автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Прогноз газообмена и динамический метод расчета количества воздуха для углекислотообильных шахт

На правах рукописи

КОВАЛЕВ Роман Анатольевич

ПРОГНОЗ ГАЗООБМЕНА И ДИНАМИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА

КОЛИЧЕСТВА ВОЗДУХА ДЛЯ УГЛЕКИСЛОТООБИЛЬНЫХ ШАХТ

Специальность 05.26.01 - «Охрана труда» (горная промышленность и строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Тула 2005

Работа выполнена на кафедре «Аэрология, охрана труда и окружающей среды» в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

КАЧУРИН Николай Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

КАЛЕДИНА Нина Олеговна

доктор технических наук, профессор РУСАК Олег Николаевич

доктор технических наук, профессор ЗАХАРОВ Евгений Иванович

Ведущая организация - Институт проблем комплексного освоения недр (ИПКОН РАН).

Защита диссертации состоится 19 января 2006 г. в На

заседании диссертационного совета Д 212.271.09 ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» по адресу: 300000, г.Тула, пр-т Ленина, д. 90.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан ^ .12.2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета:

Н.П. Иватанова

^^ 12№04?

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Программный документ «Энергетическая стратегия России на период до 2020 года», разработанный Минэнерго России в 2000 году, предусматривает диверсификацию энергоносителей: стабилизацию доли газа в производстве первичных топливно-энергетических ресурсов (до 38,8 %) и увеличение использования угля в топливно-энергетическом балансе страны, с доведением добычи до 430 млн т. В Центральном Федеральном округе планируется создание топливной базы Рязанской ГРЭС на подмосковных углях с годовым объемом добычи угля от 1 до 1,5 млн т, а в перспективе - до 4 млн т в год. Обеспечение такого роста связано с необходимостью повышения безопасности ведения горных работ и снижением количества несчастных случаев вызванных загазованностью горных выработок.

Важнейшей проблемой стратегии управления качеством охраны труда при подземных горных работах является организация эффективного комплексного и экономически рационального использования вентиляционных систем. Подход, основанный на системных принципах разработки и внедрения новых методов проектирования вентиляции угольных шахт, является перспективным направлением аэрологии горных предприятий в России и за рубежом.

До настоящего времени загазирование горных выработок остается одной из причин несчастных случаев, которые заканчиваются для горняков летальным исходом. Несмотря на сокращение числа угледобывающих предприятий за последние три десятилетия, процент этого вида аварий остается достаточно стабильным (5,4 % в 70-х годах, 14,0 % в 80-х годах, 8,3 % в 90-е годы, 7,6 % после 2000 года).

Анализ фактической аварийности на угольных шахтах Кузбасса, Восточного Донбасса и Подмосковного бассейна показывает, что газовыделение в подготовительные выработки, в период падения атмосферного давления, является одной из основных причин несчастных случаев со смертельным исходом при нарушении состава рудничной атмосферы.

Действующее руководство по проектированию вентиляции угольных шахт предусматривает расчет количества воздуха, необходимого для проветривания подготовительных выработок, из условия статического разжижения углекислого газа. При этом прогноз углекислото-обильности основан на эмпирических формулах, удовлетворительно описывающих средний газовый фон, но не учитывающих динамики экстренных газовыделений вследствие колебаний статического давления воздуха в шахте.

Поэтому особую актуальность в современных условиях приобретает проблема научного обоснования динамического метода прогноза газообильности и расчета количества"

^ЩШвдствования БИБЛИОТЕКА 1

е.! «в

системы вентиляции углекислотообильных шахт, обеспечивающей безопасные условия труда и способствующей сохранению жизни и здоровья, работающих в подземных горных выработках.

Актуальность проблемы возрастает в связи с необходимостью решения вопросов вентиляции очистных участков и подготовительных выработок на стадии проектирования, так как ошибки при проектировании могут привести к снижению уровня безопасности труда, ограничению нагрузки на забой, увеличению затрат труда и средств на реконструкцию систем вентиляции на практике.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическими планами МНТП «Прогноз», «Экологически чистое горное производство», «Технические университеты России» и Федеральной целевой программы «Интеграция».

Целью работы является уточнение существующих и установление новых закономерностей процессов газообмена и формирования газовых ситуаций в шахтах для научного обоснования теоретических положений динамического метода расчета количества воздуха, что позволит повысить безопасность подземных горных работ в угольной отрасли.

Идея работы заключается в том, что предложенная методика проектирования вентиляции шахт с невысокой метанообильностью, основывается на адекватных математических моделях выделения углекислого газа, поглощения кислорода углем, разбавления кислорода газовой смесью, выделяющейся из выработанных пространств и формирования газовых ситуаций в выработках при стабильном давлении воздуха и в период снижения атмосферного давления.

Методы исследований. В работе использованы классические методы математической физики, математической статистики, теории вероятностей, теоретический анализ физических процессов, моделирование и современные программные продукты.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

- расчетные зависимости, используемые при определении количества воздуха необходимого для проветривания очистных и подготовительных участков, полученные из решений уравнения конвективно-турбулентной диффузии, позволяют учитывать параметры переноса газовых примесей вентиляционными струями;

- интенсивность поглощения кислорода единичной поверхностью обнажения угольного пласта быстро достигает асимптотического значения, которое пропорционально корню квадратному из произведения коэффициента кнудсеновской диффузии на константу скорости низкотемпературного окисления угля;

- при стабильном давлении воздуха изменение концентрации кислорода в шахтной атмосфере обусловлено поглощением кислорода за

счет низкотемпературного окисления угля, а при падении атмосферного давления - диффузионными потоками вытеснения, разбавляющими кислород газовой смесью, выделяющейся из выработанных пространств;

- динамика газового состава выработанных пространств имеет жесткую корреляцию со скоростью изменения атмосферного давления и моделируется системой уравнений конвективно-диффузионного переноса газов в пористой среде для полуограниченного одномерного пространства и граничного условия первого рода;

- изменение атмосферного давления, являющегося движущей силой газовыделения из выработанных пространств, является стохастическим процессом, который можно условно считать эргодическим, стационарным, имеющим' периодическую компоненту и достаточно продолжительную связь между лагами;

- методика проектирования вентиляции подготовительных выработок должны основываться на взаимосвязанных математических моделях аэродинамики вентиляционного трубопровода и конвективно-турбулентной диффузии газовых примесей по длине выработки;

- сосредоточенные утечки воздуха на стыках труб вентиляционного трубопровода целесообразно моделировать эквивалентными распределенными утечками, при которых изменение количества воздуха по длине трубопровода уменьшается пропорционально произведению объемного потока воздуха на коэффициент доставки;

- формирование полей концентрации углекислого газа и кислорода в очистных и подготовительных выработках происходит за счет фильтрации газа в горном массиве (нарушенной и ненарушенной структуры) и последующего переноса его вентиляционной струей, при этом конвективный диффузионный поток пропорционален среднеинтегральной скорости движения воздуха в подготовительной выработке.

Новизна основных научных и практических результатов заключается в следующем:

- уточнены закономерности газообмена пластов угля и выработанных пространств с атмосферой выработок очистных и подготовительных участков с учетом основных законов изменения атмосферного давления;

- получены новые математические модели для динамического расчета количества воздуха, необходимого для проветривания очистных и подготовительных участков с учетом параметров переноса газовых примесей вентиляционными струями,

- разработана математическая модель расчета вентиляционного трубопровода, учитывающая распределенные утечки из труб в подготовительную выработку и позволяющая снизить энергозатраты на местное проветривание,

- усовершенствована математическая модель газовых ситуаций в подготовительной выработке, которая учитывает влияние утечек из трубопровода на среднюю скорость движения воздуха;

- установлено, что в горных выработках временной ряд динамики концентрации углекислого газа идет в противофазе с временными рядами концентрации кислорода и ходом статического давления;

- доказано, что концентрация кислорода в шахтной атмосфере изменяется за счет низкотемпературного окисления угля и диффузионных потоков вытеснения, разбавляющих кислород газовой смесью, выделяющейся из выработанных пространств.

Научное значение работы заключается в том, что установленные закономерности процессов газообмена и формирования газовых ситуаций в шахтах позволили сформулировать теоретические положения, позволяющие научно обосновать динамический метод расчета количества воздуха для шахт с невысокой метанообильностью, а также повысить безопасность разработки угольного месторождения.

Практическая значимость работы. Усовершенствованная методика проектирования вентиляции подготовительных выработок углеки-слотообильных шахт позволяет оценить применение различных способов и средств местной вентиляции и обеспечить безопасные условия труда. Разработанные пакеты прикладных программ, для персональных ЭВМ типа IBM PC, для расчета газовыделений в подготовительные выработки в период падения атмосферного давления существенно облегчают решение задач газовой динамики и позволяют повысить качество проектирования вентиляции очистных и подготовительных выработок шахт Кузбасса и Подмосковного бассейна. Переведены на магнитный носитель базы данных Тульского государственного университета по результатам шахтных наблюдений газовыделения при снижении статического давления воздуха и Тульской областной метеослужбы.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- корректной постановкой задач;

- значительным объемом базы данных по шахтным наблюдениям (газовоздушные съемки были выполнены на 11 шахтах Подмосковного бассейна и использованы фактические данные по 5 шахтам Кузбасса), а также по результатам анализа метеорологических параметров (обобщены данные непрерывных наблюдений за 41 месяц);

- удовлетворительной сходимостью результатов прогноза с фактическими данными (отклонения не превышают 20 %) и большим объемом вычислительных экспериментов;

- положительными результатами промышленной апробации математического обеспечения задач прогноза газовыделений и газовых си-

туаций на шахтах ООО «Ерунаковская угольная компания» (Кузбасс) и ОАО «Мосбассуголь» (Подмосковный бассейн).

Внедрение результатов исследований. Основные научные и практические результаты диссертационной работы, использованы на шахтах ООО «Ерунаковская угольная компания» (Кузбасс) и ОАО «Мосбассуголь» (Подмосковный бассейн) для оценки газовых ситуаций и автоматизированного расчета количества воздуха, а также при выполнении федеральной целевой программы «Интеграция», хоздоговорных и госбюджетных НИР Тульского государственного университета.

Теоретические положения прогноза газообмена и газовых ситуаций в углекислотообильных шахтах для динамического метода расчета количества воздуха используются в учебном процессе для подготовки горных инженеров по специальности 130404, в учебных курсах «Аэрология горных предприятий» и «Промышленная безопасность», при курсовом и дипломном проектировании.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на научных семинарах кафедры аэрологии, охраны труда и окружающей среды ТулГУ (г. Тула, 1996 -2000 гг.); ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательскогЪ состава ТулГУ (г. Тула, 1996 - 2000 гг.); первой Международной конференции «Проблемы создания экологически чистых и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства» (г. Тула, 1996 г.), второй Международной конференции по экологическому образованию «Между школой и университетом» (г. Тула, 1996 г.); первой Международной конференции по проблемам экологии и безопасности жизнедеятельности «Наука и экологическое образование. Практика и перспективы» (г. Тула, 1997 г.); второй Международной конференции по проблемам экологии и безопасности жизнедеятельности «Поиск, оценка и рациональное использование природных ресурсов. Наука, практика и перспективы» (г. Тула, 1998 г.); Международных симпозиумах «Mining Environmental Protection» (Югославия, г. Белград 2001 г., 2003 г.), Международном симпозиуме «Transport and Logistics» (Югославия, г. Белград 2001 г.), второй Международной конференции по проблемам рационального природопользования «Проблемы создания экологически рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства» (г Тула, 2002 г.); Международных конференциях по проблемам экологической и технологической безопасности (г. Санкт-Петербург, 1997 - 2001 г.); первой и второй Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики (г. Тула, 2003 г.)

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 34 научных работы, в том числе 1 монография, 1 патент и 27 статей, опубликованных в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из 7 глав, изложенных на 308 страницах машинописного текста, содержит 61 иллюстрацию, 38 таблиц, список литературы из 281 наименования.

Автор выражает глубокую благодарность профессору, д-ру техн. наук Э.М. Соколову и профессору, д-ру техн. наук Е.И Захарову, преподавателям и сотрудникам кафедры аэрологии, охраны труда и окружающей среды за организационную и методическую помощь.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Проблема развития концептуальных положений современной рудничной аэрогазодинамики при создании высокоэффективных подземных геотехнологий оборудования для комплексного использования минерального сырья, утилизации отходов и создание малоотходных технологий в угольной отрасли России приобрела исключительную актуальность. К настоящему времени Российскими и зарубежными школами разработаны научные основы аэрологии горных предприятий газовой динамики шахт, основанные на использовании классических законов термодинамики, физической химии и математической физики. Фундаментальные теоретические положения и практические рекомендации по прогнозу газообильности и расчету количества воздуха, необходимого для проветривания очистных и подготовительных участков сформулированы в трудах А.А. Скочинского, В.Б. Комарова, Л.Н. Быкова, А.И. Ксенофонтовой, а затем развиты в работах Л.А. Пучкова, А.Е. Красноштейна, К.З. Ушакова, А.Т. Айруни, И И. Медведева, Б.Г. Тарасова, В.А. Колмакова, А.Э. Петросяна, Г.Д. Лидина, О.Н. Русака, Э.М. Соколова, М.Б. Суллы, Н.М. Качурина, А.А. Кузнецова, Б.П. Казакова и др.

Современное состояние знаний по рассматриваемой проблеме, цель и идея работы обусловили необходимость постановки и решения следующих задач исследований:

1. Проанализировать и обобщить технологические условия, влияющие на газообмен между поверхностью обнажения угольного пласта, выработанными пространствами и рудничным воздухом на добычных и подготовительных участках для различных технологических условий.

2. Разработать математическую модель газовыделения на углеки-слообильных шахтах из выработанного пространства, учитывающую

динамику изменения метеорологических факторов и развития горных работ.

3. Разработать математические модели газовыделения на углеки-слообильных шахтах, учитывающие влияние процессов низкотемпературного окисления, метеорологических факторов и развития горных работ.

4. Разработать математические модели для оценки газовых ситуаций в горных выработках на основе уравнения конвективно-турбулентной диффузии газовых примесей с учетом установленных закономерностей газовыделения, составить пакеты прикладных программ и оценить уровень адекватности математических моделей.

5. Уточнить математическую модель динамики газовыделений через поверхность обнажения угольного массива и выработанных пространств в периоды снижения атмосферного давления.

6. Уточнить методику расчета количества воздуха для очистных и подготовительных участков углекислотообильных шахт, позволяющую рассчитать воздухообмен по фактору поглощения кислорода при падении атмосферного давления с учетом комплекса взаимосвязанных технологических параметров.

7. Разработать математическую модель процесса вытеснения кислорода из атмосферы горных выработок в периоды снижения атмосферного давления воздуха учитывающую кинетику взаимодействия кислорода с углем.

8. Разработать математические модели динамики концентрации кислорода в атмосфере подготовительной выработки и очистного участка, для усовершенствования методики расчета количества воздуха для углекислотообильных шахт Оценить адекватность усовершенствованной методики

В работе представлены результаты натурных наблюдений по Кузнецкому, Донецкому и Подмосковному угольным бассейнам.

Современные условия добычи угля в Кузбассе и производство высококачественного кокса для черной металлургии, направленные на увеличение экспорта и ликвидацию импорта, требуют обоснования выбора варианта увеличения добычи по фактору газовой безопасности. Ввод новых мощностей в Кузбассе и доработка оставшихся запасов коксующихся углей на ликвидируемых шахтах требуют особого внимания к аэрогазодинамическим процессам при работе по технологии «шахта -лава», поэтому в качестве одного из основных объектов исследований рассматривались шахты Кузнецкого бассейна

Перспективы развития угледобычи в Подмосковном бассейне в настоящее время связаны с реконструкцией угольных энергоблоков ОАО «Рязанская ГРЭС» Общеизвестно, что Подмосковный угольный бассейн является единственным источником первичных энергоносите-

лей в Центральной России, который располагает необходимым количеством запасов угля для обеспечения энергетической безопасности региона. Возможность наращивания объемов добычи в бассейне с минимальными финансовыми вложениями имеется при наличии инвестиций и заинтересованных в этом потребителей, в частности ОАО «Рязанская ГРЭС» и других. Следовательно, шахты Подмосковного бассейна по-прежнему представляют научный и практический интерес с технологических позиций и с позиций промышленной безопасности.

Анализ и обобщение технологических условий, влияющих на газообмен между поверхностью обнажения угольного пласта, выработанными пространствами и рудничным воздухом на добычных и подготовительных участках для различных технологических условий, показали следующее:

• газообильность очистных и подготовительных участков метано-обильных, метаноуглекислотообильных и углекислотообильных шахт является нестационарным случайным процессом, который представляет собой сумму элементарных стационарных процессов.

• детерминированная составляющая процесса газовыделения представляет собой периодический тренд, имеющий удовлетворительную корреляционную связь с цикличностью технологических воздействий на угольные пласты и цикличностью геомеханических процессов, обусловленных этими воздействиями и скоростью уменьшения статического давления воздуха в горных выработках.

Детерминированную составляющую процесса газовыделения следует рассматривать как результат суммирования газовыделений из различных источников, включающихся в общий процесс в соответствующие моменты времени, что позволяет рассматривать породоугольный массив в виде сплошной среды с распределенными параметрами, где в качестве составляющих элементов принимаются твердая фаза и газ. При этом метанообильность очистных и подготовительных забоев, рабочих горизонтов и шахт в целом зависит от природной метаноносности поро-доугольной толщи и, прежде всего, от геологических условий, оказывающих влияние на содержание доли свободного газа в угольных пластах и вмещающих породах. Распределение метановыделений на очистных участках наиболее точно описывается усеченно-нормальным законом, а на участках с низкой метанообильностью возникает положительная асимметрия и возможны отклонения от нормального закона распределения.

Результаты многочисленных газовоздушных съемок показывают, что при подземной разработке угольных пластов, не содержащих метан, поглощение кислорода может являться фактором, по которому следует принимать расчетное количество для проветривания очистных и подготовительных забоев Такое положение характерно для ряда шахт восточ-

ной части Донецкого бассейна и всех шахт Подмосковного бассейна. Однако действующие нормативные документы, регламентируя концентрацию кислорода в шахтном воздухе, не содержат методических указаний для прогноза интенсивности поглощения кислорода в шахтах. Очевидно, что эти методические указания должны основываться на адекватной физической модели взаимодействия кислорода с поверхностями обнажения угольных пластов При этом необходимо учитывать, что взаимодействие кислорода с углем представляет собой многостадийную, гетерогенную реакцию, которую условно можно разделить на несколько стадий Перенос кислорода к реагирующим поверхностям угольного вещества по средствам фольмеровской и кнудсеновской диффузии провоцирует их взаимодействие, сущность которого во многом зависит от структуры угля.

Рентгеноструктурный анализ углей Подмосковного угольного бассейна показал, что приемлема следующая модель структуры угля. Макромолекулы углеродной составляющей угольного вещества представляют собой двумерные ароматические системы регулярного строения, расположенные на деформированных поверхностях, связанных между собой ковалентными связями Нерегулярность укладки конденсированных систем приводит к появлению межмолекулярных плоскостей, которые способны сорбировать кислород на своих поверхностях. Справедливость этой гипотезы подтверждается наличием размытого максимума интенсивности отраженного излучения на рентгенограмме, соответствующего интервалу межплоскостных расстояний от 0,25 до 1,2 нм. Таким образом, будет происходить физическая адсорбция кислорода на этих поверхностях, при которой его молекулы удерживаются на расстоянии 0,3 нм у активных поверхностей силами Ван-дер-Ваальса

Затем для некоторой части молекул кислорода будет происходить хемосорбция, при которой адсорбированные молекулы удерживаются на расстоянии порядка 0,1 нм у активной поверхности силами химического сродства Эти силы аналогичны силам валентной связи между атомами в молекуле кислорода, в результате чего происходит распад молекул кислорода на атомы и радикалы и обмен электронами с атомами углерода. Далее следует десорбция и отвод продуктов реакции от активной поверхности

Математическую модель процесса поглощения кислорода из шахтного воздуха, являющегося следствием газообмена между вентиляционными струями на очистных и подготовительных участках и поверхностями обнажения разрабатываемого угольного пласта, можно представить в следующем виде:

(X) = {«-5 ехр(-Х0+Г*'егг[«5]}, (1)

где 1УЯ. - установившееся значение скорости поглощения кислорода поверхностью обнажения угольного пласта; 1уд.= Сое(ГКсО)0,5; С^ - объемная концентрация кислорода на контакте вентиляционной струи с поверхностью обнажения угольного пласта; Соб = (рк а)"1С„; рк а - плотность кислорода при атмосферном давлении; Г - постоянная Генри для изотермы сорбции кислорода углем; Кс - константа сорбции кислорода углем; X = т"'ГКс; т - пористость угля.

Анализ результатов вычислительного эксперимента свидетельствует о том, что теоретическая динамика поля концентраций кислорода в угольном пласте может быть представлена в виде монотонно убывающих кривых, стремящихся с течением времени к стационарному распределению. Расчетные значения средней теоретической скорости поглощения кислорода поверхностью обнажения угольного пласта имеют вид кривых газового «истощения». При этом скорость поглощения кислорода убывает не до нуля, а до значения 1уд,. Для численной реализации математических моделей разработан комплекс программных средств, которые используются в системе имитационного моделирования газовых ситуаций на шахтах ОАО «Мосбассуголь».

Результаты теоретических исследований обусловили требования к конструкции устройства для определения сорбционных характеристик углей по отношению к кислороду. Для измерения изменения концентрации кислорода, сорбированного углем, необходимо устройство, состоящее из термостата, реакционной камеры, манометра, источника опорного давления, а также хроматограф для детального изучения газовых проб (рис. 1). Установлено, что конструкция реакционной камеры должна обеспечивать протекание процесса окисления частиц угля размером не более 0,1 мм в кинетической области. Результаты исследований сорбции кислорода углями Подмосковного бассейна наглядно показывают, что динамика изменения концентрации кислорода в адсорбере закрытого типа подчиняется следующей закономерности:

[С,(О-Ср](С0-Ср)-' = ехР[-(1 + Г)К1,]. (2)

Поэтому константа скорости поглощения кислорода углем рассчитывается по результатам лабораторного эксперимента с использованием следующей формулы

К =

1 + тЛ (ЧСрГ]" \ф, 1п[(СД) - Ср)(С0 - Ср)"

-ХтрсДО-с^х^-с,)-']!:^

и / п ^

1=1 V1-1

,(3)

где К - константа скорости сорбции кислорода углем, 1/с; гпу - масса угля, кг; ар - равновесная сорбция кислорода углем, м3/кг; Уа - объем адсорбера, м3; Ср - концентрация кислорода в адсорбере, соответствующая равновесной сорбции; п - число измерений концентрации кислорода в адсорбере; 1, - моменты времени, соответствующие периодичности измерений концентраций кислорода в адсорбере, с; С, (1,) - значения концентраций кислорода в адсорбере в моменты времени I,.

Рис.1. Схема устройства для определения сорбции кислорода углем:

1 - корпус; 2 - дифференциальный манометр; 3 - источник опорного давления, 4, 8 - вентили; 5 - термостат; б - крышка; 7 - магнит; 9 - преобразователь напряжения; 10- электродвигатель; 11 - передаточный механизм, 12 - магнитный стержень; 13 - перегородки; 14 - адсорбер, 15 - конический отражатель

Практическая реализация предлагаемого способа для определения константы скорости сорбции кислорода углем осуществлена на шахтах Подмосковного бассейна. Были определены значения константы скорости сорбции кислорода углем, которые использованы для расчётов количеств воздуха, необходимого для проветривания очистных и подготовительных участков шахт Подмосковного бассейна. При этом константа скорости сорбции кислорода углем использовалась в качестве обобщенного показателя, характеризующего химическую активность углей по отношению к кислороду шахтного воздуха.

Анализ эмпирических закономерностей, отражающих связь константы скорости взаимодействия кислорода с факториальными признаками показал её нелинейность и позволил выявить группу физико-химических свойств угля, которые являются наиболее значимыми факториальными признаками. Множество значимых факториальных признаков включает следующие физико-химические свойства угля' влажность угля концентрация кислородсодержащих групп Як, петрографические характеристики VI и вт + VI. Эта совокупность признаков и являлась основой для получения многофакторной зависимости, позволяющей рассчитать константу скорости взаимодействия кислорода с углем:

* К = (-2,88362 + 1,80551[ехр(0,08071Шу)]"' (0,38247 +

+ 0,45423^)"' - 0,1035ехр(0,04444У1) + 0,05684{8ш + У^). (4)

Коэффициент множественной корреляции для многофакторной зависимости (4) равен 0,734 , что можно считать вполне приемлемым для инженерных расчетов.

Интенсивность процессов проникновения кислорода в угольные пласты и его последующего переноса, сопровождающееся низкотемпературным воздействием с веществом угля, зависит, прежде всего, от величины коэффициента диффузии. Этот коэффициент является мерой диффузионного сопротивления угля, которое влияет на величину диффузионного потока. Однако до настоящего времени столь важный для практической инженерной деятельности физико-химический параметр исследован не достаточно подробно и, тем более, не было выполнено достаточно глубокого обобщения уже имеющихся результатов лабораторных экспериментов Очевидно, что такое обобщение, позволяющее рассчитывать коэффициент диффузии кислорода в угле, повысит достоверность прогнозных оценок параметров процессов, происходящих при низкотемпературном взаимодействии кислорода с углем.

Эмпирические закономерности отражающие связь коэффициента диффузии кислорода с факториальными признаками показали, что эта

связь в большинстве случаев нелинейная и позволили выявить группу физико-химических свойств угля, которые являются наиболее значимыми факториальными признаками. Множество значимых факториальных признаков включает следующие физико-химические свойства угля: зольность (АО и влажность угля; содержание серы (Б); концентрация кислородсодержащих групп; петрографические характеристики VI, VI и Бш + VI. Эта совокупность признаков и использовалась для получения многофакторной зависимости, позволяющей рассчитать коэффициент диффузии кислорода в угле:

Б = (10,97828 + 2,21942 ехр (0,070844Як) +1,28323 х хехр(0,228875)-2,53868(0,60063+ 0,00308Ау)-' + +72,37784и'"1-0967 - 9,9550 VI0'2052 + 66,18845У1~°М987 -

-0,00504Р - 0,09047 {Бт + . (5)

Коэффициент множественной корреляции для многофакгорной зависимости (5) равен 0,901, что свидетельствует о высоком уровне достоверности.

Действующим руководством по проектированию вентиляции угольных шахт не предусматривается расчет количества воздуха, необходимого для проветривания подготовительных выработок по фактору поглощения кислорода. Однако на углекислотообильных шахтах этот фактор может оказаться наиболее значимым при определении расчетного количества воздуха, что подтверждается многолетней практикой эксплуатации шахт Восточного Донбасса и Подмосковного бассейна. Поглощение кислорода в подготовительных выработках происходит, главным образом, на контакте поверхностей обнажения угольного пласта с вентиляционной струей. Исследования показали, что скорость воздушного потока в подготовительной выработке, в соответствии с правилами безопасности, может находиться в интервале значений 0,25-8,0 м/с, а концентрация кислорода -20,0-20,93 %. Коэффициент молекулярной диффузии кислорода в подготовительной выработке составляет (0,1 -1)-10~12 м2/с, а коэффициент турбулентной диффузии может изменяться от 2,32 до 6,42 м2/с. При проектной длине подготовительных выработок от 500 до 1500 м среднее значение градиента концентраций будет изменяться от 1,86-10'5 до 6,2-10"6 1/м. Следовательно, изменения турбулентного диффузионного потока кислорода возможны от 2,325-10"3 до 7,44-10'2 м/с, и этими диффузионными потоками можно пренебречь.

С(м) = Сиехр(-К1) + С0ст0

Г» г(х)] ехр Г КГ(х)1

изп .

-сл

ехр(-К.г),

где и3 „ - скорость воздуха в подготовительном забое; а0[Ч-Г(х)/иа11]- единичная функция Хевисайда.

Практический интерес при использовании формулы (6) представляют интервалы времени, соответствующие условиям I > Г(х)/и)п и х = Ьпв , что позволяет определять концентрацию кислорода на исходящей струе Сясх подготовительного участка.

Зависимость (6) позволяет определить концентрацию кислорода на исходящей струе воздуха, где по правилам безопасности должно соблюдаться условие С(ЬП,) = 0,2. Тогда решая уравнение (6) относительно и,п, получим формулу для расчета количества воздуха (31П , которое необходимо подавать в подготовительный забой по фактору поглощения кислорода:

где рассчитывается по формулам табл. 1 при х = Ь„,.

Поглощение кислорода на очистных участках также происходит, главным образом, на контакте поверхностей обнажения разрабатываемого угольного пласта с вентиляционной струей. Продольный профиль средней концентрации кислорода в выработках очистного участка задается следующей зависимостью:

С0ехр(-К.1и"1х) при 05х

С0ехр{-[к.,и;1Ьс +к.2и;1(х-ьс)]} при Ьс £х <ЬС + 10Ч,

С0ехр{-[К.1и;-,Ьс +К.2и;Чоч + К.3и;'(х - Ц - 1оч)]} при Ьс + 10Ч£х<2Ь +1 .

С(х)«

(8)

Таблица 1

Формулы для расчета функции /,(х)

№ Диаметр вентиляционных труб, мм Расчетные формулы для определения 0

Трубы типа МУ с длиной звена 20 м

1 600 /1(х) = 1,026х + 2,64Ю'гх2

Трубы типа МУ с длиной звена Юм

2 600 /2 (*) = -1694,911я /0,997 (0,997 + 5,9 • 10"4*)"'

Трубы текстовинитовые

3 500 /3 (х) = -2481,391п /1,02(1,02 + 4,03-10"-4*)"'

4 600 /4(л) = -3246,751п /1,017(1,017 + 3,08 10'4д:)''1

5 700 - /5(•*) = -3891,051п /1,017(1,017 + 2,57-Ю-4*)'1

6 800 /6 (л) = -5050,501п /1,014(1,014 +1,99 • Ю"4*)"'

Из закономерности (8) следует, что расчетное количество воздуха, необходимое для проветривания очистного участка по фактору поглощения кислорода, можно определить по формуле:

РоЧ=60{1оч1о2(КсА:Г + Ьс[1о1х

х(Кс1Оэ| )°'5 + 1о3 (Кс3Оэ3 )0,> Л х рп(5С0)]"', (9)

где КС1,КС2,КСЗ - значения констант скорости взаимодействия кислорода с углем; Оэ„Оэ2,Вэ3 - значения коэффициентов диффузии кислорода в угле; 101,102,103 - значения длины линии контакта поверхности обнажения угольного пласта с воздухом в вентиляционном штреке, очистном забое и конвейерном штреке.

Расчеты по формуле (9), выполненные для условий Подмосковного бассейна, показали, что при длине столба 1000 м, значениях константы скорости взаимодействия кислорода с углем и эффективного коэффициента диффузии кислорода в угле соответственно равных (0,14. .4,52)-10^ 1/с

и (0,88 ..6,59) -10'7 м2/с, и длине линии контакта поверхности обнажения угольного пласта с воздушным потоком в плоскости поперечного сечения выработки очистного участка 7.10м требуется подавать в очистной забой по фактору поглощения кислорода от 5,88 до 391,67 м3/мин воздуха. Количество же воздуха, рассчитанное в соответствии с методикой действующего руководства по проектированию вентиляции угольных шахт, в ряде случаев, на 20...48 % меньше. Если же придерживаться рекомендаций инструкции по вентиляции действующих шахт, то на очистные участки для разбавления углекислого газа требуется подавать от 200 до 250 м3/мин воздуха, что необоснованно занижает реальную потребность в воздухе Сравнение концентраций кислорода на исходящих струях очистных участков шахт Подмосковного бассейна, полученных при длительных газовоздушных съемках, с результатами расчетов по формуле (9) подтверждает их удовлетворительную сходимость с данными натурных наблюдений и свидетельствует об адекватности предложенных физической и математической моделей аэрогазодинамической ситуации на очистных участках

Опасные газовые ситуации на углекислотообильных шахтах возникают при резких колебаниях статического давления в горных выработках. Газовыделение из выработанных пространств очистных участков происходит в периоды падения статического давления воздуха в горных выработках. При трехстороннем примыкании выработанного пространства к очистным выработкам (вентиляционный штрек - лава - конвейерный штрек) дебит углекислого газа в периоды падения атмосферного давления достигает 1,5 м3/ мин. Из решения одномерного уравнения параболического типа для граничного условия первого рода и уравнения диффузии получена обобщенная зависимость изменения во времени газовыделения из выработанного пространства {Ifinh при падении атмосферного давления и реверсирования или остановке вентилятора главного проветривания.

где Т - длительность периода снижения атмосферного давления при прогнозировании газовыделения; Сч - содержание ¡-ой компоненты в газовой среде выработанного пространства, примыкающего к вентиляционной струе с .¡-ой стороны; Ь0, Ь - высота и длина поверхности газоотдачи; 1Р - момент времени, начиная с которого наблюдается падение статистического давления воздуха; ар - скорость падения атмосферного давления;

{¡впЬф-'СОТ-^Ь ^[4apP/45,333a^-5]Jx

(10)

.И оо

Др - перепад давления, вызванного реверсированием или остановкой вентилятора газового проветривания; h0 у - депрессия на очистном участке после изменения режима работы вентилятора главного проветривания

Газовые ситуации на очистных и подготовительных участках моделируют с помощью уравнения конвективно-турбулентной диффузии газовой примеси в воздухе При этом рассматривают однородную и изотропную турбулентность, пренебрегают двумя размерами горных выработок и учитывают только длину Используя этот подход, определим вид источника в уравнении диффузии. Рассмотрим газообмен в произвольном объеме Q, где газовыделение равно I, плотность воздуха постоянна, концентрация газа на свежей струе с„ = const, а в начальный момент времени газа в рассматриваемом объеме не было.

Концентрация газа на исходящей струе будет некоторой функцией времени. Количество воздуха Q, подаваемое в данный объем также является величиной постоянной. Если учесть конвективный и турбулентный диффузионные потоки, то математическая модель газовой ситуации в подготовительной выработке при постоянном атмосферном давлении будет иметь следующий вид:

ас дС Й2С

-с+

п в

а,

(п)

где Ucp - средняя скорость движения воздуха по подготовительной выработке; LnB - проектная длина подготовительной выработки; 1п в, ^ пв - абсолютная газообильность и объем подготовительной выработки; С = с - сн; с - объемная концентрация рассматриваемой газовой примеси в воздухе выработки (например, для условий Кузбасса - это метан или углекислый газ); Сн - объемная концентрация газовой примеси на свежей струе, поступающей в подготовительную выработку.

Объемная концентрация газовой примеси в уравнении (11) задается в долях единицы, а Сн = const. Начальные и граничные условия для протяженной подготовительной выработки можно записать следующим образом: C(x,0) = C(0,t) = 0; C(x-»co,t)* со. Тогда решение уравнения (11) имеет вид:

_DInB{ 1-

"пв[

/ \

Г и®

ехр т т

В /

V ^пв J

+ 0,5ехр

'ЛВ /

ехр

(-K>/b)erfc

Анализ результатов вычислительных экспериментов показывает:

• поля концентраций газовых примесей в воздухе очистных и подготовительных участков стремятся к некоторому стационарному состоянию (рис. 2,3);

• динамический расчет количества воздуха, необходимого для проветривания очистных и подготовительных участков, целесообразно осуществлять, используя решение уравнения (12), для условия дС/д1 —» 0.

Эти выводы являются физически обоснованными с точки зрения безопасности по газовому фактору, так как на временном интервале переходного процесса концентрация газа в воздухе на исходящей струе всегда меньше чем при установившемся стационарном распределении концентраций газа.

о 05

0.04

* 0.03 V

о.ог 0.01

Рис.2. График зависимости объемной концентрации газовой примеси С от параметра К:

С = С(х,ОППв(й1п „)-' + ехр{-исри'^)-1; Ь =0,625; иср/Ьпв = 0,5/1000; 1 - ( = 10мин; 2-1 = 30мин; 3 - / - 60 мин; 4 - / = 120 мин; 5-1= 360 мин

•с1т,

(12)

С. 12 0.1 о.ов

л

1 0.06 и

0.04 0.02 О

Рис. 3. График зависимости объемной концентрации газовой

примеси от времени: С = С(х,1)ПП в( П в)~' + ехр(-иср1^ в(}~ 1; Ь=0,625; иср /Ьпв = 0,5/1000; 1 - К = 10; 2 - К = 30

Процессы вытеснения кислорода из атмосферы горных выработок имеют место при экстренных газовыделениях, вызываемых резким снижением атмосферного давления. Многочисленные газовоздушные съемки показывают, что этот процесс идентичен процессу обескислороживания рудничного воздуха, обусловленный поглощением кислорода обнаженными поверхностями угольного пласта.

Эта идентичность позволяет сравнить два физически различных процесса методом интегральной газовой динамики. В проветриваемом объеме П за время сИ концентрация кислорода измениться на величину ¿с. Полагая, что изменением плотности газовых компонент воздуха можно пренебречь, получим следующее балансовое соотношение: Шс = [С?с0 ~(С> +)с](И, где со - концентрация кислорода в свежей струе;

О - количество свежего воздуха, поступающего в проветриваемый объем; 1ср - среднее значение потока «мертвого» воздуха, выделяющегося в проветриваемый объем; с - концентрация кислорода в воздухе, удаляемом из проветриваемого объема.

Следовательно, математическая модель вытеснения кислорода из атмосферы объема П при экстренных газовыделениях, вызываемых резким снижением атмосферного давления, будет иметь вид-

са) = <Я2с0 -((^с,, -С0)ехр(-гг4ср1). (13)

1

2

О 50 100 150 ¿00 250 ЭОО 350

Ь. пи П '->

Если рассмотреть кинетику поглощения кислорода в объеме П, то, используя зависимость (13), можно перейти к так называемым эквивалентным характеристикам вытеснения, которые отражают кинетику уменьшения кислорода в объеме О: с^™ = О1~рС0, Кэ = П"'1Ер, где с^* - эквивалентная равновесная концентрация вытеснения кислорода; Кэ - эквивалентная константа скорости вытеснения кислорода. Среднее значение потока «мертвого» воздуха, выделяющегося в проветриваемый объем, рассчитывается как среднее шпегральное значение фильтрационного потока газовой смеси из выработанного пространства. Таким образом, скорость вытеснения кислорода будет описываться в уравнениях диффузионного переноса следующей формулой: ((к/&)вьгг = Кэс. Эта формула задает в явном виде функции стока в уравнениях, описывающих динамику продольного профиля концентрации кислорода на подготовительных и очистных участках.

Обескислороживание воздуха подготовительной выработки в периоды падения атмосферного давления следует рассматривать как процесс диффузии газовой примеси, осложненный объемным поглощением этой примеси. Этот процесс для одномерного случая можно описать следующим уравнением:

дс дс ^д2с v ....

ä+u°>srDi?-K3C' (14)

где Ucp - средняя скорость движения воздуха в подготовительной выработке; D - коэффициент турбулентной диффузии.

Начальные и граничные условия будут иметь следующий вид:

с(х,0) = c(0,t) я се, = const, lim c(x,t) * °о, (15)

где с™ - концентрация кислорода на свежей струе.

Решение дифференциального уравнения (14) для условий (15) можно записать в следующем виде:

c(x,t) = c0l

I

G,(x,t)-jG2(x,T)di

(16)

где G1(x,t) = 0,5[exp(-£,x)erfc|^j=-.yßt + +exp(^,x)erfc^^= + 7ßt

С2(х, 0 = О,5ехр(-Кэ0[ехр(-О,5со х)ег^^= - 0,5ю>/Ё*] +

+ехр(0,5с1)х)ейс

(0 =

= Р=

Осо

Анализ газовой ситуации для принятия соответствующих организационных решений можно проводить с использованием зависимости (16) для точки х = Ьпв> где Ьпв - длина подготовительной выработки. Условие аэрогазодинамической безопасности по фактору обескислороживания воздуха имеет следующий вид: с(Ьпв,1) > 0,2. Следовательно, уравнение, описывающее динамику перемещения фронта загазирования в подготовительную выработку, может быть представлено следующим образом:

^(М) - }с2(х,т)ёт

= 0,2.

(17)

Обескислороживание воздуха выработок очистного участка в периоды падения атмосферного давления представляет собой процесс конвективной диффузии газовой примеси, осложненный объемным поглощением этой примеси, для одномерного случая можно описать следующим уравнением:

дс тдс т дк 3

(18)

где иср - средняя скорость движения воздуха в подготовительной выработке.

Решение дифференциального уравнения (18) для полу бесконечного пространства можно записать в следующем виде'

с(х,0 = сс,{ехр(-Кэ1) + ехр —£х х [1 -ехр(-Кэ1)]ст0

™ х

V и'Р J

1--

(19)

ч>/

Анализ газовой ситуации на очистном участке по фактору обескислороживания воздуха для принятия соответствующих организационных

решений можно проводить с использованием зависимости (19) для точки х = ХЬоу, где ГЬоу - суммарная длина выработок очистного участка. А условие аэрогазодинамической безопасности очистного участка по фактору обескислороживания воздуха имеет следующий вид: с(ЕЬоуд)>0,2. Следовательно, уравнение, описывающее динамику перемещения фронта загазирования в выработке очистного участка, может быть получено уравнением (19).

В целом связь между газовыделением и формированием поля концентраций выделяющихся газов, проявляется в виде взаимообусловленности существования этих явлений, разделенных в пространстве и времени При этом рассматриваемая связь может относиться по формам детерминизма как к однозначной при математическом моделировании, так и к вероятностной или корреляционной при натурных наблюдениях и лабораторных экспериментах. В ряде случаев эта связь может быть рассмотрена как связь функционирования и управления, так как отражает перенос вещества и энергии в горном массиве и свободном воздушном потоке.

Прогноз газовых ситуаций в горных выработках очистных и подготовительных участков основывается на решениях краевых задач для одномерного случая уравнения конвективно-турбулентной диффузии для точек, соответствующих исходящим струям воздуха. Шахтные наблюдения, лабораторные эксперименты и результаты математического моделирования свидетельствуют о том, что связь между газовыделением и формированием поля концентраций выделяющихся газов, проявляется в виде взаимообусловленности существования этих явлений, разделенных в пространстве и времени.

Матрица, которая полностью характеризует газодинамическое состояние сети горных выработок очистного участка в любой момент времени описывает топологию рассматриваемой сети, ветвям которой поставлены в соответствие параметры 1х, 8Х, и коды, характеризующие источники газовыделений 1м. Предпоследний столбец матрицы В^ заполняется численными значениями концентраций во внешних граничных узлах, а для ветвей, не имеющих внешних узлов, элементы столбца принимаются равными нулю. Последний столбец состоит из нулей. Прогноз газовой ситуации на очистном участке в любой момент времени к формированию столбцов аэрогазодинамической матрицы В7п, В8п и В9п для конкретного момента времени. Для расчета элементов столбцов В7п, В8п и В9п можно использовать стандартные пакеты программ.

Процессы вытеснения кислорода из атмосферы горных выработок имеют место при экстренных газовыделениях, вызываемых резким снижением атмосферного давления. При этом этот процесс идентичен процессу обескислороживания рудничного воздуха, обусловленный поглощением кислорода обнаженными поверхностями угольного пласта, что позволяет

сравнить два физически различных процесса методом интегральной газовой динамики. Особенности прогноза газовых ситуаций на очистных участках заключаются в том, что это, по существу, фрагменты общей вентиляционной сети с распределенными источниками выделения углекислого газа и поглощения кислорода, поэтому моделирование средней в сечении выработки концентрации сводится к решению задачи сетевой газодинамики.

Для протяженной подготовительной выработки математическая модель стационарной диффузии имеет следующий вид:

где дпв - среднее количество воздуха, протекающего по подготовительной выработке; 8П в - площадь поперечного сечения подготовительной выработки в свету.

Для очистного" участка математическая модель стационарной конвективной диффузии получена в виде'

где 0ПВ - среднее количество воздуха, протекающего по выработкам очистного участка.

Анализ результатов вычислительных экспериментов показывает, что профили концентраций, рассчитанные по формулам (20) и (21) близки к линейным функциям, а это позволяет использовать начальные слагаемые при разложении экспонент в формулах (20) и (21) в бесконечные ряды. Второй не менее важный вывод, качественно подтверждающий адекватность разработанных моделей, - это возрастание концентрации по направлению движения струи воздуха. Следует также отметить, что линеаризованные формулы (20) и (21) позволяют получить приближенные зависимости для динамического расчета количества воздуха.

Оценка адекватности методики прогноза газовыделений и расчета количества воздуха осуществлялась для условий шахт «Приупская», «Ду-бовская», «Бельковская», «Васильевская», «Подмосковная» и «Середей-ская» ООО «Мосбассуголь». Результаты расчетов газообильности по методике действующего Руководства по проектированию вентиляции угольных шахт, а также по методике, изложенной в «Руководстве... » 1975 г. издания

(21)

приведены табл. 2. Результаты расчетов по предлагаемой методике представлены в табл. 3 Сравнение данных, представленных в табл. 2 и табл. 3 свидетельствует о том, что действующий и действовавший ранее нормативные документы рассматривают термодинамические равновесные процессы изотермического расширения газовой смеси, находящейся в выработанном пространстве и стационарного вымывания газовой смеси из аэродинамически активной зоны обрушения, а информационный блок конечных результатов, полученных по предлагаемой методике дает для небольших значений градиентов (0 ... 0,005 Па/с, что соответствует 3,421 мм рт. ст. в сутки) меньшие чем в «Руководстве...» значения углекислотовыделе-ний. Отмеченные случаи падения давления равно количеству случаев роста и составляет в данном диапазоне 29 %, а от числа всех случаев падений давления - 59,3 %.

Следовательно, при градиентах более 0,005 Па/с (около 20 % от всех случаев) расчетные значения по предлагаемой методике превысят уровень прогнозных значений, полученных в соответствии с «Руководством...». Усовершенствованная методика в отличие от существующих методик позволяет рассчитать потоки азота и кислорода, выделяющихся в составе мертвого воздуха при падении атмосферного давления. Данные таблицы 3 подтверждают адекватность усовершенствованной методики, так как удовлетворительно совпадают с данными натурных наблюдений, опубликованных в литературе и представленных в базе данных ТулГУ. При использовании предлагаемой методики для оценки эффективности управления газовыделением необходимо учитывать изменение состава исходных данных с течением времени. Внесение изменений в созданную базу данных будет происходить всегда с временной задержкой относительно момента реального изменения. Естественно, что метеорологические данные, используемые для принятия решений и отображающие оперативно изменяющуюся метеорологическую обстановку и технологическую ситуацию, за период задержки в последующем стареют. В результате управление может осуществляться менее эффективно Одним из основных методов компенсации старения данных является метод экстраполяции значений информации на основе ретроспективных данных об отображаемом процессе.

Для условий Кузбасса апробация динамического метода расчета количества воздуха проведена для выемочного участка 44-10 пласта «Кыр-гайский - 44», ОАО «Шахта Кыргайская», ООО «Ерунаковская угольная компания». Прогноз абсолютной метанообильности показывает, что ожидаемое метановыделение составит с поверхности обнажения 0,23 м3/мин, из отбитого угля 0,16 м3/мин, а в целом 0,39 м3/мин.

Таблица 2

Результаты расчета по «Руководству по проектирования вентиляции угольных шахт»_

№ Шахта Лава Расчетное газовыделение, м3/мин Кол-во воздуха по газовыделению, м3/мин

Пласт Выработанное пространство По выемочному участку Руководство 1975 г (к„=1.7) Руководство 1986 г 0сн=2 3)

1. Приупская 122 вост. 0,076 0,088 0,146 65,547 88,681

2 Дубовская 103 южн. 0,054 0,087 0,141 63,524 85,944

3 Бельковская 172 ю -з. 0,079 0,175 0,254 113,847 154,028

4 Васильевская 21 0,068 0,111 0,179 80,487 108,895

5 Подмосковная 38 воет 0,126 0,215 0,342 153,198 207,268

6 Середейская 401 0,058 0,107 0,166 74,490 100,781

Таблица 3

Результаты расчета по усовершенствованной методике__

Расчетное газовыделение. mj/mhh

№ Шахта Лава Пласт (Руководство) Выработанное пространство (усовершенствованная методика)

ар = 0,06 Па/с (шах) а, = 0,005 Па/с (min) По участку (шах) По участку (min)

1 Приупская 122 воет 0,076 1,518 0,095 1,594 0,171

2 Дубовская 103 южн 0,054 1,255 0,079 1,309 0,133

6 Бельковская 172 ю-з 0,079 1,757 0,110 1,836 0,190

4 Васильевская 21 0,068 1,518 0,095 1,586 0,164

5 Подмосковная 38 вост. 0,126 3,013 0,189 3,139 0,316

6 Середейская 401 0,058 1,657 0,104 1,715 0,163

Для рассматриваемых горно-геологических условий характерно то, что превалирующим фактором являлось выделение углекислого газа. Однако усовершенствованная методика позволяет решать задачу для любой газовой примеси. Результаты расчетов по предлагаемой методике и по действующему руководству представлены в табл. 4.

Таблица 4

Расчет количества воздуха для выемочного участка 44-10 пласта «Кыргайский - 44», ОАО «Шахта Кыргайская»

Методика расчета количества воздуха Прогноз метанообильности, м3/мин Углеки-слото-обильность, м3/мин Расчетное количество воздуха, м3/мин

Предлагаемая методика По аналогии По метану По углекислому газу

Усовершенствованная методика 0,39 0,18 1,24 25 196

Руководство по проектированию 1,24 44 370

Сравнение результатов, полученных по усовершенствованной методике, с результатами, представленными в пояснительной записке к паспорту выемочного участка на отработку столба лавы 44-10 пласта «Кыргайский - 44», показывает, что динамический метод расчета количества воздуха эффективнее При этом сохраняется требуемый уровень безопасности по газовому фактору. Следовательно, усовершенствованная методика расчета количества воздуха для технологий «шахта - лава» является более подходящей и соответствующей современным требованиям обеспечения безопасных условий труда.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы использованы на шахтах ООО «Ерунаковская угольная компания» (Кузбасс) и ОАО «Мосбассуголь» (Подмосковный бассейн) для оценки газовых ситуаций и автоматизированного расчета количества воздуха, при выполнении федеральной целевой программы «Интеграция», хоздоговорных и госбюджетных НИР Тульского государственного университета. Теоретические положения прогноза газообмена и газовых ситуаций в угле-кислотообильных шахтах для динамического метода расчета количества воздуха используются в учебном процессе для подготовки горных инженеров по специальности 130404, в учебных курсах «Аэрология горных предприятий» и «Промышленная безопасность», при курсовом и дипломном проектировании.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, на основе экспериментальных и теоретических исследований уточнены существующие и установлены новые закономерности процессов выделения углекислого газа, поглощения и вытеснения кислорода в горных выработках, а также формирования газовых ситуаций в углекислотообильных шахтах, позволившие разработать теоретические положения, научно обосновывающие динамический метод расчета количества воздуха для очистных и подготовительных участков, что позволит повысить безопасность подземных горных работ в угольной отрасли (пп. 1,8 паспорта специальности).

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем.

1. Разработан метод динамического расчета количества воздуха по факторам выделения углекислого газа, поглощения и вытеснения кислорода в шахтной атмосфере, позволяющий снизить расчетное количество воздуха на 20 - 30 % за .счет учета параметров диффузионного переноса газовых примесей вентиляционными струями.

2. Усовершенствована методика прогноза газовыделения из выработанных пространств очистных участков углекислотообильных шахт в периоды падения атмосферного давления, отличающаяся тем, что метеорологические воздействия на газодинамическую систему «вентиляционная струя - выработанное пространство», обусловленные атмосферными явлениями, моделируются на мезоуровне с использованием государственной системы метеорологического мониторинга.

3. Разработана методика расчета поглощения кислорода углями и экспериментально установлены зависимости коэффициента кнудсеновской диффузии кислорода и константы низкотемпературного окисления от параметров технического анализа и петрографического состава углей, а также усовершенствованы способы лабораторных исследований взаимодействия углей с кислородом.

4. Доказано, что повышение достоверности прогноза газовыделения из выработанных пространств в периоды падения атмосферного давления достигается за счет оценки среднеинтегральных значений концентраций газовых компонент среды выработанных пространств по результатам моделирования динамики их газового состава Предложены математические модели для прогноза динамики газовой среды выработанных пространств, отличающиеся тем, что расчет полей концентрации газов осуществляется на основе совместного решения уравнений фильтрации и конвективно-диффузионного переноса.

5. Установлено, что динамика газового состава выработанных пространств имеет достаточно жесткую корреляцию со скоростью изменения атмосферного давления, что приводит к весьма высоким значениям коэффициента неравномерности газовыделения на очистных участках в периоды снижения атмосферного давления. При этом получены аналитические закономерности газовыделений из выработанного пространства, отличающиеся тем, что динамика газовыделений описывается с учетом стохастических закономерностей локального изменения метеорологических факторов

6. Обосновано теоретическое положение о том, что динамика газового состава выработанных пространств моделируется системой уравнений конвективно-диффузионного переноса газов в пористой несорбирую-щей среде для полуограниченного одномерного пространства и граничного условия первого рода; и разработан комплекс программных средств для численной реализации нелинейного уравнения диффузии. Для обеспечения устойчивости процесса вычисления, целесообразно использовать неявную схему разностной аппроксимации этого уравнения по времени.

7. Доказана возможность моделирования локального изменения давления на контуре стока как случайного стационарного процесса, что повышает достоверность решения задач прогноза газовыделения, а также установлено, что в периоды падения атмосферного давления наилучшая аппроксимация достигается линейной функцией (коэффициент корреляции, как правило, более 0,9). Изменение атмосферного давления, являющегося движущей силой газовыделения из выработанных пространств, является стохастическим процессом, который можно условно считать эргоди-ческим, стационарным, и имеющим периодическую компоненту и достаточно продолжительную связь между лагами.

8. Установлено, что в горных выработках временной ряд динамики концентрации углекислого газа идет в противофазе с временными рядами концентрации кислорода и ходом статического давления.

9. Значения ширины активной зоны для процессов газообмена в выработанных пространствах очистных участков для поля давлений распространяется в глубину 130 м и более, для поля концентрации углекислого газа за период падения атмосферного давления составляют около 0,75 м, а для поля концентрации кислорода - 0,07 м.

10. Доказано, что реализация общей концепции автоматизированной системы, обеспечивающей контроль величины давления на контуре стока, контактирующего с вентиляционной струей, предусматривает использование оперативных оценок атмосферного давления по укрупненным показателям Рекомендовано компенсировать старения данных с использованием метода экстраполяции значений информации на основе ретроспективных данных об отображаемом процессе, параллельно накапливая и системати-

зируя опытные данные по режимам изменения атмосферного давления в течение длительного времени.

11. Установленные закономерности газовыделений повышают достоверность прогноза газообильности выработок очистных участков шахт Кузбасса, Восточного Донбасса и Подмосковных шахт и дают возможность предварительного анализа газовых ситуаций, которые могут возникать при различных технологических решениях и, таким образом, позволяют оценить уровень их безопасности по газовому фактору, что способствует снижению количества аварийных ситуаций в угольной отрасли.

Основные научные и практические результаты диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Качурин Н.М., Ковалев P.A. Физическая модель и математическое описание поглощения кислорода из шахтного воздуха// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сб. науч. тр./ ТулГТУ.- Тула, 1993. - С. 83-86.

2. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Ковалев P.A., Бакланов К.В. Моделирование сорбции кислорода углем в адсорбере закрытого типа// Подземная разработка тонких и" средней мощности угольных пластов. Сб. науч. тр./ ТулГТУ. - Тула, 1994. - С. 53-58.

3. Качурин Н.М., Ковалев Р.А Прогноз поглощения кислорода в угольных шахтах Подмосковного бассейна// VI Всероссийская научно-методическая конференция "Безопасность жизнедеятельности человека": сб ст. / МАНЭБ. - СПб., 1994. - С. 53-54.

4. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Ковалев P.A., Бакланов К.В. Поглощение кислорода при разработке угольных месторождений// Горный вестник. - 1996. -№3.- С. 56-60.

5 Патент 2091754 РФ. Способ определения сорбции кислорода углем/ Соколов Э.М., Качурин Н.М., Ковалев P.A., Бакланов К.В. Опубликовано 19.07.96.

6. Соколов Э.М., Ковалев Р.А, Бакланов К.В Поглощение кислорода атмосферного воздуха разрабатываемыми угольными пластами// Сборник тезисов докладов ко 2-му Международному Симпозиуму по проблемам экологии и горного дела - Белград, 1998. - С. 311-317. 7 Качурин Н.М., Ковалев P.A., Нежданов И.В. Физико-химические основы низкотемпературного окисления углей// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сб. науч. тр./ ТулГУ -Тула, 1998. - С. 201-205.

8. Качурин Н.М., Ковалев P.A., Климов A.A. Исследование технико-экономических аспектов энергоемкости шахт Подмосковного бассейна// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сб науч. тр./ ТулГУ. - Тула, 1998. - С. 206-208.

9. Качурин Н.М., Ковалев Р.А., Прокофьев JI.B. Описательная статистическая обработка метеорологической информации с помощью пакета Microsoft STATISTIC 5.0// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сб науч тр./ТулГУ.-Тула, 1998 - С. 208216.

10. Качурин Н.М, Еганов В М, Ковалев Р.А. Расчет количества воздуха для подготовительных выработок по фактору поглощения кислорода// Известия ТулГУ. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности Вып. 5,-Москва-Тула, 1999. - С. 328-331.

11. Качурин Н.М , Ковалев Р.А., Коряков А.Е Расчет количества воздуха для очистных участков по фактору поглощения кислорода// Известия ТулГУ. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып 5,-Москва-Тула, 1999. - С. 331-333.

12. Качурин Н.М., Ковалев Р.А., Бакланов КВ. Способ определения сорбционных свойств углей Подмосковного бассейна по отношению к кислороду// Известия ТулГУ. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып. 5,- Москва-Тула, 1999. - С. 334-336.

13 Качурин Н.М., Ковалев Р.А., Бакланов К В., Туляков С П. Константа скорости низкотемпературного взаимодействия кислорода с углями Подмосковного бассейна// Известия ТулГУ. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып. 5,- Москва-Тула, 1999 - С. 336-339.

14. Качурин Н.М., Ковалев Р.А., Бакланов К.В Коэффициент диффузии кислорода в углях Подмосковного бассейна// Известия ТулГУ. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности Вып. 5.- Москва-Тула, 1999. -С. 339-341.

15. Качурин Н.М., Ковалев Р.А., Климов А А., Пискунов О.М. Внешние утечки воздуха и оценка надежности проветривания шахт Подмосковного бассейна// Известия ТулГУ. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып. 5,- Москва-Тула, 1999. - С. 341-345.

16. Качурин Н.М., Ковалев Р. А., Копытцев С П. Совершенствование методики расчета вентиляционного трубопровода для проветривания подготовительных выработок углекислотообильных шахт// Известия ТулГУ Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности Вып 5 - Москва-Тула, 1999. - С. 348-350.

17. Качурин Н.М, Лебедев А.М , Ковалев Р.А, Котлеревская Л В., Прокофьев JI.B. Поле давлений в выработанных пространствах шахт Подмосковного бассейна при падении атмосферного давления// Известия ТулГУ. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности Вып 5 - Тула' ТулГУ, 1999. - С. 355-358.

18. Качурин Н.М., Ковалев Р А, Лазеба А.В. Поглощение кислорода из рудничной атмосферы при добыче и переработке бурых углей// "Региональные проблемы биосферы" 1-ая Международная геоэкологическая конференция. Сб. ст. "Гриф и К0", 2000 - С. 71-73

ч

19 Качурин Н.М , Ковалев Р.А , Лазеба А.В Прогноз газовых ситуаций в горных выработках// "Региональные проблемы биосферы" 1-ая Международная геоэкологическая конференция Сб. ст. "Гриф и К0", 2000. -С. 69-71

20 Качурин Н.М , Лебедев А М , Ковалев Р А. Прокофьев Л.В , Котле-ревская Л.В. Поле концентрации углекислого газа в выработанном пространстве шахт Подмосковного бассейна при падении атмосферного давления// Известия ТулГУ. Сер Экономические и социально-экологические проблемы природопользования. Вып. 1. - Москва-Тула, 2000. - С. 430434.

21 Качурин Н М., Лебедев А М., Ковалев Р.А., Прокофьев Л В , Котле-ревская Л В. Поле концентрации углекислого газа в выработанном пространстве шахт Подмосковного бассейна при переменном законе падения атмосферного давления на контуре стока// Известия ТулГУ. Сер. Экономические и социально-экологические 'проблемы природопользования Вып. 1. - Москва-Тула, 2000. - С 435-438

22. Качурин Н М , Ковалев Р А Тенденции в хозяйственной деятельности человека и его влияние на окружающую среду при добыче угля// Международная научно-практическая конференция «Геотехнология: проблемы, перспективы».-Тула, 2001,- С. 201-207.

23. Качурин Н.М.,"Ковалев Р.А. Техногенное поглощение атмосферного кислорода// Международная научно-практическая конференция «Гео-технология'проблемы, перспективы» - Тула, 2001,- С 229-234.

24. Качурин Н М., Ковалев Р.А., Лазеба А В Газообильность углекисло-тообильных шахт// 2-я Международная конференция по проблемам рационального природопользования «Проблемы создания экологически рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства» - Тула, 2002 - С 536-538

25. Качурин НМ , Ковалев Р А , Лазеба А В Прогноз газовыделений и газовых ситуаций в углекислотообильных шахтах Подмосковного бассейна // 2-я Международная конференция по проблемам рационального природопользования «Проблемы создания экологически рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства», - Тула, 2002 - С 533-536

26 Kachurin N М , Mochnachuk 11, Kovalev R A Methane emission exposed surface of the coal-seam// 5-th International Symposium "Mining and Environmental Protection" - Vrdnik, 23-25 June 2003. - P. 231-234.

27 Качурин H M , Ковалев P A , Стась Г В Выделение углекислого газа при разработке месторождений полезных ископаемых// 1-я Международная конференция «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики».- Тула, 2003 -С. 177-187.

28 Ковалев Р А. Рудничная атмосфера углекислотообильных шахт Подмосковного бассейна// 1-я Международная .конференция—«Социально-

НАЦИОНАЛЬНАЯ I

БИБЛИОТЕКА | СЯсмрфрг I (в М № '

. | ' ни 1»

экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики» Т.2.- Тула, 2003,- С. 203-213.

29. Ковалев Р.А. Прогноз содержания углекислого газа в воздухе шахт Подмосковного бассейна// Известия ТулГУ. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып.7.- Москва -Тула: ТулГУ, 2004,- С. 158-163.

30. Ковалев Р.А. Прогнозные оценки поглощения кислорода разрабатываемыми угольными пластами// Известия ТулГУ. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып.7,- Москва-Тула: ТулГУ, 2004,- С. 163172.

31. Kachurin N.M., Kovalev R.A., Babovnikov A.L. Gassing during the break and transport of coal in a retreatlongwall// Development of new technologies and equipment for mine haulage and hoisting. - Budva: 2005,- C. 245-249.

32. Ковалев Р.А. Сорбционные свойства углей Подмосковного бассейна по отношению к кислороду// Рудничная аэрология и вентиляция. Первая Всероссийская научно-техническая Интернет-конференция: сб. матер, конф./ Под ред. Э.М.Соколова. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. - С. 28 - 37.

33. Качурин Н.М., Бобовников А.Л., Беляева В.Е. Прогноз газовых ситуаций в углекислотообильных шахтах// 2-я Международная конференция «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики»,- Тула, 2005. - С. 222-229.

34. Качурин Н.М., Ковалев Р.А., Ефимов В.И., Бобовников A.JI. Аэрогазодинамика углекислотообильных шахт. - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2005. - 302 с.

Из 1 гии ЛР№ 020300 oi 12 02 97 По пшипп » тч.ш, Формат б\ «ai и 60484'/,, Ь>мшао||кх-пш Уч псч I V ч -hjj I 4J-

Тнрал -/СО iKi З.ш.4 bj

• 1\ i осударсгиашыи мшвсромет

300600.1 1\ла.пр Ленина. 92

Отпечатано а Издаге ¡ьсгве 1> п.ского гос\ларстпснного .яшнеритпл 300600.1 Г\ла wi Ьо.пина 151

I

I

№25906

РНБ Русский фонд

2006-4 28483

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ. 1.1. Анализ аварийности углекислотообильных шахт по газовому ^ фактору.

1.2. Инженерные методы прогноза газообильности углекислотообильных шахт.

1.3. Газообмен угольного пласта с шахтным воздухом.

1.4. Теория и практика прогноза газовых ситуаций в горных выработках.

1.5. Моделирование газовых ситуаций в горных выработках при снижении статического давления воздуха.

Выводы.

Цель работы, идея и задачи исследований. 2. ГАЗООБИЛЬНОСТЬ УГОЛЬНЫХ ШАХТ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИНАМИКИ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЙ.

2.1. Основные технико-экономические характеристики и показатели угольных шахт России.

2.2. Обоснование и выбор в качестве объекта исследований ОАО ф «Прокопьевскуголь».

2.3. Обоснование и выбор в качестве объекта исследований ОАО «Мосбасуголь».

2.4. Структура газового баланса и факторы, влияющие на газообильность угольных шахт.

2.5. Динамика газовыделений из различных источников и газовые ситуации в горных выработках.

2.6. Анализ и обобщение результатов шахтных наблюдений газовыделения при снижении статического давления воздуха.

Выводы.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КИ

• СЛОРОДА С УГЛЕМ.

3.1. Влияние антропогенной деятельности на баланс кислорода в атмосфере.

3.2. Проявление процессов низкотемпературного окисления угля на шахтах и угольных разрезах. 3.3. Физическая модель и математическое описание взаимодействия кислорода с угольным пластом.

3.4. Физическая модель и математическое описание взаимодейст вия кислорода с углем в адсорбере закрытого типа.

3.5. Математическое моделирование поглощения кислорода поверхностью обнажения угольного пласта.

3.6. Математическое моделирование поглощения кислорода углем в адсорбере закрытого типа. 130

Выводы.

4. КИНЕТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕИСТ

ВИЯ КИСЛОРОДА С УГЛЕМ. ф 4.1. Динамика газового состава в адсорбере закрытого типа.

4.2. Способ определения параметров сорбции кислорода уг

4.3. Константа скорости сорбции кислорода углем.

4.4. Эффективный коэффициент диффузии кислорода в угле.

Выводы.

5. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА КОЛИЧЕСТВА ВОЗДУХА ПО ФАКТОРУ ПОГЛОЩЕНИЯ КИСЛОРОДА УГОЛЬНЫМИ ПЛАСТАМИ.

5.1. Очистные участки.

5.2. Подготовительные выработки.

5.3. Усовершенствованная методика расчета количества воздуха и оценка ее адекватности.

5.4. Методические положения по расчету количества воздуха необходимого для проветривания очистных и подготовительных участков углекислотообильных шахт.

5.5. Практическая апробация динамического метода расчета количества воздуха для шахт Кузбасса.

Выводы.

6. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОГНОЗНЫХ МОДЕЛЕЙ ГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ ИЗ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА В ПЕРИОДЫ ПАДЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ.

6.1. Физическая модель и математическое описание динамики концентрации газового состава в шахтном воздухе.

6.2. Математические модели аэрогазодинамики выработанных пространств углекислотообильных шахт.

6.3. База данных по Подмосковному бассейну для оценки адекватности математических моделей динамики газовыделений.

6.4. Структура системы прогноза динамики газовыделений в горные выработки.

6.5. Оценка адекватности усовершенствованной методики прогноза содержания углекислого газа в шахтном воздухе.

Выводы.

7. ПРОГНОЗ ГАЗОВЫХ СИТУАЦИЙ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ УГЛЕКИСЛОТООБИЛЬНЫХ ШАХТ.

7.1. Классификация газовых ситуаций в угольных шахтах, разрабатывающих пласты угля с низким содержанием метана.

7.2. Очистные участки углекислотообильных шахт.

7.3. Динамика концентрации углекислого газа на очистных участках и в подготовительных выработках при постоянном атмосферном давлении.

7.4. Математическая модель процесса вытеснения кислорода из атмосферы горных выработок в периоды снижения атмосферного давления воздуха.

7.5. Математическая модель динамики концентрации кислорода в атмосфере подготовительной выработки.

7.6. Математическая модель динамики концентрации кислорода в атмосфере выработок очистного участка.

Выводы.

Программный документ «Энергетическая стратегия России на период до 2020 года», разработанный Минэнерго России в 2000 году, предусматривает диверсификацию энергоносителей: стабилизацию доли газа в производстве первичных топливно-энергетических ресурсов (до 38,8 %) и увеличение использования угля в топливно-энергетическом балансе страны, с доведением добычи до 430 млн т. В Центральном Федеральном округе планируется создание топливной базы Рязанской ГРЭС на подмосковных углях с годовым объемом добычи угля от 1 до 1,5 млн т, а в перспективе - до 4 млн т в год. Обеспечение такого роста связано с необходимостью повышения безопасности ведения горных работ и снижением количества несчастных случаев вызванных загазованностью горных выработок.

Важнейшей проблемой стратегии управления качеством охраны труда при подземных горных работах является организация эффективного комплексного и экономически рационального использования вентиляционных систем. Подход, основанный на системных принципах разработки и внедрения новых методов проектирования вентиляции угольных шахт, является перспективным направлением аэрологии горных предприятий в России и за рубежом.

До настоящего времени загазирование горных выработок остается одной из причин несчастных случаев, которые заканчиваются для горняков летальным исходом. Несмотря на сокращение числа угледобывающих предприятий за последние три десятилетия, процент этого вида аварий остается достаточно стабильным (5,4 % в 70-х годах, 14,0 % в 80-х годах, 8,3 % в 90-е годы, 7,6 % после 2000 года).

Анализ фактической аварийности на угольных шахтах Кузбасса, Восточного Донбасса и Подмосковного бассейна показывает, что газовыделение в подготовительные выработки, в период падения атмосферного давления, является одной из основных причин несчастных случаев со смертельным исходом при нарушении состава рудничной атмосферы.

Действующее руководство по проектированию вентиляции угольных шахт предусматривает расчет количества воздуха, необходимого для проветривания подготовительных выработок, из условия статического разжижения углекислого газа. При этом прогноз углекислото-обильности основан на эмпирических формулах, удовлетворительно описывающих средний газовый фон, но не учитывающих динамики экстренных газовыделений вследствие колебаний статического давления воздуха в шахте.

Поэтому особую актуальность в современных условиях приобретает проблема научного обоснования динамического метода прогноза газообильности и расчета количества воздуха для совершенствования системы вентиляции углекислотообильных шахт, обеспечивающей безопасные условия труда и способствующей сохранению жизни и здоровья, работающих в подземных горных выработках.

Актуальность проблемы возрастает в связи с необходимостью решения вопросов вентиляции очистных участков и подготовительных выработок на стадии проектирования, так как ошибки при проектировании могут привести к снижению уровня безопасности труда, ограничению нагрузки на забой, увеличению затрат труда и средств на реконструкцию систем вентиляции на практике.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическими планами МНТП «Прогноз», «Экологически чистое горное производство», «Технические университеты России» и Федеральной целевой программы «Интеграция».

Целью работы является уточнение существующих и установление новых закономерностей процессов газообмена и формирования газовых ситуаций в шахтах для научного обоснования теоретических положений динамического метода расчета количества воздуха, что позволит повысить безопасность подземных горных работ в угольной отрасли.

Идея работы заключается в том, что предложенная методика проектирования вентиляции шахт с невысокой метанообильностью, основывается на адекватных математических моделях выделения углекислого газа, поглощения кислорода углем, разбавления кислорода газовой смесью, выделяющейся из выработанных пространств и формирования газовых ситуаций в выработках при стабильном давлении воздуха и в период снижения атмосферного давления.

Методы исследований. В работе использованы классические методы математической физики, математической статистики, теории вероятностей, теоретический анализ физических процессов, моделирование и современные программные продукты.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

- расчетные зависимости, используемые при определении количества воздуха необходимого для проветривания очистных и подготовительных участков, полученные из решений уравнения конвективно-турбулентной диффузии, позволяют учитывать параметры переноса газовых примесей вентиляционными струями;

- интенсивность поглощения кислорода единичнои поверхностью обнажения угольного пласта быстро достигает асимптотического значения, которое пропорционально корню квадратному из произведения коэффициента кнудсеновской диффузии на константу скорости низкотемпературного окисления угля;

- при стабильном давлении воздуха изменение концентрации кислорода в шахтной атмосфере обусловлено поглощением кислорода за счет низкотемпературного окисления угля, а при падении атмосферного давления - диффузионными потоками вытеснения, разбавляющими кислород газовой смесью, выделяющейся из выработанных пространств;

- динамика газового состава выработанных пространств имеет жесткую корреляцию со скоростью изменения атмосферного давления и моделируется системой уравнений конвективно-диффузионного переноса газов в пористой среде для полуограниченного одномерного пространства и граничного условия первого рода;

- изменение атмосферного давления, являющегося движущей силой газовыделения из выработанных пространств, является стохастическим процессом, который можно условно считать эргодическим, стационарным, имеющим периодическую компоненту и достаточно продолжительную связь между лагами;

- методика проектирования вентиляции подготовительных выработок должны основываться на взаимосвязанных математических моделях аэродинамики вентиляционного трубопровода и конвективно-турбулентной диффузии газовых примесей по длине выработки;

- сосредоточенные утечки воздуха на стыках труб вентиляционного трубопровода целесообразно моделировать эквивалентными распределенными утечками, при которых изменение количества воздуха по длине трубопровода уменьшается пропорционально произведению объемного потока воздуха на коэффициент доставки;

- формирование полей концентрации углекислого газа и кислорода в очистных и подготовительных выработках происходит за счет фильтрации газа в горном массиве (нарушенной и ненарушенной структуры) и последующего переноса его вентиляционной струей, при этом конвективный диффузионный поток пропорционален среднеинтегральной скорости движения воздуха в подготовительной выработке.

Новизна основных научных и практических результатов заключается в следующем:

- уточнены закономерности газообмена пластов угля и выработанных пространств с атмосферой выработок очистных и подготовительных участков с учетом основных законов изменения атмосферного давления;

- получены новые математические модели для динамического расчета количества воздуха, необходимого для проветривания очистных и подготовительных участков с учетом параметров переноса газовых примесей вентиляционными струями;

- разработана математическая модель расчета вентиляционного трубопровода, учитывающая распределенные утечки из труб в подготовительную выработку и позволяющая снизить энергозатраты на местное проветривание;

- усовершенствована математическая модель газовых ситуаций в подготовительной выработке, которая учитывает влияние утечек из трубопровода на среднюю скорость движения воздуха;

- установлено, что в горных выработках временной ряд динамики концентрации углекислого газа идет в противофазе с временными рядами концентрации кислорода и ходом статического давления;

- доказано, что концентрация кислорода в шахтной атмосфере изменяется за счет низкотемпературного окисления угля и диффузионных потоков вытеснения, разбавляющих кислород газовой смесью, выделяющейся из выработанных пространств.

Научное значение работы заключается в том, что установленные закономерности процессов газообмена и формирования газовых ситуаций в шахтах позволили сформулировать теоретические положения, позволяющие научно обосновать динамический метод расчета количества воздуха для шахт с невысокой метанообильностью, а также повысить безопасность разработки угольного месторождения.

Практическая значимость работы. Усовершенствованная методика проектирования вентиляции подготовительных выработок углеки-слотообильных шахт позволяет оценить применение различных способов и средств местной вентиляции и обеспечить безопасные условия труда. Разработанные пакеты прикладных программ, для персональных ЭВМ типа IBM PC, для расчета газовыделений в подготовительные выработки в период падения атмосферного давления существенно облегчают решение задач газовой динамики и позволяют повысить качество проектирования вентиляции очистных и подготовительных выработок шахт Кузбасса и Подмосковного бассейна. Переведены на магнитный носитель базы данных Тульского государственного университета по результатам шахтных наблюдений газовыделения при снижении статического давления воздуха и Тульской областной метеослужбы.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- корректной постановкой задач;

- значительным объемом базы данных по шахтным наблюдениям (газовоздушные съемки были выполнены на 11 шахтах Подмосковного бассейна и использованы фактические данные по 5 шахтам Кузбасса), а также по результатам анализа метеорологических параметров (обобщены данные непрерывных наблюдений за 41 месяц);

- удовлетворительной сходимостью результатов прогноза с фактическими данными (отклонения не превышают 20 %) и большим объемом вычислительных экспериментов;

- положительными результатами промышленной апробации математического обеспечения задач прогноза газовыделений и газовых ситуаций на шахтах ООО «Ерунаковская угольная компания» (Кузбасс) и ОАО «Мосбассуголь» (Подмосковный бассейн).

Внедрение результатов исследований. Основные научные и практические результаты диссертационной работы, использованы на шахтах ООО «Ерунаковская угольная компания» (Кузбасс) и ОАО «Мосбассуголь» (Подмосковный бассейн) для оценки газовых ситуаций и автоматизированного расчета количества воздуха, а также при выполнении федеральной целевой программы «Интеграция», хоздоговорных и госбюджетных НИР Тульского государственного университета.

Теоретические положения прогноза газообмена и газовых ситуаций в углекислотообильных шахтах для динамического метода расчета количества воздуха используются в учебном процессе для подготовки горных инженеров по специальности 130404, в учебных курсах «Аэрология горных предприятий» и «Промышленная безопасность», при курсовом и дипломном проектировании.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на научных семинарах кафедры аэрологии, охраны труда и окружающей среды ТулГУ (г. Тула, 1996 -2000 гг.); ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (г. Тула, 1996 - 2000 гг.); первой Международной конференции «Проблемы создания экологически чистых и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства» (г. Тула, 1996 г.); второй Международной конференции по экологическому образованию «Между школой и университетом» (г. Тула, 1996 г.); первой Международной конференции по проблемам экологии и безопасности жизнедеятельности «Наука и экологическое образование. Практика и перспективы» (г. Тула, 1997 г.); второй Международной конференции по проблемам экологии и безопасности жизнедеятельности «Поиск, оценка и рациональное использование природных ресурсов. Наука, практика и перспективы» (г. Тула, 1998 г.); Международных симпозиумах «Mining Environmental Protection» (Югославия, г. Белград 2001 г., 2003 г.), Международном симпозиуме «Transport and Logistics» (Югославия, г. Белград 2001 г.); второй Международной конференции по проблемам рационального природопользования «Проблемы создания экологически рациональных и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства» (г. Тула, 2002 г.); Международных конференциях по проблемам экологической и технологической безопасности (г. Санкт-Петербург, 1997 - 2001 г.); первой и второй Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики (г. Тула, 2003 г.)

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 34 научных работы, в том числе 1 монография, 1 патент и 27 статей, опубликованных в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из 7 глав, изложенных на 308 страницах машинописного текста, содержит 61 иллюстрацию, 38 таблиц, список литературы из 281 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность профессору, д-ру техн. наук Э.М. Соколову и профессору, д-ру техн. наук Е.И Захарову, преподавателям и сотрудникам кафедры аэрологии, охраны труда и окружающей среды за организационную и методическую помощь.

Выводы

1. Связь между газовыделением и формированием поля концентраций выделяющихся газов проявляется в виде взаимообусловленности существования этих явлений, разделенных в пространстве и времени. При этом рассматриваемая связь может относиться по формам детерминизма как к однозначной (при математическом моделировании), так и к вероятностной или корреляционной (при натурных наблюдениях и лабораторных экспериментах). В ряде же случаев эта связь может быть рассмотрена как связь функционирования и управления, так как отражает перенос вещества и энергии в горном массиве и свободном воздушном потоке.

2. Прогноз газовых ситуаций в горных выработках очистных и подготовительных участков основывается на решениях краевых задач для одномерного случая уравнения конвективно-турбулентной диффузии для точек, соответствующих исходящим струям воздуха.

3. Шахтные наблюдения, лабораторные эксперименты, а также результаты математического моделирования свидетельствуют о том, что связь между газовыделением и формированием поля концентраций выделяющихся газов проявляется в виде взаимообусловленности существования этих явлений, разделенных в пространстве и времени.

4. Матрица, которая полностью характеризует газодинамическое состояние сети горных выработок очистного участка в любой момент времени описывает топологию рассматриваемой сети, ветвям которой поставлены в соответствие параметры и коды, характеризующие источники газовыделений 1м. Предпоследний столбец матрицы Вкп заполняется численными значениями концентраций во внешних граничных узлах, а для ветвей, не имеющих внешних узлов, элементы столбца принимаются равными нулю. Последний столбец состоит из нулей.

5. Прогноз газовой ситуации на очистном участке в любой момент времени сводится к формированию столбцов аэрогазодинамической матрицы В7п, В8п и В9п для конкретного момента времени. Для расчета элементов столбцов В7п, В8п и В9п можно использовать стандартные пакеты программ.

6. Процессы вытеснения кислорода из атмосферы горных выработок имеют место при экстренных газовыделениях, вызываемых резким снижением атмосферного давления. При этом этот процесс очень напоминает процесс обескислороживания рудничного воздуха, обусловленный поглощением кислорода обнаженными поверхностями угольного пласта, что позволяет сравнить два физически различных процесса методом интегральной газовой динамики.

7. Разработаны математические модели динамики разбавления кислорода в выработках очистных и подготовительных участков, позволяющие прогнозировать и контролировать развитие опасных аэрогазодинамических ситуаций по фактору обескислороживания шахтного воздуха.

8. Особенности прогноза газовых ситуаций на очистных участках заключаются в том, что это по существу фрагменты общей вентиляционной сети с распределенными источниками выделения углекислого газа и поглощения кислорода, поэтому моделирование средней в сечении выработки концентрации сводится к решению задачи сетевой газодинамики.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, на основе экспериментальных и теоретических исследований уточнены существующие и установлены новые закономерности процессов выделения углекислого газа, поглощения и вытеснения кислорода в горных выработках, а также формирования газовых ситуаций в углекислотообильных шахтах, позволившие разработать теоретические положения, научно обосновывающие динамический метод расчета количества воздуха для очистных и подготовительных участков, что позволит повысить безопасность подземных горных работ в угольной отрасли (пп. 1,8 паспорта специальности).

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем.

1. Разработан метод динамического расчета количества воздуха по факторам выделения углекислого газа, поглощения и вытеснения кислорода в шахтной атмосфере, позволяющий снизить расчетное количество воздуха на 20 - 30 % за счет учета параметров диффузионного переноса газовых примесей вентиляционными струями.

2. Усовершенствована методика прогноза газовыделения из выработанных пространств очистных участков углекислотообильных шахт в периоды падения атмосферного давления, отличающаяся тем, что метеорологические воздействия на газодинамическую систему «вентиляционная струя - выработанное пространство», обусловленные атмосферными явлениями, моделируются на мезоуровне с использованием государственной системы метеорологического мониторинга.

3. Разработана методика расчета поглощения кислорода углями и экспериментально установлены зависимости коэффициента кнудсенов-ской диффузии кислорода и константы низкотемпературного окисления от параметров технического анализа и петрографического состава углей, а также усовершенствованы способы лабораторных исследований взаимодействия углей с кислородом.

4. Доказано, что повышение достоверности прогноза газовыделения из выработанных пространств в периоды падения атмосферного давления достигается за счет оценки среднеинтегральных значений концентраций газовых компонент среды выработанных пространств по результатам моделирования динамики их газового состава. Предложены математические модели для прогноза динамики газовой среды выработанных пространств, отличающиеся тем, что расчет полей концентрации газов осуществляется на основе совместного решения уравнений фильтрации и конвективно-диффузионного переноса.

5. Установлено, что динамика газового состава выработанных пространств имеет достаточно жесткую корреляцию со скоростью изменения атмосферного давления, что приводит к весьма высоким значениям коэффициента неравномерности газовыделения на очистных участках в периоды снижения атмосферного давления. При этом получены аналитические закономерности газовыделений из выработанного пространства, отличающиеся тем, что динамика газовыделений описывается с учетом стохастических закономерностей локального изменения метеорологических факторов.

6. Обосновано теоретическое положение о том, что динамика газового состава выработанных пространств моделируется системой уравнений конвективно-диффузионного переноса газов в пористой несорби-рующей среде для полуограниченного одномерного пространства и граничного условия первого рода; и разработан комплекс программных средств для численной реализации нелинейного уравнения диффузии. Для обеспечения устойчивости процесса вычисления, целесообразно использовать неявную схему разностной аппроксимации этого уравнения по времени.

7. Доказана возможность моделирования локального изменения давления на контуре стока как случайного стационарного процесса, что повышает достоверность решения задач прогноза газовыделения, а также установлено, что в периоды падения атмосферного давления наилучшая аппроксимация достигается линейной функцией (коэффициент корреляции, как правило, более 0,9). Изменение атмосферного давления, являющегося движущей силой газовыделения из выработанных пространств, является стохастическим процессом, который можно условно считать эргодическим, стационарным, и имеющим периодическую компоненту и достаточно продолжительную связь между лагами.

8. Установлено, что в горных выработках временной ряд динамики концентрации углекислого газа идет в противофазе с временными рядами концентрации кислорода и ходом статического давления.

9. Значения ширины активной зоны для процессов газообмена в выработанных пространствах очистных участков для поля давлений распространяется в глубину 130 м и более, для поля концентрации углекислого газа за период падения атмосферного давления составляют около 0,75 м, а для поля концентрации кислорода - 0,07 м.

10. Доказано, что реализация общей концепции автоматизированной системы, обеспечивающей контроль величины давления на контуре стока, контактирующего с вентиляционной струей, предусматривает использование оперативных оценок атмосферного давления по укрупненным показателям. Рекомендовано компенсировать старения данных с использованием метода экстраполяции значений информации на основе ретроспективных данных об отображаемом процессе, параллельно накапливая и систематизируя опытные данные по режимам изменения атмосферного давления в течение длительного времени.

11. Установленные закономерности газовыделений повышают достоверность прогноза газообильности выработок очистных участков шахт Кузбасса, Восточного Донбасса и Подмосковных шахт и дают возможность предварительного анализа газовых ситуаций, которые могут возникать при различных технологических решениях и, таким образом, позволяют оценить уровень их безопасности по газовому фактору, что способствует снижению количества аварийных ситуаций в угольной отрасли.

1. Абрамов Ф.А., Соболевский В.В. О распределении концентрации метана в очистных забоях при работе добычных комплексов// Известия вузов. Горный журнал. - 1966. - № 2. - С. 74-78.

2. Аэрогазодинамика выемочного участка/ Абрамов Ф.А., Грецингер Б.Е., Соболевский В.В. и др. Киев: Наукова думка, 1972. - 378 с.

3. Агафонова В.И. Особенности низкотемпературного окисления бурых углей// Рудничная аэрология и безопасность горных работ. Научные сообщения ИГД им. A.A. Скочинского. Сб. ст./М., 1980. -Вып. 187. -С. 12-17.

4. Айруни А.Т., Зенкович Л.М., Рейцына Р.И. Установление границы влияния подработки тонких крутых пластов по газовому фактору// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. 1972. -№ 3. - С. 15-17.

5. Агафонова В.И. Роль влажности при низкотемпературном окислении углей// Химия твердого топлива. 1970. - № 1. - С. 26-29.

6. Агроскин A.A. Физика угля. М.: Недра, 1965. - 352 с.

7. Активность микрокомпонентов группы фюзенита и витринита каменных углей при их окислении молекулярным кислородом. Авт.: Л.Ф. Бу-тузова, В.А. Компанец, Р.В. Кучер и др.// Химия твердого топлива.-1975. -№ 1.-124 с.

8. Айруни А.Т., Бобин В.А., Гажанов A.A. Оценка экспериментальных данных по равновесной сорбции метана и углекислого газа на ископаемых углях// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1985. - № 3. - С. 74-81.

9. Айруни А.Т., Бобин В.А., Зверев И.В. Теоретические основы формирования микроструктуры газонасыщенного угольного вещества// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1985. -№ 6. - С. 89-96.

10. Айруни А.Т., Бобин В.А. Модель макроструктуры угольного вещества// Известия вузов. Горный куриал. 1987. - № 2. - С. 46-52.

11. Айруни А.Т., Бобин В.А., Зимаков Б.М. Особенности микроструктуры и сорбционных свойств углей по отношению к различным газам// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. -1989.-№1.-67 с.

12. А. с. 1090080 СССР, МКИ 01 21 100. Устройство для изоляции выработанного пространства в горных выработкам / Соколов Э.М., Тищен-ко Н.С., Качурин Н.М. (СССР). № 3785679/35-24; заявлено 10.06; Опубл. 23.09.84, Бюл. № 46. - 4 с.

13. А. с. 1516742 СССР МКИ4 01 В 5/26. Способ определения, площади поперечного сечения горной выработки/ Качурин Н.М., Кузнецов В.В., Авдеев О.Ю. (СССР). № 4329886/25-28; Заявлено 19.11.87; Опубл. 23.10.89; Бюл. №39.-2 с.

14. Александров И.В., Коссов И.И., Алфимов И.Н. Изучение кинетики взаимодействия растворенного кислорода с твердыми горючими иско-паемыми//ХТТ 1988. - № 2. - С. 60-65.

15. Алехичев С.П., Пучков JI.A. О методике лабораторного определенияаэродинамических характеристик смесей кусковатого материала// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1966. -№6.-С. 71-76.

16. Алехичев С.И., Вассерман А.Д. Применимость двучленного закона сопротивления и критериального уравнения при исследовании аэродинамики пористых сред// Физика процессов, технология и техника разработки недр. Сб. ст./ Наука. Л., 1970. -С. 29-36.

17. Александров И.В., Коссов И.И., Алфимов H.H. Влияние пироксида водорода на процесс поглощения растворенного кислорода твердыми горючими ископаемыми// ХТТ 1990. - № 4. - С. 55-59.

18. Альперович В.Я., Чунту Г.И., Пашковский П.С. Определение скорости хемосорбции кислорода углями// Химия твердого топлива. 1975. -№6.-С. 124-127.

19. Алфимов И.Н. Природные редокс системы в процессах окисления твердых горючих ископаемых: Автореф. Дис. канд. хим. наук. МХТИ- 1991. - 14с.

20. Бабкин Р.Л. Отношение углей разной стадии метаморфизма к атмосферному кислороду// Химия твердого топлива. 1972. - № 1. - С. 141143.

21. Бурчаков A.C., Переверзев А.И. Влияние водонасыщенности угля на его газопроницаемость// Научные труды МИРГЭМ. М., 1973. - Вып. 45.-С. 13-19.

22. Баренблатт Г.И. О приближенном решении задач одномерной, нестационарной фильтрации в пористой среде// Прикладная математика и механика. 1954. - Т. XVIII. -№ 3. -С. 351-370.

23. Баренблатт Г.И., Вишик М.И. О конечной скорости распространения в задачах нестационарной фильтрации жидкости и газа// Прикладная математика и механика. 1956 - Т. XX, №6. - С. 411- 417.

24. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Теория нестационарнойфильтрации жидкости и газа. М.: Недра, 1972. - 288 с.

25. Безуглова А.Я. К вопросу о газовыделении из отбитого угля// Научные сообщения ИГД им. А.А.Скочинского. Сб.ст./ Вып. 127. М., 1975. -С. 164-168.

26. Бессолицина М.П., Денисенко В.Е. Влияние влаги на процессы окисления угля// Техника безопасности, охраны труда и горноспасательное дело.-1971.-№7.-С. 25-27.

27. Бонецкий В.А., Богатырев A.C., Егошин В.В. О математической модели низкотемпературного окисления угольного скопления// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1976. - № 6. -С. 106-111.

28. Быков J1.H., Левин Е.М., Соколов Э.М. Прогноз углекислотовыделе-ние из выработанных пространств в условиях шахт Восточного Донбасса// Техника безопасности, охраны труда и горноспасательное дело. -1967.-№6.-С. 20-23.

29. Брижанов A.M., Галазов P.A. Закономерности размещения метана в Донецком бассейне. М.: ЦНИЭИуголь, 1987. - 48 с.

30. Брунауэр С. Адсорбция газов и паров. М.: Гостоптехиздат, 1948. -Т. I. - 781 с.

31. Бобин В.А., Зимаков Б.М., Одинцов В.Н. Оценка энергии межмолекулярного отталкивания молекул сорбата в микропорах угля// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1989. - № 5. -С. 48-56.

32. Бобров А.И., Клишкань А.Ф. Об отнесении выработок со свежими вентиляционными струями к опасным по слоевым скоплениям метана// Уголь, 1981.-№4.-с. 36-37.

33. Быков Л.Н., Климанов А.Д., Соколов Э.М., Сулла М.Б. Методика подсчета количества воздуха для шахт// ТулПИ. Тула, 1965. - С. 35-43.

34. Бондарь И.И. Исследование газопроницаемости угольного массивапосредством решения обратной задачи фильтрации газа методом конечных разностей. Дис. канд. техн. наук. - Киев, 1966. - 198 с.

35. Бурчаков A.C., Ушаков К.З. Газовыделение в очистных забоях при разработке пласта "Верхняя Марианна"// Уголь.- 1959. № 11. - С. 42-44.

36. Бурчаков A.C., Переверзев Д.И. Влияние водонасышенности угля на его газопроницаемость// Научные труды МИРГЭМ. М., 1973. - Вып. 45. -С. 13-19.

37. Бусыгин К.К. Колебания концентраций метана в исходящих вентиляционных струях лав и участков// Вопросы безопасности в угольных шахтах. Сб.ст./МакНИИ. М., 1969. - Т. 20. - С. 3-12.

38. Бухны Д.И. Исследование газового давления в призабойной части лавы с целью совершенствования технологии очистной выемки выбро-соопасных пластов. -Дис. канд. техн. наук. -М., 1976. 207 с.

39. Быков JI.H., Захаров Е.И., Соколов Э.М. Определение газопроницаемости угольных целиков// Известия вузов. Горный журнал. 1966. -№11. -С. 48-51.

40. Быков JI.H., Левин Е.М., Соколов Э.М. Предварительный прогноз углекислотообильности шахт Восточного Донбасса// Проектирование и строительство угольных предприятий. Сб. ст./ М.: Недра, 1966. С. 6668.

41. Быков Л.Н., Соколов Э.М., Левин Е.М. Состав рудничной атмосферы шахт Восточного Донбасса и методы оценки уровня газовыделений и эффективности проветривания // Уголь Украины. 1967. - № 5. - С. 4547.

42. Быков Л.Н., Левин Е.М., Соколов Э.М. Прогноз углекисло-товыделений из выработанных пространств в условиях шахт Восточного Донбасса// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. 1967.-№ 6. - С. 20-23.

43. Васючков Ю.Ф. Диффузия метана в ископаемых углях// Химия твердого топлива. 1976. - № 4. - С. 76-79.

44. Васильева JI.M., Ануфриенко В.Ф., Бегкарева К.Н. Исследование бурых углей методом ЭПР// Химия твердого топлива. 1972.-№1.-С. 26-32.

45. Веселовский B.C. Начальная стадия окисления каменных и бурых углей// Химия твердого топлива. 1971. - № 5. - С. 51-54.

46. Воронин В.Н. Основы рудничной аэрогазодинамики/- М.: Углетех-издат. 1961. - 365 с.

47. Воронцов Е.В., Горбачев JT.T. Расчет движения газа в угольном пласте в условиях квазилинейного закона фильтрации// Физико-технические проблемы разработки полезных, ископаемых. 1975. -№4.-С. 83-91.

48. Вылегжанин В.Н. Алгоритм прогноза газовыделения в подготовительную выработку// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1973. - № 5. - С. 80-64.

49. Газоносность угольных бассейнов и месторождений СССР. Угольные бассейны и месторождения европейской части СССР. М.: Недра, 1979.-Т.1.-627 с.

50. Газоносность угольных бассейнов и месторождений СССР. Генезис и закономерности распределения природных газов угольных бассейнов и месторождений СССР. М.: Недра, 1979. - Т. 3. - 219 с.

51. Газообильность каменноугольных шахт СССР/ Галазов P.A., Айруни А.Т., Сергеев И.В. и др. М.: Высшая школа, 1981. - 200 с.

52. Гленсдорф П., Пригожий И. Термодинамическая теория структуры устойчивости и флуктуации, М.: Мир, 1973. - 376 с.

53. Голубев B.C. О равновесном и неравновесием термодинамических методах изучения гетерогенных процессов геохимической миграции// Физико-химическая динамика процессов магматизма и рудообра-зования. Сб. ст./Наука. Новосибирск, 1971. - С. 13-17.

54. Голубев A.A. Результаты изучения газоносности пород и прогноз газовыделений из них// Уголь Украины. 1978. - № 10. - С. 46-47.

55. Горбачев А.Т. Приближенное решение задачи неустановившейся фильтрации газа из угольного пласта при плоском одномерном течении// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. -1968.-№6.-С. 58-64.

56. Горбачев А. Т., Кажихов А. В. Численный расчет двумерной фильтрации газа в угольном массиве// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1970. - № 5. - С. 37-43.

57. Горбачев А.Т., Алексеев Г.В., Воронцов Е.В. Численное исследование одномерных задач дегазации угольных пластов// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1972. - № 5. -С. 74-83.

58. Горбачев А.Т., Алексеев Г.В., Воронцов Е.В. Численные расчеты трехмерных задач дегазации угольных пластов// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1973. - № 2. - С. 63-92.

59. Гвоздева П.П. Угли Подмосковного бассейна и их классификация по физико-механическим свойствам. М.: Углетехиздат, 1948. - 243 с.

60. Гращенков Н.Т. Особенности газовой динамики при работе ВМП// Безопасность труда в промышленности. 1977. - № 9. - С. 49-51.

61. Геребенщиков A.A., Бочаров JI.A., Лунев В.Н. Влияние краевой части пласта на его газопроницаемость// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. 1981. - № 8. - С. 7.-8.

62. Данно М., Такимото М., Ока Ю. Теоретическое и экспериментальное исследование истечения газа из угольного пласта// Нихон когикайси. -1972. Т. 88.-№ 1015. - С. 527-532.

63. Дж. М.Т.Томпсон. Неустойчивости и катастрофы в науке и технике, М.: Мир, 1985.-245 с.

64. Дмитриев A.M., Куликова К.Н., Бодня Г. В. Проблемы газоносностиугольных месторождений. М.: Недра, 1982. - 263 с.

65. Дмитриев A.M., Куликова H.H., Бодая Г В. Прогноз газоносности участка поля строящейся шахты "Самсоновская-Западная'У/ Научные сообщения ИГД им. А.А.Скочинского: Сб.ст./М., 1976. -Вып. 143. -С. 31-35.

66. Дмитриев A.M. Анализ и пути совершенствования методов определения газоносности угольных месторождений. М.: ВИЭМС, 1975,- 37 с.

67. Дмитриев A.M., Куликова H.H. Прогноз природной газоносности усовершенствованными методами для проектирования угольных шахт// Техника безопасности и горноспасательное дело. Сб.ст./ ЦНИЭИуголь. " М., 1974.-С. 61-65.

68. Дополнение к "Руководству по проектированию вентиляции угольных шахт". М.: Недра, 1981. - 79 с.

69. Дьяков В.В., Лупин В.В., Родин В.Е. О методах имитации и измерения вредных примесей при аэродинамическом моделировании// Физическое моделирование тепловентиляционных и пылевых процессов. Сб. ст./Апатиты, 1977. С. 67-90.

70. Дубрава С.Н., Титов Н.Г., Устинова Т.А. О роли пирита в процессе окисления углей// Труда института горючих ископаемых. 1974. - № 1.-С. 25-33.

71. Дягтерев А.П., Деев Ю.В., Кривицкий М.В. Определение характера изменения трещинной газопроницаемости призабойной зоны очистных выработок// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. 1980.-№3.-С. 16-18.

72. Ермеков М.А. К вопросу нарастания давления в угольных пластах с глубиной// Известия вузов. Горный журнал. 1962. - № 4. - С. 70-73.

73. Ермаков М.А., Калякина Т.Н., Ортенберг Э.Ш. Зависимость газопроницаемости угля от его напряженного состояния и влажности//Труды ВостНИИ. -1973. Т. 19.-С. 28-31.

74. Ефремов К.А., Дубов Г.П., Дьячков А.И. Газообильность каменноугольных шахт. М.: Недра, 1968. - 208 с.

75. Ефремов К. Л., Пролыгин Д.М. Коэффициент неравномерности газовыделения как параметр прогноза газообильности шахт// Вопросы безопасности в угольных шахтах. Сб. ст. / М., 1969. Т. X. - С. 48-62.

76. Зеленецкий В.А., Козлов В.Г., Мусохранов Г.Ф. Об аэродинамическом сопротивлении пористых сред //Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1976. - № 6. - С. 150-153.

77. Зельдович Л.Б., Компанеец A.C. К теории распространения тепла при теплопроводности, зависящей от температуры// К 70-летию А.Ф.Иоффе/ АН СССР. М., 1950. - С. 61-71.

78. Зинченко И.Н., Ковалев Ю.М. О всплесках концентрации метана при реверсировании вентиляционных струй// Известия вузов. Горный журнал. 1977. -№ 6. - С. 50-53.

79. Карев В.И., Коваленко Ю.Ф. Теоретическая модель фильтрации газа в газосодержащих угольных пластах// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1988. - № 6. - С. 47-55.

80. Карпов Е.Ф., Клебанов Ф.С., Фирганек Б. Природные опасности в шахтах способы их контроля и предотвращения. М.: Недра, 1961. -471 с.

81. Касимов О.И., Капиев Р.Э. О точности определения фактического газовыделения на выемочных участках// Вопросы проветривания шахт Донецкого бассейна. Сб. ст./ М., 1969. С. 113-122.

82. Качурин Н.М. Фильтрация газа в угольных пластах при конечной скорости распространения давления// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сб. ст./ ТулГТИ. -Тула, 1983. -С. 56-62.

83. Качурин Н.М. Газовыделение на очистных участках шахт Подмосковного бассейна при изменении давления воздуха// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сб. ст./ ТулПИ. -Тула, 1983.-С. 74-80.

84. Качурин Н.М. Прогноз газовыделений в подготовительные выработки с использованием гиперболического уравнения фильтрации// Физико-технические проблемы управления воздухообменом в горных выработках больших объемов. Сб. ст./ Д., 1983. С. 83-90.

85. Качурин Н.М. Прогноз газовыделений и газовых ситуаций в угольных шахтах. Автореф. Дис. Д-ра техн. наук. - Тула. - 1991. - 43 с.

86. Качурин Н.М. Исследования аварийности на предприятиях угольной промышленности и разработка теоретических основ прогноза вероятности возникновения аварий в угольной промышленности// Отчет по теме 12.24.1. ТулПИ.-Тула. 1992,- 183 с.

87. Качурин Н.М. Линеаризованные уравнения фильтрации метана в угольных пластах// Разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сб. ст./ ТулПИ. Тула, 1984. - С. 48-53.

88. Качурин Н.М., Кузнецов В.В., Бакунин Е.И., Гусев Н.Д. Прогноз ме-танообильности очистных участков глубоких шахт Восточного Донбасса и оценка допустимой нагрузки на лаву/ ТулПИ. Тула, 1985. - 27 с. -Деп. в ЦНИЭИуголь 25.06.85. № 3406.

89. Качурин Н.М. Прогноз метановыделения из вмещающих пород на очистных участках// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сб. ст./ ТулПИ. Тула, 1986. - С.87-92.

90. Качурин Н.М. Выбор закона сопротивления движения газа в угольных пластах и зонах обрушения при проектировании вентиляции шахт// Проблема охраны труда. Сб. ст./ Рубежное, 1986. С. 78-79.

91. Качурин Н.М. Влияние очистных работ на фильтрационные свойства вмещающих пород при выемке пологих пластов/ ТулПИ.- Тула, 1986. 25 с. - Деп. в ЦНИЭИуголь 13.08.86. № 3749.

92. Качурин Н.М. Оценка газоносности вмещающих пород и угольных пластов// Геология, поиски и разведка твердых горючих ископаемых. Геологопромышленная оценка угольных месторождений. Сб.ст./ ТулПИ. -Тула, 1986.-С. 96-102.

93. Качурин Н.М. Выделение метана из подработанных и над-работанных пород в выработанное пространство очистного участка// Известия вузов. Горный журнал. 1987. - № 2. - С. 54-59.

94. Качурин Н.М. Математическое описание термодинамической системы уголь-газ на основе обобщенного закона сопротивления фильтрации газа// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сб. ст./ТулПИ. — Тула, 1988. С. 5-10.

95. Качурин Н.М., Бакунин Е.И. Факторы, влияющие на газообильность очистных участков углекислотометанообильных шахт// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сб. ст./ ТулПИ. Тула, 1989. - С. 132-136.

96. Качурин Н.М., Ковалев P.A. Физическая модель и математическое описание поглощения кислорода из шахтного воздуха// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сб. науч. тр./ ТулГТУ.- Тула, 1993. С. 83-86.

97. Качурин Н.М., Ковалев P.A. Прогноз поглощения кислорода в угольных шахтах Подмосковного бассейнаII VI Всероссийская научно-методическая конференция "Безопасность жизнедеятельности человека". Сб. ст. / МАНЭБ. СПб., 1994. - С. 53-54.

98. Ковалев P.A. Особенности газообмена в шахтах Подмосковного бассейна//Депонированная в ВНИИТИ. Per. N696-B95.

99. Ковалев Р.А. Исследование процессов поглощения кислорода угольными пластами в шахтах Подмосковного бассейна и совершенствование методики расчета количества воздуха. Дис. канд. техн. наук -Тула, 1995.- 182с.

100. Ковалев Р.А. Исследование процессов поглощения кислорода угольными пластами в шахтах Подмосковного бассейна и совершенствование методики расчета количества воздуха. Автореф. Дис. канд. техн. наук Тула, 1995. - 17с.

101. Качурин Н.М., Ковалев Р.А., Нежданов И.В. Физико-химические основы низкотемпературного окисления углей// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сб. науч. тр./ ТулГУ,-Тула, 1998.-С. 201-205.

102. Качурин Н.М., Ковалев Р.А., Климов А.А. Исследование технико-экономических аспектов энергоемкости шахт Подмосковного бассейна// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сб. науч. тр./ ТулГУ. Тула, 1998. - С. 206-208.

103. Качурин Н.М., Еганов В.М., Ковалев P.A. Расчет количества воздуха для подготовительных выработок по фактору поглощения кислорода// Известия ТулГУ. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып. 5. Москва-Тула, 1999. - С. 328-331.

104. Качурин Н.М., Ковалев P.A., Коряков А.Е. Расчет количества воздуха для очистных участков по фактору поглощения кислорода// Известия ТулГУ. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып. 5. Москва-Тула, 1999. - С. 331-333.

105. Качурин Н.М., Ковалев P.A., Бакланов К.В. Способ определения сорбционных свойств углей Подмосковного бассейна по отношению к кислороду// Известия ТулГУ. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып. 5. -Москва-Тула, 1999. С. 334-336.

106. Качурин Н.М., Ковалев P.A., Бакланов К.В. Коэффициент диффузии кислорода в углях Подмосковного бассейна// Известия ТулГУ. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып. 5. Москва-Тула, 1999.-С. 339-341.

107. Качурин Н.М., Ковалев P.A. Тенденции в хозяйственной деятельности человека и его влияние на окружающую среду при добыче угля// Международная научно-практическая конференция «Геотехнология: проблемы, перспективы». Тула, 2001. - С. 201-207.

108. Качурин Н.М., Ковалев P.A. Техногенное поглощение атмосферного кислорода// Международная научно-практическая конференция «Геотехнология: проблемы, перспективы». Тула, 2001. - С. 229-234.

109. Kachurin N.M., Mochnachuk I.I., Kovalev R.A. Methane émission exposed surface of the coal-seam// 5-th International Symposium "Mining and Environmental Protection" Vrdnik, 23-25 June 2003. - P. 231-234.

110. Ковалев Р.А. Рудничная атмосфера углекислотообильных шахт Подмосковного бассейна// II Международная конференция «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики». Т.2.- Тула, 2003.- С. 203-213.

111. Ковалев Р.А. Прогноз содержания углекислого газа в воздухе шахт Подмосковного бассейна// Известия ТулГУ. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып.7. Москва -Тула: ТулГУ, 2004. - С. 158163.

112. Ковалев Р.А. Прогнозные оценки поглощения кислорода разрабатываемыми угольными пластами// Известия ТулГУ. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып.7. Москва-Тула: ТулГУ, 2004. -С. 163-172.

113. Kachurin N.M., Kovalev R.A., Babovnikov A.L. Gassing during the break and transport of coal in a retreatlongwall// Development of new technologies and equipment for mine haulage and hoisting. Budva: 2005.-C. 245-249.

114. Качурин Н.М., Ковалев P.A., Ефимов В.И., Бобовников A.JI. Аэрогазодинамика углекислотообильных шахт. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2005. - 302 с.

115. Кизряков А.Д., Колотов В.М. Влитие надработки на газовыделение в подготовительные выработки// Анализ и оптимизация технологических схем проведения горных выработок и выемка полезных ископаемых. Сб. ст./ Караганда, 1961. С. 107-110.

116. Клебанов Ф.С. Аэродинамические методы управления метано-выделением в угольных шахтах. М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1974. -31 с.

117. Клебанов Ф.С. Аэродинамическое управление газовым режимом в шахтных вентиляционных сетях. М.: Наука, 1974. - 136 с.

118. Клебанов Ф.С., Романченко С.Б. Расчет аварийных вентиляционных режимов на шахтах с несколькими вентиляторами главного проветривания// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1986.-№4.-С. 91-94.

119. Ковалев Й.М. Движение жидкости и газа в угольном пласте с учетом диффузионного процесса десорбции газа// Известия вузов. Горный журнал. 1974. - № 6. - С. 77-82.

120. Компанец В.А., Кучер Р.В. Кинетика образования перекисныхгрупп при окислении углей// Химия твердого топлива. — 1971. № 2. - С. 47-51.

121. Колмаков В. А. Метановыделение и борьба с ним в шахтах. М.: Недра, 1981.- 135 с.

122. Колмаков В. А. О расчете скорости движения текучих при переменных значениях давления, сопротивления среды и режима// Вопросы рудничной аэрологии. Сб. ст./ КузПИ. Кемерово, 1976. - С. 203-209.

123. Колмаков В.А. Разработка теории переноса метана в деформируемых массивах горных пород и атмосфере выработок с целью создания безопасных условий в шахтах. Дисс. докт. техн. наук. - Кемерово, 1980.-476 с.

124. Косенко Б.М. Количество метана в угленосной толще Донбасса// Уголь Украины. 1980. - № 12. - С. 38-39.

125. Кравцов А.И. Влияние геологических условий на газоносность угольных месторождений. М.: Недра, 1950. - 89 с.

126. Красноштейн А.Е., Файнбург Г.З. Метод расчета стационарного распределения концентрации газообразных примесей в вентиляционной сети произвольной сложности// Вентиляция шахт и рудников: Сб. ст./ ЛГИ.-Л., 1978.-С. 26-33.

127. Красноштейн А.Е. Научные основы процессов формирования и нормализации аэрозольного состава атмосферы калийных рудников. -Автореф. дисс. докт. техн. наук. Л., 1977. - 37 с.

128. Кригман Р.Н. Расчет газопроницаемости угольного пласта по данным о газовыделении из скважин// Известия вузов. Горный журнал. 1970.-№8.-С. 67-70.

129. Кристеа Н. Подземная гидравлика. М.: Гостоптехиздат, 1961. -4.1.-343 с.

130. Кричевский P.M. О выделении метана из угольного массива в подготовительные выработки// Бюллетень МакНИИ. 1947. - №16. - С. 22300

131. Кричевский P.M., Метод прогноза газовыделения в подготовительные выработки угольных шахт Донбасса. Дисс. канд. техн. наук. - Макеевка, 1950.-210 с.

132. Кригман Р.Н. Определение газопроницаемости призабойной зоны угольного пласта// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. ЦНИЭИуголь. М. - 1976. - С. 8-9.

133. Кузьмин Д.В., Мибчуани А.Г., Спектор Б.А. К оценке точности определения ожидаемой газообильности участков// Сб. науч. тр. МакНИИ по безопасности работ в горной промышленности/ Донбасс. Макеевка, 1978.-№2.-С. 45-50.

134. Кухаренко Г.А. О механизме окисления и молекулярном строении бурого и тощего углей// Химия твердого топлива. 1977. - № 3. - С. 7077.

135. Кухаренко Г.А. Окисление ископаемых углей в пластах// Химия твердого топлива. 1971. - № 5. - С. 34-41.

136. Кузьмин Д.М., Михайлов В.И. Зависимость остаточной газоносности добытого угля от степени измельчения и времени, прошедшего с момента отделения от массива// Сборник научных статей аспирантов МакНИИ/ Донбасс. Макеевка; 1968. - С. 5-12.

137. Кузнецов A.A., Качурин Н.М. Местные скопления углекислого газа в протяженных подготовительных выработках/ ТулПИ, Тула, 1986. -31 с. -Деп. в ЦНИИЭИуголь 19.06.86. № 3630.

138. Кузнецов C.B. Движение жидкости и газа в разрабатываемом угольном пласте// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1971. - № 4. - С. 3-7.

139. Кузнецов С. В., Кригман Р.Н. К вопросу о решении обратной задачи радиальной фильтрации газа в угольном пласте// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1973. - № 5. - С. 84-68.

140. Кузнецов C.B., Ковалев Ю.М. Остаточная газоносность угля на поверхности забоя и газовыделение в выработанное пространство// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. 1975. - № 3. -С. 21-24.

141. Кузнецов C.B., Ковалев Ю.М. Газовыделение из отбитого угля в забое// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. -1975.-№4.-С. 20-23.

142. Кузнецов C.B., Бобин В.А. К вопросу о кинетике десорбции при газодинамических явлениях в шахте// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1980. - №1. - С. 58-65.

143. Кузнецов C.B., Кригман Р.Н. Природная проницаемость угольных пластов и методы ее определения. М.: Наука, 1978. - 173 с.

144. Лайгна К.Ю., Блюм М.Ф., Виирлайд А.Х. Турбулентная диффузия в стратифицированных потоках подземных выработок// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1988. - № 1. -С. 96-98.

145. Лайгна К.Ю. Анализ и усовершенствование метода расчета массо-обмена при конвективно-диффузионном переносе примесей в подземных горных выработках// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1988. - № 4. - С. 110-137.

146. Лайгна К.Ю., Поттер Э.А. Турбулентное струйное течение воздуха в сквозных выработках// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1989. - № 3. - С. 91-101.

147. Лейбензон Л.С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. М.-Л.: Госгортехиздат, 1947. - 244 с.

148. Лидин Г.Д. Газообильность каменноугольных шахт СССР. М.: АН СССР, 1949.-345с.

149. Лидин Г.Д. Газовый баланс шахт, прогноз их газообильности и способы управления газовыделением// Энциклопедический справочник Торное дело". М.: Углетехиздат, 1959. - Т. 6. - С. 347-389.

150. Лидин Г.Д. К вопросу о закономерности выделения метена из угля, отторгнутого от массива// Управление газовыделением и пылеподавле-нием в шахтах. Сб. ст./ Недра. М., 1972. - С. 37-41.

151. Лидин Г.Д., Эттингер И.Л., Шульман И.М. О возможности теоретического расчета потенциальной метаносности угольных пластов на больших глубинах// Уголь. 1973. - № 5. - С. 13-15.

152. Лыков A.B., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. М.-Л.: Госэнергоиздат. - 1963. - 535 с.

153. Лыков A.B. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа.- 1967. -600 с.

154. Лидин Г.Д., Матвиенко Н.Г. О содержании кислорода в рудничном воздухе// Уголь. 1979. - № 9. - С. 35-39.

155. Медведев И.И. Проветривание калийных рудников. М.: Недра, 1970.-211 с.

156. Морев Л.М. Эффективность дегазации спутников скважинами// Борьба с газом и пылью в угольных шахтах. Сб. ст./ Техника, Киев, 1964.-С. 76-81.

157. Менковский М.А., Журавлев В.П. Адсорбция кислорода на увлажненных ископаемых углях// Химия твердого топлива. 1975. - № 3.

158. Мясников A.A. Прогноз углекислотообильности угольных шахт. -М.: Недра, 1974. 171с.

159. Мясников A.JI. Проветривание горных выработок при различных систем разработки. М.: Госгортехиздат, 1962. - 221с.

160. Мясников A.JL, Садохин В.П., Дерна Г.И. Неравновесная фильтрация метана в угольном пласте// Труды ВостНИИ по безопасности работ в горной промышленности. Кемерово, 1973. - №19. - С. 16-27.

161. Мясников A.A., Мащенко И.Д., Крикуков Г.Н. Прогноз углекислотообильности угольных шахт. М.: Недра, 1974. - 221 с.

162. Николаевский В.Н. Механика трещиновато-пористых сред. М.: Недра, 1987.-241 с.

163. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Мир, 1979. - 521 с.

164. Ножкин Н.В. Заблаговременная дегазация угольных месторождений. М. : Недра, 1979. - 265 с.

165. Николаевский В.Н. Механика трещиновато-пористых сред. М.: Недра, 1987.-241 с.

166. Осипов С.Н. Метановыделение при разработке пологих угольных пластов. М.: Недра, 1964. - 156 с.

167. Осипов С.Н. О распределении газового давления в угольных пластах Донбасса// Уголь Украины. 1977. - № I. - С. 38-40.

168. Охрименко A.A., Шевченко В.Ф. Изучение газопроницаемости угольных пластов в шахтных условиях// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. ЦНИЭИуголь. 1977.-№ 11.-С.11-12.

169. Пак B.C., Устинов Н.И. Метанообильность выработок выб-росоопасных пластов центрального района Донбасса// Научные сообщения института горного дела им. А.А.Скочинского. М., 1978. - №169. -С. 87-92.

170. Панасейко С.П. Влияние влаги на процесс низкотемпературного окисления углей// Химия твердого топлива. 1974. - № 1. - С. 26-30.

171. Петросян А.Э. Выделение метана в угольных шахтах. Закономерности и их инженерное использование. М.: Наука, 1975. - 188 с.

172. Пигида Г.Л. Вероятностные характеристики газовых процессов на очистных участках шахт Львовско-Волынского бассейна// Известия вузов. Горный журнал. 1972. - № 5. - С. 75-79.

173. Петросян А.Э. Закономерности выделения метана в угольных шахтах и их инженерное приложение. Дис. докт. техн. наук. М., 1972. -358 с.

174. Петросян А.Э., Сергеев И.В., Устинов Н.И. Научные основы расчета параметров горных выработок по газовому фактору. М.: Наука, 1969.- 126 с.

175. Попов A.A., Писарев Ю.Н., Коваленко М.И. Исследование низкотемпературного окисления бурых углей// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. 1972. - № 4. - С. 15-16.

176. Полубаринова-Кочина П.Я. О неустановившейся фильтрации газа в угольном пласте// Журнальное приложение механики и математики. -1955. Т. 17. Вып. 6. - С. 734-738.

177. Полубаринова-Кочина П.Я. Некоторые плоские задачи теории фильтрации газа в угольном пласте// Прикладная механика и математика. 1954. - Вып. 1. - T. XIII. - С. 671-673.

178. Позин Е.З., Меламед В.З., Азовцева С.М. Измельчение углей при резании. М.: Наука, 1977. - 138 с.

179. Премыслер И.С., Яновская М.Ф. Влияние микротрещиноватости угля на скорость десорбции из него метана// Известия АН СССР. ОТО. Металлургия и топливо. - 1960. - № 3. - С. 92-98.

180. Премыслер И.С., Яновская М.Ф. Газовыделение из отбитого угля// Методы определения газоносности пластов и газообильности шахт.

181. Сб.ст. / Госгортехиздат. М., 1962. - С. 73-79.

182. Пригожин И. Введение в термодинамику необратимых процессов. -М.:ИНП, 1960.-469 с.

183. Пустовой В.П. Математическое моделирование изменения метано-опасности угольных пластов с увеличением глубины их залегания// Известия вузов. Геология и разведка. I 77. - № 2. - С. 156-158.

184. Пыхачев Г.Б., Исаев Р.Г. Подземная гидравлика. М.: Недра, 1973, -537 с.

185. Пыхтеев Г.Н. О точном и приближенном методах решения уравнения неустановившейся фильтрации газа. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 1968. - № 6. - С.53-57.

186. Пыхтеев Г.Н. Приближенное решение одномерной задачи о фильтрации газа в угольном пласте с учетом движения забоя// Инженерный сборник: Сб.ст./АН СССР. М., 1956.-Т. XXI. - С. 157-163.

187. Родионов В.Н., Спивак A.A., Цветков В.М. Метод определения фильтрационных свойств горных пород в массиве// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1976. - № 5. - С. 92-96.

188. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. М.: Недра, 1975. - 238 с.

189. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. -Макеевка Донбасс, 1989. - 320 с.

190. Рыженко И.А. Методика определения газопроницаемости угольного пласта вокруг выработок// Уголь Украины. 1981. - № 3. - С. 31-32.

191. Резник М.Г., Чеховской Б.Я. Математическое моделирование низкотемпературного окисления углей// Химия твердого топлива. 1971. -№5.-С. 65-71.

192. Саранчук В.И., Галушко Л.Я., Пащенко Л.В., Лукьяненко Л.В. и др. Влияние воды на процесс низкотемпературного окисления угля// Химия твердого топлива. 1978. - № 1. - С. 9-12.

193. Скочинский A.A. Вентиляционный режим шахт Подмосковного бассейна. М.: Углетехиздат, Министерство Западуголь. - 1947.

194. Скочинский A.A., Лидин Г.Д., Гердов М.А. О явлениях быстрого кислородного обеднения в подземных выработках// Известия АН СССР. ОТН. 1943. - №11. - С. 251-273.

195. Скочинский A.A., Лидин Г.Д. К прогнозу метанообильности шахт Донбасса на глубоких горизонтах// Известия АН СССР. ОТН. 1941. -№ 1. - С. 76-61.

196. Скочинский A.A., Комаров В.Б. Рудничная вентиляция. М.: Углетехиздат, 1959. - 638 с.

197. Скочинский A.A., Лидин Г.Д. К вопросу об управлении метановы-делением при разработке свит пластов каменного угля// Известия АН СССР, ОТН. 1945. - № 6. - С. 54-59.

198. Скочинский A.A. Некоторые проблемные вопросы в области газа, пыли и вентиляции шахт Донбасса// Уголь. 1945. - № 6. - С. 5-8.

199. Скочинский A.A., Ходот В.В., Гмошинский В.Г. Метан в угольных пластах. М.: Углетехиздат, 1958. - 256 с.

200. Соколов Э.М. К вопросу о максимально возможной производительности лав по условиям проветривания// Научно-техническая конференция. Горно-геологическая секция. Тула, 1964. - С. 75-78.

201. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Ковалев P.A., Бакланов К.В. Моделирование сорбции кислорода углем в адсорбере закрытого типа// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сб. науч. тр./ ТулГТУ. Тула, 1994. - С. 53-58.

202. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Шилов Н.Г. Газовыделение из выработанных пространств при всасывающем способе проветривания// Известия вузов. Горный журнал. 1977. - № 8. - С. 49-54.

203. Соколов Э.М., Качурин Н.М. Режим движения газовоздушной смеси в зонах обрушения Подмосковных шахт// Механизация горных работ на угольных шахтах. Сб. ст./ ТулПИ. Тула, 1978. - С. 67-93.

204. Соколов Э.М., Качурин Н.М. Всасывающий и всасывающе-нагнетательный способ проветривания// Безопасность труда в промышленности. 1979. - № 1. - С. 53-56.

205. Соколов Э.М., Ковалев P.A., Бакланов К.В. Поглощение кислорода атмосферного воздуха разрабатываемыми угольными пластами// Сборник тезисов докладов ко 2-му Международному Симпозиуму по проблемам экологии и горного дела Белград, 1998. - С. 311 -317.

206. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Ковалев P.A., Бакланов К.В. Поглощение кислорода при разработке угольных месторождений// Горный вестник. 1996. - № 3. - С. 56-60.

207. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Кузнецов A.A. Газовыделение в тупиковые выработки шахт Подмосковного бассейна// Вентиляция шахт и рудников. Сб. ст./ЛГИ. Д., 1979. - С. 72-77.

208. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Цатурян С.И. Влияние аэродинамической связи горных выработок с поверхностью на состав рудничного воздуха// Известия вузов. Горный журнал. 1979. - № 7. - С. 48-52.

209. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Шилов Н.Г. Возможности применения всасывающего и комбинированного способов проветривания на шахтах Подмосковного бассейна// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. 1980. - № 6. - С. 31-32.

210. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Кузнецов A.A. Проветривание при-забойного пространства подготовительных выработок в шахтах Подмосковного бассейна// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов. Сб. ст./ ТулПИ. Тула, 1982. - С. 37-43.

211. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Захаров Е.И. Газовая проницаемость угольных пластов Подмосковного бассейна// Природные газы земли и их роль в формировании земной коры и месторождений полезных ископаемых. Сб. ст./ МГРИ. М, 1982. - С. 73-74.

212. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Тищенко Н.С. Газовыделение в тупиковую выработку, изолированную от выработанного пространства перемычкой// Известия вузов. Горный журнал. 1983. - № 5. - С. 49-54.

213. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Захаров Е.И. Газовая проницаемость углей и пород на действующих шахтах Подмосковного бассейна// Механизация горных работ на угольных шахтах. Сб. ст./ ТулПИ. Тула; 1963. -С. 61-67.

214. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Кузнецов A.A. Аэродинамические процессы и протяженных выработках углекислотообильных шахт// Известия вузов. Горный журнал. 1982. - № 8. - С. 52-56.

215. Соколов Э.М., Качурин Н.М. Углекислый газ в угольных шахтах. -М.: Недра, 1967. 142 с.

216. Сулла М.Б., Соколов Э.М., Горб В.Ю. Изучение поглощения азота углями// Поглощение инертных газов в горных выработках. Сб. ст./ Приокское книжное издательство. Тула-Донецк, 1969. - С. 68-77.

217. Сулла М.Б., Соколов Э.М., Горб В.Ю. Изучение поглощения азота породами // Поглощение газов в горных выработках. Сб. ст./ Приокское книжное издательство. Тула-Донецк, 1969. - С. 77-78.

218. Сулла М.Б., Соколов Э.М., Горб В.Ю. Растворимость азота в воде// Поглощение инертных газов в годных выработках. Сб. ст./ Приокское книжное издательство. Тула-Донецк, 1969. - С. 96-99.

219. Сулла М.Б., Соколов Э.М., Рыжикова Н.Г. Методика изучения поглощения углекислого газа углями// Поглощение инертных газов в горных выработках. Сб. ст./ Приокское книжное издательство. Тула-Донецк, 1969.-С. 99-102.

220. Сулла М.Б., Соколов Э.М., Ткаченко И.А. Поглощение углекислого газа породами// Поглощение инертных газов в горных выработках. Сб. ст./ Приокское книжное издательство. Тула-Донецк, 1969. - С. 6356.

221. Сулла М.Б., Махлис М.Ю. Расчет природной и остаточной газонасыщенности// Известия вузов. Горный журнал. 1982. - № 8. - С. 73-77.

222. Сулла М.Б., Баранов В.П. Методика расчета миграции газов черезсистему пластов// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. 1978. - № 9. - С. 9-10.

223. Сулла М.Б., Успенский В.А. Математическая модель поглощения кислорода// Применение гидравлических расчетов. Ст. ст./ ТулПИ. Тула, 1976.-С. 73-80.

224. Сулла М.Б., Цатурян С.И. Вывод дифференциального уравнения количества газа// Технический прогресс в горной промышленности: Сб.ст./ТулПИ. -Тула, 1971. С. 103-107.

225. Сулла М.Б., Фихтман С.А. К вопросу применения теории размерностей // Известия вузов. Горный журнал. 1971. - №11. - С. 161-166.

226. Сулла М.Б. Научные основы формирования и нормализации атмосферы при подземной разработке негазовых или малогазовых (по метину) угольных шахт. Дис. .докт. техн. наук. - М., 1982. - 582 с.

227. Тарасов Б.Г. Прогноз газообильности выработок и дегазация шахт. М.: Недра, 1973. - 206 с.

228. Тарасов Б.Г. Анализ влияния сдвижения газоносных массивов на их коллекторские свойства и учет этого влияния при прогнозе и управлении газовыделением. Дис. .докт. техн. наук. - Кемерово, 1969. -446 с.

229. Тарасов В.Г., Колпаков В. А. Газовый барьер угольных шахт. -М.:-Недра, 1976.-200 с.

230. Тимофеев Д.П. Кинетика адсорбции. М.: АН СССР, 1962. -252 с.

231. Тихонов А.П., Самарский А.Л. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1977. - 735 с.

232. Турушев Н.И., Щеголев С.Л. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт // Уголь. 1987. -№ 4. - С. 58-59.

233. Угольная промышленность СССР. М.: Недра, 1985. - Т.2. - 345 с.

234. Управление свойствами и состоянием угольных пластов с цельюборьбы с основными опасностями в шахтах. М.: Недра, 1984.-431 с.

235. Устинов Н.И., Пак B.C. Определение газовыделения из вмещающих пород на глубоких горизонтах// Научные сообщения ИГД им. А.А.Скочинского. Сб. ст./М., 1974. № 143. - С. 46-53.

236. Ушаков К.З. Динамический метод расчета вентиляции угольных шахт// Технология добычи угля подземным способом. Сб. ст./ ЦНИИ-ТЭИугля. М., 1967. - № 2. - С. 37-43.

237. Ушаков К.З. О диффузии динамически активных газов в шахтных вентиляционных потоках// Известия вузов. Горный журнал. 1968. -№ 6. - С. 72-78.

238. Ушаков К.З. Аэромеханика вентиляционных потоков в горных выработках. М.: Недра, 1975. 153 с.

239. Ушаков К.З. О газовой динамике при работе подземных вентиляторов с рециркуляцией// Безопасность труда в промышленности. 1975. - №6. - С. 44-48.

240. Ушаков К.З., Бурлаков A.C., Медведев И.И. Рудничная аэрология. -М.: Недра, 1978.-478 с.

241. Фридман И.С. О давлении газа в угольных пластах// Уголь Украины. 1979. - № 10. - С. 30-39.

242. Христианович С.А., Коваленко Ю.Ф., Об измерении давления газа в угольных пластах// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1988. - № 3. - С. 3-23.

243. Чарный И.А. Подземная гидравлика. М.: Гостехиздат, 1948. -387 с.

244. Чарный И. А. О методах линеаризации нелинейных уравнений теплопроводности// Известия АН СССР. ОТН. 1951. - № 6. - С. 829-838.

245. Шупахина Е.С., Устинов H.H. Газовыделение из отбитого угля// Научные сообщения МГД им. A.A. Скочинского/ Недра. М., 1967. -С. 26.

246. Шашмурин Ю.А. Исследование равномерно распределенных утечек воздуха на апатитовом руднике им. С.М. Кирова/ Проветривание карьеров и рудников с большими зонами обрушения. Сб. ст,/ Наука. -М.-Л., 1966.-С. 48-52.

247. Шашмурин Ю.А. Фильтрационные утечки рудничного воздуха. -Л.: Недра, 1970. 176 с.

248. Щербань А.Н., Цырульников A.C., Бондарь И.И. Методика определения газопроницаемости угольного массива. Киев: АН УССР, 1958. -57 с.

249. Щербанъ А.Н., Цырульников A.C. Газопроницаемость угольных пластов. Киев. /АН УССР, 1958. - 156 с.

250. Эттингер И.Л. Газоемкость ископаемых углей. — М.: Недра, 1966.-223 с.

251. Эйнер Ф.Ф., Штукатурина C.B., Альперович В.Я, Хроматографи-ческое определение коэффициентов диффузии кислорода в поры угля// Химия твердого топлива. 1979. - № 1. - С. 49-53.

252. Ярунин С.А., Бухны Д.И. Расчет газодинамического состояния призабойной части угольного пласта// Вентиляция и газодинамические явления в шахтах. Сб. ст./Новосибирск, 1981. С. 6-12.