.И. Аверин, А.К. Минаев, B.C. Швыдкий М.: Металлургия, 1987. - 304 с.

99. Малашкина В.А., Вострикова Н.А. Выбор режимов транспортирования метановоздушной смеси по подземному дегазационному трубопроводу //Отдельные статьи Горного информа-ционно-аналитического бюллетеня. М.: Изд-во МГГУ, 2003. - С. 13-18.

100. Малашкина В.А., Вострикова Н.А. Исследование особенностей транспортирования метановоздушной смеси в подземныхдегазационных трубопроводах угольных шахт // Отдельные статьи Горного информационно-аналитического бюллетеня. М.: Изд-во МГГУ, 2003.-С. 3-12.

101. Газообильность каменноугольных шах СССР. Комплексное освоение газоносных угольных месторождений / Айруни А.Т., Галазов Р.А., Сергеев И.В. и др. М.: Наука, 1990. - 216 с.

102. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: В 2-х кн. Кн. 1 / Пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1986. - 366 с.

103. Кондратов А.П., Шестопалов Е.В. Основы физического эксперимента и математическая обработка результатов измерений. Учебник для техникумов. М.: Атомиздат, 1977. - 200 с.

104. Правила 28-64. Измерения расхода жидкостей, газов и паров стандартными диафрагмами и соплами. М.: Изд.-во стандартов, 1980. -152 с.

105. Тимошенко Г.М., Зима П.Ф. Теория инженерного эксперимента: Учеб. пос. К.: УМК ВО, 1991.-124 с.

106. Применение теории вероятностей и математической статистики при планировании и анализе результатов эксперимента / А.Г. Илларионов, В .Я. Сасин и др./ Под ред. В .Я. Сасина. М.: Изд.-во МЭИ, 1993. - 83 с.

107. Пригода В.П. Введение в теорию эксперимента: Уч. пос. -Магнитогорск: МГМИ, 1991. 108 с.

108. Методы научных исследований и организации эксперимента: Уч. пос. / К.П. Власов; Санкт-Петербургский горный университет. СПб, 2000. — -116с.

109. Климов А.Н. Погрешности измеряемых величин. Уч. пос. — М.: Изд.-во МИФИ, 1989.-62 с.

110. ГОСТ 8732-98. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент. М.: Изд-во стандартов.

111. Колмаков В.А. Метановыделение и борьба с ним в шахтах. М.: Недра, 1981.-136 с.

112. Лаврик В.Г., Пронин В.Д. О переходных газодинамических процессах в дегазационной системе угольной шахты. // Разработка месторождений полезных ископаемых: Респ. межвед. науч.-технич. сб. — 1983. -Вып. 65.

113. Сокращение эмиссии метана. Доклады 2 Международной конф., 18-23 июня 2000 г. Новосибирск, 2000. - 711 с.

114. Управление газовым режимом средствами дегазации / Сергеев И.В., Забурдяев B.C., Бухны Д.И. и др.// Безопасность труда в промышленности. 1988. - № 8. - С. 51-52.

115. Фельдман Л.П., Лапко В.В., Федяев О.И. Синтез алгоритмов оптимального управления системой дегазации шахт / Управление газодинамическими явлениями в шахтах. Новосибирск, 1986. - С. 150154.

116. Автоматизация расчетов при проектировании дегазации угольных шахт: Уч. пособие/ Г. П. Ананьин, Э.М. Соколов, В.Б. Алексеенко М.: 1982. -75 с.

117. Франко Р.Т., Кадук Б. Г., Кравченко А.А. Газоаналитические приборы и системы. — М.: Машиностроение, 1983.

118. Проблемы разработки угольных пластов, извлечения и использования шахтного метана в Печорском бассейне / Сергеев И.В., Забурдяев B.C., Рубан А.Д., Диколенко Е.Я. и др. М.: ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского, 2002. - 350 с.

119. Оборудование и аппаратура для дегазационных работ в шахтах: Каталог ЦНИЭИуголь, 1989. 49 с.

120. Гуревич Ю.С., Егоров А.Г. Утилизация шахтного метана с учетом требований промышленных потребителей. Учеб. пособие по дисциплине «Управление состоянием массива горных пород». — М.: МГИ, 1990.-57 с.

121. Баймухаметов Т.К. Использование шахтного метана в котельных установках угольных шахт Карагандинского бассейна // Технология комплексного извлечения угля, газа, энергии, воды, породы. М.: МГИ, 1988.-128 с.

122. Варакин A.M., Инюшин Б.А., Березняк JI. М. Предупреждение снижения производительности дегазационной системы. — В кн.: Борьба с газом, пылью и выбросами в угольных шахтах. Вып. 12. Макеевка-Донбасс /МакНИИ/, 1976. С. 30-35.

123. Опыт применения дегазации и использования каптируемого метана на шахтах// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело / ЦНИЭИуголь. 1985. - Вып. 3. - 52 с.

124. Эффективность использования каптируемого газа в качестве топлива для малых ТЭС на шахтах ОАО «Воркутауголь» / Пашкевич Н.В., Шувалов Ю.В., Лобов Н.М. и др. М.: МГГУ, ГИАБ. -2000. - № 8. -С.45-50.

125. Калимов Ю.И., Пантелеев А.С., Рутковский Г. Ф. Исследование концентрации метана в дегазационной системе // Уголь. — 1976. — №1. С. 58-59.

126. Wang Hongyan, Zhang Jianbo, Liu Honglin, Li Jun. Analysis of Coalbed Methane Preservation Conditions. International Coalbed methane Symposium. USA, Alabama, May 3-7, 1999/pp. 341-346.