автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Разработка метода оценки параметров воздухораспределения для снижения скорости окислительных процессов в выработанном пространстве угольных шахт

На правах рукописи

ГОВОРУХИН Юрий Михайлович

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ СКОРОСТИ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

Специальность 05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность»

(горная промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

2 6 ДПР 2012

Кемерово - 2012

005019729

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет» - ФГБОУ ВПО «СибГИУ»

Научный руководитель —

доктор технических наук, профессор Фрянов Виктор Николаевич

Официальные оппоненты:

Белавенцев Лев Петрович

доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник ОАО «Научный центр ВостНИИ по безопасности работ в горной промышленности»

Попов Валерий Борисович

доктор технических наук, директор ЭО ООО «Центр независимой экспертизы»

Ведущая организация -

ОАО «Объединенная Угольная компания «Южкузбассуголь»

Защита диссертации состоится «10» мая 2012 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета ДМ 520.063.01 при ОАО «Научный центр ВостНИИ по безопасности работ в горной промышленности» по адресу: 650002, г. Кемерово, ул. Институтская, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО «НЦ ВостНИИ». Автореферат разослан 06" (Х-Н-^ЛХ 2012 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета ДМ 520.063.01, д-р техн. наук, проф. Ли Хи ун

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Сложенное из обрушенных блоков и разрыхленных пород основной и непосредственной кровли очистное выработанное пространство угольных шахт представляет собой высокопроницаемую среду. Аэродинамические сопротивления определяют объёмы неконтролируемых потоков воздуха в обрушенной породной среде, которая может содержать значительное количество разрыхленного угля в виде потерь, в частности, при переходе дизъюнктивных нарушений. При определённых условиях и свойствах угля могут начаться окислительные процессы, и при накоплении тепла возможно самовозгорание угля, что зачастую приводит к взрывам как в самом выработанном пространстве, так и в примыкающих к нему горных выработках, последнее сопряжено с тяжкими последствиями.

С процессами самовозгорания угля в выработанном пространстве связан ряд крупных техногенных аварий, произошедших на шахтах юга Кузбасса (ОАО «Шахта «Распадская» ОАО «РУК», филиал «Шахта «Кушеяковская» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь»), Поэтому разработка метода оценки параметров воздухораспределения в выработанном пространстве для выявления зон с опасными аэродинамическими режимами системы «уголь-воздух» и перевода их в неопасную зону за счёт управления фильтрационными потоками воздуха является актуальной научно-технической задачей.

Автор выражает благодарность канд.техн.наук Криволапову В.Г. за методическую помощь в проведении исследований, полезные замечания и ценные советы.

Научная работа выполнена в рамках: Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 20092013 годы» по государственному контракту № П41; договора №32-11 «Локальный контроль состояния горного массива лавы 3-32 филиала «Шахта «Алар-динская» ОАО «Объединённая угольная компания «Южкузбассуголь» на предмет возникновения горных ударов посредством геофизических и сейсмоакусти-ческих наблюдений согласно РД 05-328 и изменений в параграф № 41 ПБ 05618-03».

Объектом исследований являются фильтрационные потоки в выработанном пространстве выемочных участков на пологих пластах угольных шахт.

Предметом исследований являются закономерности фильтрации воздушных потоков в выработанном пространстве.

Целью работы является создание условий для повышения пожарной и промышленной безопасности технологических процессов в угольных шахтах путём разработки метода, обеспечивающего снижение скорости процессов окисления угля в выработанных пространствах.

Идея работы заключается в торможении процесса окисления угля в выработанном пространстве путём выявления зон с опасными аэродинамическими режимами системы «уголь-воздух» и перевода их в неопасную зону за счёт управления фильтрационными потоками воздуха.

Для достижения поставленной цели в рамках данной диссертационной работы сформулированы следующие задачи исследований:

1. Проанализировать состояние и обосновать перспективные методы, обеспечивающие снижение пожарной и промышленной опасности технологических процессов в угольных шахтах.

2. Разработать метод оценки параметров фильтрационных потоков в выработанном пространстве пологих пластов средней мощности шахт Кузбасса.

3. Разработать алгоритм интегрирования модели выработанного пространства в модель шахтной вентиляционной сети для горно-геологических условий пологих пластов средней мощности шахт Кузбасса.

4. Разработать аэродинамический способ торможения процессов окисления угля на основе разработанного метода оценки параметров воздухораспре-деления.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались: сравнительный анализ фактических и расчётных данных состояния рудничной атмосферы на выемочном участке; системный анализ результатов научных исследований предшественников; численное моделирование методом конечных элементов.

Научные положения, выносимые на защиту:

¡.Выработанное пространство является высокопроницаемой средой, характер распределения фильтрационных потоков в которой оказывает существенное влияние на безопасность технологических процессов на выемочном участке.

2. Параметры фильтрационных потоков в выработанном пространстве зависят от характера распределения коэффициента разрыхления горных пород и закономерностей их уплотнения.

3. Модель выработанного пространства, представленная как математически дезинтегрированная среда, в модели шахтной вентиляционной сети позволяет прогнозировать распределение фильтрационных параметров обрушенных пород.

4. Снижение скорости окислительных процессов достигается при использовании разработанного аэродинамического способа торможения процесса окисления угля, включающего прогноз, текущий контроль и управление объёмами фильтрационных потоков.

Научная новизна работы:

-разработан алгоритм анализа результатов мониторинга рудничной атмосферы, отличающийся оперативностью получения информации, обеспечивающий внесение текущих корректировок в модель по мере отработки выемочного столба;

- синтезирован метод оценки параметров фильтрационных потоков в зоне обрушения, отличающийся возможностью его применения в горногеологических и горнотехнических условиях пологих пластов средней мощности Кузбасса, обеспечивающий прогноз распределения фильтрационных потоков в обрушенной среде;

- разработана модель выработанного пространства, отличающаяся возможностью его интегрирования в расчётные схемы воздухораспределения на выемочном участке, обеспечивающая повышение достоверности вентиляционных расчётов;

- сформированы рекомендации по обеспечению аэродинамического способа торможения процесса окисления угля, отличающиеся оптимизированными параметрами проветривания и возможностью прогноза и контроля объёмов фильтрационных потоков в выработанном пространстве.

Отличие от ранее выполненных работ заключается в том, что модель выработанного пространства представлена математически как дезинтегрированная среда, в которой изменяющиеся по мере отработки выемочного столба аэродинамические сопротивления определяются численным методом конечных элементов.

Достоверность научных положений и выводов подтверждается:

- использованием представительного объёма шахтной информации (планы горных работ, проекты вентиляции выемочных участков, стратиграфические колонки геологических скважин, результаты мониторинга шахтной атмосферы в течение 5 месяцев на двух шахтах и пр.);

- развитием и применением сертифицированного авторского программного комплекса «Геомеханика» посредством разработки и реализации подпрограммы «Аэродинамика».

Личный вклад автора состоит в:

- разработке и реализации методики исследования, анализе и обобщении результатов мониторинга шахтной атмосферы по филиалам «Шахта «Абашев-ская» и «Шахта «Осинниковская» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь»;

-синтезе алгоритма расчёта аэродинамических сопротивлений выработанного пространства для горно-геологических и горнотехнических условий пологих пластов средней мощности Кузбасса;

-разработке подпрограммы «Аэродинамика» в целях адаптации авторского программного комплекса «Геомеханика» для прогноза проницаемости выработанного пространства;

-установлении возможности управления фильтрационными потоками воздуха в выработанном пространстве для предупреждения окислительных процессов угля.

Научное значение работы состоит в развитии теоретических основ, создании алгоритма, модели и компьютерной программы для оценки численных

параметров фильтрации воздушных потоков через дезинтегрированную среду выработанного пространства.

Практическое значение работы заключается в том, что результаты исследований позволяют:

- адаптировать модели выработанных пространств к конкретным условиям и повысить достоверность вентиляционных расчётов;

- использовать полученный метод прогноза параметров фильтрационных потоков: в программных комплексах по расчёту воздухораспределения (например «Вентиляция») и для расчёта воздухораспределения только в выработанном пространстве, например с помощью офисных программ (OpenOfflce.org Cale, Microsoft Office Excel);

-интегрировать модель выработанного пространства в математическую модель шахтной вентиляционной сети;

-разрабатывать аэродинамические способы торможения процесса окисления угля, обеспечивающие повышение пожарной и промышленной безопасности на угольных предприятиях.

Реализация работы. Результаты исследований приняты для реализации в учебном процессе Сибирского государственного индустриального университета. Алгоритм метода оценки аэродинамических параметров использован в программном комплексе «Вентиляция».

Апробация работы. Основные выводы и результаты научной работы доложены и обсуждены на Международной конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (Новокузнецк, 2008 г.), Международной научно-практической конференции «Наукоёмкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» (Новокузнецк, 2010-2011 гг.), Региональной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы добычи и переработки угля в Кузбассе» (Новокузнецк, 2010 г.), Международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности» (Кемерово, 2011 г.).

Публикации.

По исследуемой теме автором опубликовано 10 печатных работ (3 из них в изданиях, рекомендованных ВАК РФ), отражающих основное содержание диссертационной работы.

Структура и объём работы.

Работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, изложена на 126 страницах, содержит 56 рисунков, 9 таблиц, список литературы из 116 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Изучению геомеханических процессов при отработке выемочного столба и процессов фильтрации воздуха через обрушенную среду выработанного пространства посвятили свои работы известные отечественные учёные: ф.А. Абрамов, С.Г. Авершин, Л.П. Белавенцев, A.A. Борисов, Е.И. Глузберг, Н.Ф. Гращенков, Е.П. Евтушенко, В.Г. Игишев, Н.О. Каледина, A.M. Карпов, Ф.С. Клебанов, В.А. Колмаков, Г.Н. Кузнецов, С.Т. Кузнецов, Н.И. Линденау, В.М. Маевская, И.Д. Мащенко, А.Ф. Милетич, В.И. Мурашев, A.A. Мясников, Д.Ю. Палеев, Г.Я. Полевщиков, И.М. Печук, В.Б. Попов, Л.А. Пучков, В.Д. Слесарев, Г.Г. Стекольщиков, Б.Г. Тарасов, A.M. Тимошенко, К.З. Ушаков и др.

Содержание диссертационной работы представлено в автореферате в последовательности защищаемых научных положений.

1. Выработанное пространство является высокопроницаемой средой, характер распределения фильтрационных потоков в которой оказывает существенное влняние на безопасность технологических процессов на выемочном участке.

Для оценки влияния выработанного пространства на вентиляционные процессы выемочного участка проведены сбор, анализ и обобщение результатов мониторинга параметров шахтной атмосферы (системы АСКУ Davis Derby) филиалов «Шахта «Абашевская» и «Шахта «Осинниковская» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь». Влияние обрушенной среды на состояние рудничной атмосферы рассмотрено на примере метана. Сравнение фактических и расчётных значений объёмного расхода метана, полученных по «Инструкции по применению схем проветривания выемочных участков угольных шахт с изолированным отводом метана из выработанного пространства с помощью газоотсасывающих установок» (далее «Инструкция...»), представлено на рисунке 1.

Как видно из рисунка 1, фактические максимальные объёмные расходы метана на газоотсасывающих установках, т.е. метановыделение в выработанное пространство из пластов-спутников, газоносных вмещающих горных пород и отрываемой части метановоздушной смеси из очистного забоя, больше расчётных, что подтверждает существенное влияние распределения фильтрационных потоков на состояние промышленной безопасности технологических процессов.

Выработанное пространство - это составная часть шахтной вентиляционной сети действующей шахты, оно имеет аэродинамическую связь с горными выработками выемочного участка, поэтому его необходимо интегрировать в модель шахтной вентиляционной сети в целях:

- прогноза, текущего контроля объёмов фильтрационных потоков в обрушенной среде;

-выявления зон с опасными аэродинамическими режимами системы «уголь-воздух»;

- разработки различных горнотехнических решений для снижения скорости окислительных процессов.

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Время отработки выемочного столба, сутки

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 1213141516171819202122232425262728293031

Время отработки выемочного столба, сутки

Рисунок 1 - Сравнение расчётной и фактической абсолютной метанообиль-ности: а - выемочный участок 16-17 филиала «Шахта «Абашевская»; б - выемочный участок 1-1-5-6 бис филиала «Шахта «Осинниковская»; 1 - фактический расход метана на газоотсасывающих установках; 2 - расчётное газовыделение в выработанное пространство, полученное по «Инструкции...»; 3 — фактический расход метана на исходящей струе, соответствующий максимальному расходу метана на газоотсасывающих установках; 4 — расчётное газовыделение в очистную выработку (исходящая струя), полученное по «Инструкции...»

2. Параметры фильтрационных потоков в выработанном пространстве зависят от характера распределения коэффициента разрыхления горных пород и закономерностей их уплотнения.

Фильтрационные потоки в обрушенных горных породах описываются общеизвестными уравнениями турбулентной фильтрации, которые для случая прямолинейного движения по осям х, у, г в декартовой системе координат приводятся к общепринятому виду двучленного закона сопротивления:

(1)

дР дх

к I 1 1

ар az

f|U|

где Р - давление газа, Па; р - плотность воздуха, кг/м3; их, иу, иг - проекции вектора фильтрационной скорости газа и на оси декартовой системы координат, м/с; // - коэффициент динамической вязкости газа, Па с; к - коэффициент проницаемости пород, м2; 1 - коэффициент макрошероховатости, м.

Для расчёта коэффициента проницаемости обрушенных и деформированных пород выбрана модель фиктивной породы, сложенной из «кубов с шероховатыми гранями» (Б.Г. Тарасов - И.Д. Мащенко). В этом случае коэффициент проницаемости определяется по формуле

(2

к = 3,2 di -104 •

+ odU\

(2)

иг '

где к - коэффициент проницаемости пород, Д (1 Д - 0,9869-10 м ); ¡1, - параметр, характеризующий размеры отдельностей среды, мм; т0 - начальная пористость вмещающих пород, доли ед.; ^ - величина деформации, принятая со

знаком «+» при расширении и со знаком «-» при сжатии среды.

В работе принято, в целях определения коэффициента проницаемости в

зоне обрушения горных пород вместо деформаций ^ использовать разность

где кр - коэффициент разрыхления, в связи с тем, что при обрушении

породы разламываются на отдельные куски, хаотически расположенные относительно друг друга, со сравнительно значительными объёмами пустого пространства в местах «гребней».

Коэффициент макрошероховатости рассчитан по формуле М.Д. Милли-онщикова:

/= Ё. (3)

\т>

где к - коэффициент проницаемости пород, м2; щ - пористость деформированной среды, доли ед.

U =

4+4.£ дР

к к1 1 дх

дР sgn—-ах

(4)

где к - коэффициент проницаемости пород, м2.

Так как при дальнейшем ведении очистных работ процесс сдвижения массива продолжается и происходит уплотнение обрушенных и разрыхленных пород, то для расчёта адекватных аэродинамических сопротивлений необходима оценка коэффициента уплотнения.

3. Модель выработанного пространства, представленная как математически дезинтегрированная среда, в модели шахтной вентиляционной сети позволяет прогнозировать распределение фильтрационных параметров обрушенных пород.

Для определения коэффициентов проницаемости и макрошероховатости обрушенной среды проведено численное моделирование геомеханических процессов, происходящих в углепородном массиве по мере отработки выемочного столба, в целях расчёта коэффициентов остаточной прочности, разрыхления и уплотнения (принят авторский программный комплекс «Геомеханика»). Указанная программа адаптирована для выработанного пространства как объекта исследования в филиалах ОАО «ОУК «Южкузбассуголь» - «Шахта «Осинни-ковская» и «Шахта «Абашевская».

Математическое моделирование осуществлено для условий выемочного участка 16-17 филиала «Шахта «Абашевская». В связи с тем, что программный комплекс «Геомеханика» решает двухмерную задачу, то при моделировании для оценки поведения горных пород рассмотрено два главных сечения зоны сдвижения (по линии движения (а) и перпендикулярное линии движения очистного забоя (б), как показано на рисунке 2).

Для подготовки исходных данных, характеризующих горногеологические параметры, выбрано восемь разведочных скважин, расположенных в пределах, а также в непосредственной близости от выемочного участка 16-17 филиала «Шахта «Абашевская». Интерполирование данных скважин позволило получить детальное строение углевмещающей толщи и составить стратиграфические колонки для каждого из главных сечений зоны сдвижения.

При моделировании процессов обрушения в программном комплексе «Геомеханика» сделано допущение, что при прогибе слоев горных пород и достижении ими предела упругости происходит упруго-пластическое разрушение.

В качестве критерия для установления шага обрушения пород использован коэффициент остаточной прочности, который определяется как отношение паспортной прочности к новой в деформированном массиве. Согласно рекомендациям A.A. Борисова, при потере породами прочности более чем на 20 % происходит их разрушение.

Моделирование осуществлялось с шагом суточного подвигания очистного забоя. По результатам моделирования определены шаги обрушения каждого слоя пород кровли, которые формируют зону обрушения (рисунки 3-5). На рисунке 3 граница зоны с коэффициентом остаточной прочности пород меньшим 0,8 обозначена пунктирной линией. На рисунке 5 серым цветом выделена область изменения коэффициента остаточной прочности.

б

Рисунок 2 - Главные сечения зоны сдвижения (а - по линии движения очистного забоя, б - перпендикулярное линии движения очистного забоя); 1 - очистной забой; 2 - конвейерный штрек; 3 - погашенная часть конвейерного штрека; 4 -вентиляционный штрек; 5 - сохраняемая часть вентиляционного штрека; 6 - монтажная камера; 7 - направление подвигания очистного забоя; в - плоскость пласта; Ьоп - ширина зоны опорного горного давления

0) а я ч 5 &

к

о У

с ©

ь- «

я о

а ж

к л

Рисунок 3 - Распределение коэффициента остаточной прочности по главному сечению зоны сдвижения по линии движения очистного забоя при длине выработанного пространства 29,3 м, положение очистного забоя -370,7 м (пунктирная линия - изолиния с коэффициентом остаточной прочности 0,8); 1 - выработанное пространство; 2 - направление подвигания очистного забоя

1

-420 -410 -400 -390 -380 -370 -360

Расстояние от начала координат по горизонтальной оси, м

------------—------Л—— 1

</

А 1(

у/у /У /У 1

Шаг 9,3 м 1Ш Мм! (1

У'/ Шаг 5,8 м й ... П 7.Ум . 1Ш«|«| 1

, 1 ~ 1 13,6 м (.11 3,М!Ш®Ш-м| I

_ \ \ш \Шаг 2,3 м 0,6 м | лУ ~ \

Рисунок 4 - Последовательность обрушения подслоев мелкозернистого алевролита при длине выработанного пространства 29,3 м: римскими цифрами обозначена последовательность обрушения каждого подслоя, арабскими - шаг обрушения (главное сечение зоны сдвижения по линии движения очистного забоя); 1 - направление подвигания очистного забоя

н ж «

1) я я к

•е--е-

<П

о

1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00

о о

о

о.

о <ч

о о

О ГО

оо оГ (Ч м

о тг г— о т 'о

Длина выработанного пространства, м Рисунок 5 - Изменение коэффициента остаточной прочности пород 1-го подслоя кровли при длине выработанного пространства 29,3 м для главного сечения зоны сдвижения по линии движения очистного забоя

На основе анализа проведённых исследований процессов разрыхления принят максимальный коэффициент разрыхления ^ для пластов средней мощности (таблица 1).

Таблица 1 - Максимальный коэффициент разрыхления кр ^ при обруше-

Вынимаемая мощность пласта, м Максимальный коэффициент разрыхления при обрушении

1,2 ... 2,0 1,8

2,0 ... 3,0 2,0

3,0... 3,5 2,1

В качестве критерия для определения границы между зоной обрушения и зоной трещин и разломов для условий выемочного участка 16-17 филиала «Шахта «Абашевская» выбран коэффициент разрыхления 1,1. В связи с тем, что основные фильтрационные потоки происходят в зоне обрушения горных пород, рассматривать вышележащий массив нет необходимости. Принято, что коэффициент разрыхления плавно уменьшается со снижением высоты обрушения по линейной зависимости (таблица 2).

Таблица 2 - Рассчитанное по линейной зависимости распределение коэффициента разрыхления кр в зоне обрушения для условий Кузбасса

Отношение свободного пространства к мощности обрушившегося слоя Ас / т06ра Коэффициент разрыхления кр

ПРИ^«=1>8 ПРИ *Рт«=2>° ПРИ

2,3 и более 1,8 2,0 2,1

1,5...2,29 1,65 1,8 1,9

0,75... 1,49 1,4 1,5 1,5

0,5...0,74 1,2 1,3 1,3

0,2...0,49 1,15 1,15 1,2

до 0,19 Примечание: - свободное прост 1,1 гранство, м; - 1,1 мощность обрушив 1,1 шегося слоя, м.

Свободное пространство Нс после обрушения первого слоя пород кровли определено по следующей формуле:

К -т^ \кр -1), (5)

где теыл и - вынимаемая мощность пласта, м.

По результатам моделирования высота зоны обрушения для условий выемочного участка 16-17 филиала «Шахта «Абашевская» составила 6,85 м, т.е. 3,87 (рисунок 6).

ч

* §

| §

к § я

-9- к

3

о ^

« 3

а,

8 о.

Расстояние от почвы пласта, м Рисунок 6 - Изменение коэффициента разрыхления пород в зоне обрушения для условий выемочного участка 16-17 филиала «Шахта «Абашевская»

Продолжительность уплотнения обрушенных горных пород приравнена к продолжительности активной стадии процесса сдвижения массива. Максимальная деформация, которая произойдёт с разрыхленными породами при уплотнении, по результатам исследований отечественных учёных Аверши-наС.Г., Борисова A.A., Кузнецова Г.Н., Кузнецова С.Т., Мурашева В.И., определена из формулы

где кр - коэффициент разрыхления, доли ед.

В работе принято, что зона сдвижения массива формируется в виде эллипсоида и уплотнение разрыхленных пород в зоне обрушения начинается после обрушения её верхнего слоя (рисунок 7).

шагов обрушения верхнего слоя зоны обрушения: I, II, ..., п - шаги обрушения налегающей плиты (на основе рекомендаций А.А. Борисова и В.И. Мурашева)

Для повышения точности при прогнозе распределения проницаемости и макрошероховатости в пределах зоны обрушения принято несколько дополнительных поперечных сечений, что позволяет осуществить также переход от двухмерной модели к объёмной (рисунок 8).

Рисунок 8 - Размещение сечений расчётной модели для расчёта аэродинамических параметров обрушенной среды

а - главное сечение зоны сдвижения по линии движения очистного забоя; б - главное сечение зоны сдвижения, перпендикулярное линии движения очистного забоя; в - плоскость пласта; 52, 5„ - поперечные сечения; 1 - очистной забой; 2 - конвейерный штрек 16-17; 3 - вентиляционный штрек 16-17; 4 - направление подвигания очистного забоя

На языке программирования Фортран 90 разработан дополнительный программный модуль «Аэродинамика», интегрированный в комплекс «Геоме-

ханика», для расчёта коэффициентов проницаемости к и макрошероховатости I (рисунки 9-11).

С_

3

г 4-

Вьшолнение 1-го модуля программы "Геомеханика" (Ввод исходных данных, дискретизация на конечные элементы)

Выполнение 2-го модуля программы "Геомеханика" (Решение упругой статической задачи)

Выполнение программного модуля "Аэродинамика" (Реализация разработанного метода оценки параметров воздухораспределения)

Запись результатов счёта

3

Рисунок 9 - Укрупнённая блок-схема работы пакета программ, включающего комплекс «Геомеханика» и интегрированный в него модуль «Аэродинамика»

С^ оо

Длина выработанного пространства, м

Рисунок 10 - Изменение коэффициента разрыхления для выработанного пространства длиной 404 м (0,3 м от почвы пласта, главное сечение зоны сдвижения по линии движения очистного забоя): 1 - монтажная камера; 2 - очистной забой

Длина выработанного пространства, м

Рисунок 11 — Изолинии коэффициента проницаемости уплотнённых горных пород в выработанном пространстве выемочного участка 16-17 (0,3 м от почвы пласта):

1 - очистной забой; 2 - пространство за секциями механизированной крепи; 3 - частично сохранённый вентиляционный штрек; 4 - погашенный конвейерный штрек; 5 - монтажная камера; 6 - направление подвигания очистного забоя

На рисунке 11 расстояние между изолиниями проницаемости по длине выработанного пространства отражает динамику подвигания очистного забоя в течение отработки выемочного столба.

4. Снижение скорости окислительных процессов достигается при использовании разработанного аэродинамического способа торможения процесса окисления угля, включающего прогноз, текущий контроль и управление объёмами фильтрационных потоков.

Одним из факторов, обуславливающих развитие процесса окисления угля в выработанных пространствах, являются утечки воздуха. По данным исследований, проведённых в МГГУ, пожароопасные скорости фильтрации находятся в пределах от МО"5 до МО"3 м/с. По данным НЦВостНИИ, пожароопасными являются утечки воздуха от 0,1 до 0,9 мэ/(мин- м2), при этом наиболее благоприятные условия процесса окисления создаются при притоке воздуха от 0,3 до 0,6 м3/(мин-м2). Пожароопасные значения фильтрационных скоростей зависят от ряда факторов и должны определяться с учётом конкретных горногеологических условий.

В качестве аэродинамического способа торможения процесса окисления угля в случае, если пласт склонен к самовозгоранию, а также при больших скоплениях угля предложено использование разработанного метода оценки па-

раметров воздухораспределения в выработанном пространстве для принятия технологических решений, позволяющих снизить скорость фильтрации в обрушенной среде на участках с большими потерями угля. Например, для обоснования применения многоштрековой подготовки выемочных полей.

Предлагается использовать рассчитанные значения коэффициентов проницаемости и макрошероховатости обрушенной среды (комплекс «Геомеханика»): в программных комплексах по моделированию процессов воздухораспределения в шахтных вентиляционных сетях (программа «Вентиляция»); для определения параметров воздухораспределения в выработанном пространстве (офисные программы OpenOffice.org Cale, Microsoft Office Excel).

По результатам расчёта в OpenOffice.org Cale определены значения скоростей фильтрации в выработанном пространстве для комбинированной схемы проветривания:

- при одноштрековой подготовке выемочного столба (рисунки 12, И а);

- при многоштрековой подготовке выемочного столба (рисунки 13, 14 б).

0.0054 0.005 0.0046 0.0042 0.0038 0.0034 0.003 0.0026 0.0022 0.001В 0.0014 0.001 0.0006 0.0002

150 200 250 300 350 400

S

s

и

св а. н л и s

л

8 о а, о к CJ

Длина выработанного пространства, м Рисунок 12 - Изолинии скорости фильтрации воздуха в выработанном пространстве для комбинированной схемы проветривания при одноштрековой подготовке выемочного столба:

1 - очистной забой; 2 - пространство за секциями механизированной крепи; 3 - частично сохранённый вентиляционный штрек; 4 - погашенный вентиляционный штрек; 5 - монтажная камера; 6 - направление подвигания очистного забоя; 7 - область выработанного пространства с большими потерями угля (рисунок 14 а)

Как видно из рисунков 12-14, скорости фильтрации в обрушенной среде в области концентрированных потерь угля (дизъюнктивное нарушение) могут быть снижены при использовании различных горнотехнических решений для управления воздушными потоками в выработанном пространстве.

о

О 50 100

Рисунок 14 - Изолинии скорости фильтрации воздуха (м/с) в области выработанного пространства с большими потерями угля (дизъюнктивное нарушение) для комбинированной схемы проветривания:

а - при одноштрековой подготовке; б - при многоштрековой подготовке

Й м н о 03

0.0042 0.0038 0.0034 0.003 0.0026 0.0022 0.0018 0.0014 0.001 0.0006 0.0004 0.0002 0.00005

Длина выработанного пространства, м Рисунок 13 - Изолинии скорости фильтрации воздуха в выработанном пространстве для комбинированной схемы проветривания при многоштрековой подготовке выемочного столба:

1 — очистной забой; 2 - пространство за секциями механизированной крепи; 3 - монтажная камера; 4 — фланговая газодренажная выработка; 5 - частично сохранённый вентиляционный штрек; 6 - параллельный штрек; 7 - погашенный вентиляционный штрек; 8 - направление подвигания очистного забоя; 9 - область выработанного пространства с большими потерями утля (рисунок 14 б)

Результаты исследований для выработанного пространства выемочного участка 16-17 филиала «Шахта «Абашевская» проверены на сходимость со значениями, полученными по результатам ранее проведённых научных работ для

аналогичных условий пласта Питсбург Аппалачского угольного бассейна, подтверждёнными эмпирически (таблица 3).

Таблица 3 - Сравнение значений коэффициентов проницаемости обрушенной среды при максимальном коэффициенте разрыхления_

Параметр Выемочный участок 16-17 Пласт Питсбург

Вынимаемая мощность пласта, м 1,77 1,80

Максимальный коэффициент разрыхления, доли ед. 1,80 1,75

Максимальный коэффициент проницаемости, Д 841 1000

Относительная погрешность, % 15,9

Таким образом, применение разработанного метода оценки параметров воздухораспределения при известных пожароопасных скоростях фильтрации позволяет на стадии разработки паспорта выемочного участка, а также в течение отработки выемочного столба управлять объёмами фильтрационных потоков в выработанном пространстве в целях снижения скорости окислительных процессов на участках с большими потерями угля.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой изложено решение актуальной научно-технической задачи по разработке метода оценки параметров воздухораспределения в выработанном пространстве для выявления зон с опасными аэродинамическими режимами системы «уголь-воздух» и перевода их в неопасную зону за счёт управления фильтрационными потоками воздуха, что обеспечивает повышение безопасности горных работ и имеет существенное значение для угольной отрасли.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации сводятся к следующему:

1. Распределение воздушных потоков в выработанном пространстве оказывает существенное влияние на состояние промышленной безопасности технологических процессов на выемочном участке, что подтверждается данными мониторинга шахтной атмосферы. Максимальный фактический расход метана на газоотсасывающих установках для условий экспериментального выемочного участка 16-17 филиала «Шахта «Абашевская» в течение суток составил 80 м3/мин при расчётном значении, без учёта влияния распределения воздушных потоков в выработанном пространстве, - 50 м /мин.

2. Синтезирован алгоритм расчёта аэродинамических сопротивлений обрушенной среды выработанного пространства, учитывающий закономерности распределения фильтрационных потоков с учётом коэффициентов разрыхления и уплотнения, позволяющий численно моделировать воздушные потоки для горнотехнических и горно-геологических условий пологих пластов средней

мощности Кузбасса. Разработанный алгоритм может использоваться как инструмент для управления объёмами и направлениями фильтрации в обрушенной среде.

3. Математическая модель выработанного пространства представлена как дезинтегрированная среда, в которой параметры воздухораспределения изменяются во времени и пространстве отрабатываемого выемочного столба и определяются численным методом конечных элементов, для чего принят авторский программный комплекс «Геомеханика».

4. Синтезирована методика расчёта изменения коэффициента разрыхления по высоте зоны обрушения. Для условий выемочного участка 16-17 филиала «Шахта «Абашевская» установлен максимальный коэффициент разрыхления 1,8, который уменьшается до 1,1 при переходе в зону трещин и разломов. По результатам расчёта высота зоны обрушения составила 6,85 м, т.е. 3,87»!„„„„, где твш1м — вынимаемая мощность пласта, м.

5. Разработан программный модуль «Аэродинамика», интегрированный в комплекс «Геомеханика», на выходе из которого получены данные о распределении коэффициентов проницаемости и макрошероховатости в зоне обрушения. По результатам численного моделирования для условий выемочного участка 16-17 филиала «Шахта «Абашевская» максимальный коэффициент проницаемости обрушенной среды выработанного пространства составил 841 Д при коэффициенте разрыхления 1,8. Сходимость с ранее полученными максимальными значениями проницаемости для аналогичных условий составила 15,9 %.

6. Обоснована возможность использования значений выходных данных модуля «Аэродинамика» в программных комплексах («Вентиляция»), а также в офисных программах (OpenOffice.org Cale, Microsoft Office Excel) для расчёта воздухораспределения в выработанном пространстве. Таким образом, внедрение результатов исследований позволяет на стадии разработки паспорта выемочного участка, а также в течение отработки выемочного столба прогнозировать и осуществлять текущий контроль направлений и объёмов потоков воздуха.

7. Применение разработанного метода оценки параметров воздухораспределения в выработанном пространстве обеспечивает снижение скорости окислительных процессов в обрушенной породной среде за счёт выявления зон с опасными аэродинамическими режимами системы «уголь-воздух» и перевода их в неопасную зону.

Основные положения и результаты диссертации опубликованы

в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определённых Высшей аттестационной комиссией РФ:

1. Говорухин, Ю.М. Методология моделирования фильтрации газовоздушных смесей в выработанном пространстве выемочного участка / Ю.М. Говорухин, А.Н. Домрачев, В.Г. Криволапов, Д.Ю. Палеев, М.Ю. Балаганский // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. -2011.-№ 1.-С. 72-76.

2. Говорухин, Ю.М. Сравнительная оценка фактического и проектного метановыделения в выработанное пространство угольных шахт / Ю.М. Говорухин, В.Г. Криволапов, Д.Ю. Палеев, А.Н. Кнышенко // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2010. — № 1. - С. 27 -30.

3. Криволапов, В.Г. Проектная и фактическая эффективность дегазации на высокогазоносных шахтах / В.Г. Криволапов, Ю.М. Говорухин, Д.Ю. Палеев // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2009. - №1. - С. 48 - 53.

в прочих изданиях и материалах конференций:

4. Фрянов, В.Н. Исследование влияния дизъюнктивных нарушений на эффективность дегазации угольных пластов / В.Н. Фрянов, В.Г. Криволапов, О.В. Фрянова, Ю.М. Говорухин, O.A. Петрова // Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности: труды международной научно-практической конференции. - Кемерово, 2011. - С. 64 - 69.

5. Методика расчёта технических возможностей шахты по вентиляции: метод, рек. / сост.: В.Г. Криволапов, Ю.М. Говорухин, Вал.В. Сенкус. - Новокузнецк: СибГИУ, 2011. - 58 с.

6. Говорухин, Ю.М. Методика разработки исходных данных для моделирования геомеханических процессов, происходящих в выработанном пространстве / Ю.М. Говорухин // Наукоёмкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. - Новокузнецк: СибГИУ, 2011. - С. 112 - 115.

7. Говорухин, Ю.М. О возможности моделирования газодинамических процессов в выработанном пространстве выемочного участка / Ю.М. Говорухин // Проблемы и перспективы добычи и переработки угля в Кузбассе: Труды I региональной научно-практической конференции. - Новокузнецк: СибГИУ, 2010. - С.86 — 89.

8. Говорухин, Ю.М. К вопросу об управлении газовыделением выемочного участка / Ю.М. Говорухин, В.Г. Криволапов // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов; под общей ред. В.Н. Фрянова. -Новокузнецк: СибГИУ, 2010.-С. 396-399.

9. Говорухин, Ю.М. Направление исследований на кафедре разработки пластовых месторождений по повышению безопасности ведения горных работ / Ю.М. Говорухин, В.Г. Криволапов, К.Д. Лукин, Ю.А. Векслер // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: под общей ред. В.Н. Фрянова. - Новокузнецк: СибГИУ, 2010. - С. 444 - 448.

10. Криволапов, В.Г. Возможность использования шахтного оборудования для прогнозирования газодинамических явлений при неравномерном под-вигании очистного забоя / В.Г. Криволапов, Ю.М. Говорухин // Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых: сб. науч. ст. - Вып. 1. - Новокузнецк: СибГИУ, 2008. - С. 128 - 133.

Подписано в печать «2» апреля 2012 г. Формат 60x84/16. Бумага белая писчая. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 80 экз. Заказ № 2 2012 г. ОАО «НЦ ВостНИИ», 650002, г. Кемерово, ул. Институтская, 3. Типография ОАО «НЦ ВостНИИ», 650002, г. Кемерово, ул. Институтская, 3

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОЦЕНКЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В

ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ

1.1 Обоснование актуальности разработки метода оценки параметров воздухораспределенпя для снижения скорости окислительных процессов в выработанном пространстве

1.2 Анализ и оценка перспективных направлений исследований аэродинамики выработанного пространства и условий возникновения окислительных процессов в обрушенной породной среде

1.2.1 Анализ результатов исследований аэродинамики выработанных пространств

1.2.2 Анализ результатов исследований процессов окисления потерь угля в выработанных пространствах

1.3 Анализ результатов исследований геомеханических процессов в выработанном пространстве

1.3.1 Характер процессов сдвижения массива горных пород при ведении очистных работ

1.3.2 Разрыхление горных пород кровли при обрушении

1.3.3 Уплотнение обрушенных горных пород

1.4 Анализ результатов научно-исследовательских работ по моделированию процессов фильтрации в выработанном пространстве выемочного участка

1.4.1 Отечественный опыт моделирования процессов фильтрации в выработанном пространстве

1.4.2 Зарубежный опыт моделирования процессов фильтрации в выработанном пространстве

ВЫБОР И АДАПТАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ И АЭРОГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ

2.1 Оценка методик расчёта аэродинамических сопротивлений и утечек воздуха через выработанное пространство по действующим нормативным документам

2.2 Оценка алгоритмов расчёта аэродинамических параметров выработанного пространства

2.2.1 Алгоритмы расчёта аэродинамических сопротивлений выработанного пространства

2.2.2 Алгоритмы расчёта коэффициентов проницаемости и макрошероховатости

2.3 Выбор и адаптация математических моделей геомеханических и аэрогазодинамических процессов в выработанном пространстве

2.3.1 Существующие математические модели рассматриваемых процессов

2.3.2 Адаптация программного обеспечения численного моделирования геомеханических процессов

2.3.3 Адаптация программного обеспечения численного моделирования аэрогазодинамических процессов

2.4 Выбор шахт для проведения исследований и их характеристика

2.4.1 Выбор шахт для проведения исследований

2.4.2 Характеристика выбранных шахт

2.5 Планирование эксперимента и обработка исходных данных. Оценка влияния выработанного пространства на вентиляционные процессы выемочного участка 59 2.5.1 Краткая характеристика автоматизированной системы диспетчерского контроля и управления горным предприятием Davis Darby

2.5.2 Расположение датчиков контроля на выемочном участке и их характеристики

2.5.3 Обработка полученных данных 64 Выводы 66 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ

3.1 Адаптация программного комплекса «Геомеханика» к задачам исследования

3.2 Моделирование геомеханических процессов при отработке выемочного участка

3.2.1 Расчёт и оценка шагов обрушения основной и непосредственной кровли по существующим методикам

3.2.2 Моделирование процессов обрушения пород кровли численными методами

3.3 Алгоритм расчёта изменения коэффициента разрыхления в зоне обрушения

3.4 Уплотнение горных пород в зоне обрушения

3.5 Алгоритм перехода от двумерной задачи к трёхмерной

3.6 Программный модуль расчёта аэродинамических параметров зоны обрушения

3.7 Результаты расчёта аэродинамических параметров выработанного пространства

Выводы

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СНИЖЕНИЮ СКОРОСТИ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ

4.1 Импорт аэродинамических сопротивлений выработанного пространства в программу «Вентиляция»

4.2 Аэродинамический способ торможения процессов окисления угля. Расчёт скорости фильтрации воздуха в выработанном пространстве

4.3 Рекомендации по использованию результатов исследований 109 Выводы

Актуальность работы. Сложенное из обрушенных блоков и разрыхленных пород основной и непосредственной кровли очистное выработанное пространство угольных шахт представляет собой высокопроницаемую среду. Аэродинамические сопротивления определяют объёмы неконтролируемых потоков воздуха в обрушенной породной среде, которая может содержать значительное количество разрыхленного угля в виде потерь, в частности, при переходе дизъюнктивных нарушений. При определённых условиях и свойствах угля могут начаться окислительные процессы, и при накоплении тепла возможно самовозгорание угля, что зачастую приводит к взрывам как в самом выработанном пространстве, так и в примыкающих к нему горных выработках, последнее сопряжено с тяжкими последствиями.

С процессами самовозгорания угля в выработанном пространстве связан ряд крупных техногенных аварий, произошедших на шахтах юга Кузбасса (ОАО «Шахта «Распадская» ОАО «РУК», филиал «Шахта «Кушеяков-ская» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь»). Поэтому разработка метода оценки параметров воздухораспределения в выработанном пространстве для выявления зон с опасными аэродинамическими режимами системы «уголь-воздух» и перевода их в неопасную зону за счёт управления фильтрационными потоками воздуха является актуальной научно-технической задачей.

Автор выражает благодарность канд.техн.наук Криволапову В.Г. за методическую помощь в проведении исследований, полезные замечания и ценные советы.

Научная работа выполнена в рамках: Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 20092013 годы» по государственному контракту № П41; договора №32-11 «Локальный контроль состояния горного массива лавы 3-32 филиала «Шахта «Алардинская» ОАО «Объединённая угольная компания «Южкузбассуголь» на предмет возникновения горных ударов посредством геофизических и сейсмоакустических наблюдений согласно РД 05-328 и изменений в параграф № 41 ПБ 05-618-03».

Объектом исследований являются фильтрационные потоки в выработанном пространстве выемочных участков на пологих пластах угольных шахт.

Предметом исследований являются закономерности фильтрации воздушных потоков в выработанном пространстве.

Целью работы является создание условий для повышения пожарной и промышленной безопасности технологических процессов в угольных шахтах путём разработки метода, обеспечивающего снижение скорости процессов окисления угля в выработанных пространствах.

Идея работы заключается в торможении процесса окисления угля в выработанном пространстве путём выявления зон с опасными аэродинамическими режимами системы «уголь-воздух» и перевода их в неопасную зону за счёт управления фильтрационными потоками воздуха.

Для достижения поставленной цели в рамках данной диссертационной работы сформулированы следующие задачи исследований:

1. Проанализировать состояние и обосновать перспективные методы, обеспечивающие снижение пожарной и промышленной опасности технологических процессов в угольных шахтах.

2. Разработать метод оценки параметров фильтрационных потоков в выработанном пространстве пологих пластов средней мощности шахт Кузбасса.

3. Разработать алгоритм интегрирования модели выработанного пространства в модель шахтной вентиляционной сети для горно-геологических условий пологих пластов средней мощности шахт Кузбасса.

4. Разработать аэродинамический способ торможения процессов окисления угля на основе разработанного метода оценки параметров воздухорас-пределения.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались: сравнительный анализ фактических и расчётных данных состояния рудничной атмосферы на выемочном участке; системный анализ результатов научных исследований предшественников; численное моделирование методом конечных элементов.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Выработанное пространство является высокопроницаемой средой, характер распределения фильтрационных потоков в которой оказывает существенное влияние на безопасность технологических процессов на выемочном участке.

2. Параметры фильтрационных потоков в выработанном пространстве зависят от характера распределения коэффициента разрыхления горных пород и закономерностей их уплотнения.

3. Модель выработанного пространства, представленная как математически дезинтегрированная среда, в модели шахтной вентиляционной сети позволяет прогнозировать распределение фильтрационных параметров обрушенных пород.

4. Снижение скорости окислительных процессов достигается при использовании разработанного аэродинамического способа торможения процесса окисления угля, включающего прогноз, текущий контроль и управление объёмами фильтрационных потоков.

Научная новизна работы:

-разработан алгоритм анализа результатов мониторинга рудничной атмосферы, отличающийся оперативностью получения информации, обеспечивающий внесение текущих корректировок в модель по мере отработки выемочного столба;

-синтезирован метод оценки параметров фильтрационных потоков в зоне обрушения, отличающийся возможностью его применения в горногеологических и горнотехнических условиях пологих пластов средней мощности Кузбасса, обеспечивающий прогноз распределения фильтрационных потоков в обрушенной среде;

- разработана модель выработанного пространства, отличающаяся возможностью его интегрирования в расчётные схемы воздухораспределения на выемочном участке, обеспечивающая повышение достоверности вентиляционных расчётов;

-сформированы рекомендации по обеспечению аэродинамического способа торможения процесса окисления угля, отличающиеся оптимизированными параметрами проветривания и возможностью прогноза и контроля объёмов фильтрационных потоков в выработанном пространстве.

Отличие от ранее выполненных работ заключается в том, что модель выработанного пространства представлена математически как дезинтегрированная среда, в которой изменяющиеся по мере отработки выемочного столба аэродинамические сопротивления определяются численным методом конечных элементов.

Достоверность научных положений и выводов подтверждается:

- использованием представительного объёма шахтной информации (планы горных работ, проекты вентиляции выемочных участков, стратиграфические колонки геологических скважин, результаты мониторинга шахтной атмосферы в течение 5 месяцев на двух шахтах и пр.);

- развитием и применением сертифицированного авторского программного комплекса «Геомеханика» посредством разработки и реализации подпрограммы «Аэродинамика».

Личный вклад автора состоит в:

- разработке и реализации методики исследования, анализе и обобщении результатов мониторинга шахтной атмосферы по филиалам «Шахта «Абашевская» и «Шахта «Осинниковская» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь»;

- синтезе алгоритма расчёта аэродинамических сопротивлений выработанного пространства для горно-геологических и горнотехнических условий пологих пластов средней мощности Кузбасса;

- разработке подпрограммы «Аэродинамика» в целях адаптации авторского программного комплекса «Геомеханика» для прогноза проницаемости выработанного пространства;

-установлении возможности управления фильтрационными потоками воздуха в выработанном пространстве для предупреждения окислительных процессов угля.

Научное значение работы состоит в развитии теоретических основ, создании алгоритма, модели и компьютерной программы для оценки численных параметров фильтрации воздушных потоков через дезинтегрированную среду выработанного пространства.

Практическое значение работы заключается в том, что результаты исследований позволяют:

- адаптировать модели выработанных пространств к конкретным условиям и повысить достоверность вентиляционных расчётов;

- использовать полученный метод прогноза параметров фильтрационных потоков: в программных комплексах по расчёту воздухораспределения (например «Вентиляция») и для расчёта воздухораспределения только в выработанном пространстве, например с помощью офисных программ (OpenOf-fîce.org Cale, Microsoft Office Excel); и интегрировать модель выработанного пространства в математическую модель шахтной вентиляционной сети;

- разрабатывать аэродинамические способы торможения процесса окисления угля, обеспечивающие повышение пожарной и промышленной безопасности на угольных предприятиях.

Реализация работы. Результаты исследований приняты для реализации в учебном процессе Сибирского государственного индустриального университета. Алгоритм метода оценки аэродинамических параметров использован в программном комплексе «Вентиляция».

Апробация работы. Основные выводы и результаты научной работы доложены и обсуждены на Международной конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (Новокузнецк, 2008 г.), Международной научно-практической конференции «Наукоёмкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» (Новокузнецк, 2010-2011 гг.), Региональной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы добычи и переработки угля в Кузбассе» (Новокузнецк, 2010 г.), Международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности» (Кемерово, 2011 г.).

Публикации.

По исследуемой теме автором опубликовано 10 печатных работ (3 из них в изданиях, рекомендованных ВАК РФ), отражающих основное содержание диссертационной работы.

Структура и объём работы.

Работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, изложена на 126 страницах, содержит 56 рисунков, 9 таблиц, список литературы из 116 наименований.

Выводы

1. Обоснована возможность использования метода оценки параметров воздухораспределения в выработанном пространстве в программных комплексах («Вентиляция»), а также в офисных программах (OpenOffice.org Cale, Microsoft Office Excel) для расчёта воздухораспределения в обрушенной породной среде.

2. Разработан и обоснован аэродинамический способ торможения процессов окисления угля, сущность которого состоит в возможности прогноза и управления объёмами фильтрационных потоков в выработанных пространствах.

3. Рекомендации по снижению скорости окислительных процессов в выработанных пространствах угольных шахт могут быть использованны инженерно-техническими работниками шахты при разработке паспорта выемочного участка, и скорректированы с учётом текущего положения длинного очистного забоя.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой изложено решение актуальной научно-технической задачи по разработке метода оценки параметров воздухораспределения в выработанном пространстве для выявления зон с опасными аэродинамическими режимами системы «уголь-воздух» и перевода их в неопасную зону за счёт управления фильтрационными потоками воздуха, что обеспечивает повышение безопасности горных работ и имеет существенное значение для угольной отрасли.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации сводятся к следующему:

1. Распределение воздушных потоков в выработанном пространстве оказывает существенное влияние на состояние промышленной безопасности технологических процессов на выемочном участке, что подтверждается данными мониторинга шахтной атмосферы. Максимальный фактический расход метана на газоотсасывающих установках для условий экспериментального выемочного участка 16-17 филиала «Шахта «Абашевская» в течение суток л составил 80 м /мин при расчётном значении, без учёта влияния распределения воздушных потоков в выработанном пространстве, - 50 м /мин.

2. Синтезирован алгоритм расчёта аэродинамических сопротивлений обрушенной среды выработанного пространства, учитывающий закономерности распределения фильтрационных потоков с учётом коэффициентов разрыхления и уплотнения, позволяющий численно моделировать воздушные потоки для горнотехнических и горно-геологических условий пологих пластов средней мощности Кузбасса. Разработанный алгоритм может использоваться как инструмент для управления объёмами и направлениями фильтрации в обрушенной среде.

3. Математическая модель выработанного пространства представлена как дезинтегрированная среда, в которой параметры воздухораспределения изменяются во времени и пространстве отрабатываемого выемочного столба и определяются численным методом конечных элементов, для чего принят авторский программный комплекс «Геомеханика».

4. Синтезирована методика расчёта изменения коэффициента разрыхления по высоте зоны обрушения. Для условий выемочного участка 16-17 филиала «Шахта «Абашевская» установлен максимальный коэффициент разрыхления 1,8, который уменьшается до 1,1 при переходе в зону трещин и разломов. По результатам расчёта высота зоны обрушения составила 6,85 м, т.е. 3,87 т^», где тиыи м - вынимаемая мощность пласта, м.

5. Разработан программный модуль «Аэродинамика», интегрированный в комплекс «Геомеханика», на выходе из которого получены данные о распределении коэффициентов проницаемости и макрошероховатости в зоне обрушения. По результатам численного моделирования для условий выемочного участка 16-17 филиала «Шахта «Абашевская» максимальный коэффициент проницаемости обрушенной среды выработанного пространства составил 841 Д при коэффициенте разрыхления 1,8. Сходимость с ранее полученными максимальными значениями проницаемости для аналогичных условий составила 15,9 %.

6. Обоснована возможность использования значений выходных данных модуля «Аэродинамика» в программных комплексах («Вентиляция»), а также в офисных программах (OpenOffice.org Cale, Microsoft Office Excel) для расчёта воздухораспределения в выработанном пространстве. Таким образом, внедрение результатов исследований позволяет на стадии разработки паспорта выемочного участка, а также в течение отработки выемочного столба прогнозировать и осуществлять текущий контроль направлений и объёмов потоков воздуха.

7. Применение разработанного метода оценки параметров воздухораспределения в выработанном пространстве обеспечивает снижение скорости окислительных процессов в обрушенной породной среде за счёт выявления зон с опасными аэродинамическими режимами системы «уголь-воздух» и перевода их в неопасную зону.

1. Каледина Н.О. Требования к проектированию систем вентиляции высокопроизводительных угольных шахт / И.О. Каледина // Горный информационно-аналитический бюллетень / МГТУ. М., 2005. - С. 44 - 56.

2. Криволапое В.Г. Проектная и фактическая эффективность дегазации на высокогазоносных шахтах / В.Г. Криволапое, Д.Ю. Палеев, Ю.М. Говорухин // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. Кемерово: 2009. - С. 48 - 53

3. Пучков Л.А. Извлечение метана из угольных пластов / Л.А. Пучков, C.B. Сластунов, К.С. Коликов. — М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2002. 383 с.

4. Мясников A.A. Управление газовыделением при разработке угольных пластов / A.A. Мясников, A.C. Рябченко, В.А. Садчиков. М.: Недра, 1987.-216 с.

5. Пучков Л.А. Аэродинамика подземных выработанных пространств / Л.А. Пучков. М.: МГГУ, 1993. - 266 с.

6. Палеев Д.Ю. Сетевая задача проветривания горных выработок и выработанного пространства шахты / Д.Ю. Палеев // Вестник КузГТУ. — 2006.-№5.-С. 58-62

7. Ванжа Ю.П. Прогноз газовыделения и управления газопылевоздушной средой в шахтах / Ю.П. Ванжа. Томск: Изд-во Томск, ун-та, 1995.-147 с.

8. Ершов Л.В. Механика горных пород / Л.В. Ершов, Л.К. Либерман, И.Б. Нейман. -М.: Недра, 1987. 192 с.

9. Мясников A.A. Применение ЭВМ для решения задач управления метановыделением в шахтах / A.A. Мясников, В.П. Садохин, Т.С. Жирнова. -М.: Недра, 1977.-248 с.

10. Газопроницаемость горных пород / Морозович Я.Р. // Горная энциклопедия: в 5 т.: Т. 1. Аа-лава Геосистема. - М.: Советская энциклопедия, 1984. - 560 с.

11. Ушаков К.З. Газовая динамика шахт / К.З. Ушаков 2-е изд., перераб. и доп. - М.: МГГУ, 2004. - 481 с.

12. Аэрология горных предприятий: учебник для вузов / К.З. Ушаков и др. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1987. - 421 с.

13. Пучков JI.A. Динамика метана в выработанных пространствах шахт / Л.А. Пучков, Н.О. Каледина. М.: Изд-во МГГУ, 1995. - 313 с.

14. Колмаков В.А. Прогноз и управление газопереносом в массивах шахт / В.А. Колмаков, С.П. Брабандер, Г.А. Беспятов; Куз. политех, инс-т -Кемерово: КузПИ, 1992. 248 с.

15. Борисов A.A. Управление горным давлением: Учебное пособие / A.A. Борисов, Б.П. Овчаренко, A.A. Павлов. Л.: Изд. ЛГИ, 1977. - 100 с.

16. Борисов A.A. Расчёты горного давления в лавах пологих пластов / A.A. Борисов. М.: Недра, 1964. - 280 с.

17. Борисов A.A. Механика горных пород и массивов / A.A. Борисов. -М.: Недра, 1980. 360 с.

18. Борисов A.A. Управление состоянием массива горных пород: Учебное пособие. Часть 1 / A.A. Борисов, Э.Ф. Мельников. Кемерово: Изд. КузПИ. - 1978. - 120 с.

19. Полевщиков Г.Я. Снижение газодинамической опасности подземных горных работ / Г.Я. Полевщиков, E.H. Козырева, Т.А. Киряева, М.В. Шинкевич, О.В. Брюзгина, A.A. Рябцев, М.С. Плаксин, Н.Ю. Назаров // Уголь. 2007. №11. С. 13-16

20. Коллекторские свойства горных пород, коллекторы нефти и газа / Багринцева К.И. // Горная энциклопедия: в 5 т.: Т. 3. Кенган Орт. - М.: Советская энциклопедия, 1987. - 592 с.

21. Мурашев В.И. Применение программного комплекса для определения зон влияния очистных забоев на окружающий горный массив /

22. В.И. Мурашев, Д.В. Ботвенко, A.A. Шулаяков // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности: вып. 2. Кемерово: НЦ ВостНИИ, 2011. С. 61 - 65

23. Безопасность труда в угольных шахтах: Практическое руководство / Л.П. Белавенцев и др.. М.: Недра, 1992. - 286 с.

24. Аэродинамический режим выработанных пространств при разработке угольных пластов длинными столбами по простиранию /

25. A.A. Мясников и др.. М.: ЦНИЭИ Уголь, 1972. - 18 с.

26. Мустель П.И. Рудничная аэрология / П.И. Мустель. М.: Недра, 1970.-216 с.

27. Глузберг Е.И. Комплексная профилактика газовой и пожарной опасности в угольных шахтах / Е.И. Глузберг, Н.Ф. Гращенков, B.C. Шалаев. -М.: Недра, 1988.-181 с.

28. Портола В.А. Обнаружение ранней стадии процесса самовозгорания угля в шахтах: монография / В.А. Портола, С.Н. Лабукин; Юргинский технологический институт. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. - 133 с.

29. Линденау H.H. Происхождение, профилактика и тушение эндогенных пожаров в угольных шахтах / Н.И. Линденау, В.М. Маевская,

30. B.Ф. Крылов. М.: Недра, 1977. - 320 с.

31. Акт технического расследования причин аварии, произошедшей 20 июля 2006 года в филиале «шахта «Кушеяковская» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь»

32. Пучков Л.А. Метанобезопасность актуальная задача подземной угледобычи. Реальные пути решения основных проблем угольного метана /

33. JI.A. Пучков, С.В. Сластунов // Горный информационно-аналитический бюллетень / МГГУ. М., 2005. - с. - 17 - 29.

34. Мясников А.А. Повышение эффективности и безопасности горных работ / А.А. Мясников, А.Ф. Павлов, В.А. Бонецкий. М.: Недра, 1979. -216 с.

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

36. Справочник горноспасателя / Ю.А. Гладков и др.. Донецк: Донбасс, 1988. - 247 с.

37. Харев А.А. Рудничная вентиляция и борьба с подземными пожарами / А.А. Харев. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1978. - 253 с.

38. Хейфиц С .Я. Охрана труда и горноспасательное дело / С.Я. Хейфиц, В.Я. Балтайтис. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1978. - 423 с.

39. McPherson M.J. Subsurface Ventilation Engineering Электронный ресурс. / M.J. McPherson. Режим доступа:http://www.mvsengineering.com/index.cfin?fuseaction=menu&menu id=5004. — Загл. с экрана.

40. Певзнер М.Е. Геомеханика: учебник для вузов / М.Е. Певзнер, М.А. Иофис, В.Н. Попов М.: Издательство МГГУ, 2005. - 438 с.

41. Салганик P.JI. Горное давление: учебник для вузов / P.JI. Салганик, Г.В. Афанасенко, И.М. Иофис. -М.: Недра, 1992.-208 с.

42. Якоби О. Практика управления горным давлением / О. Якоби. Пер. с нем. М.: Недра, 1987. - 567 с.

43. Сдвижение горных пород и земной поверхности в главнейших угольных бассейнах СССР. ВНИМИ. - М.: Углетехиздат, 1958. - 260 с.

44. Сдвижение горных пород при подземной разработке угольных и сланцевых месторождений / А.Г. Акимов и др.. М.: Недра. - 1970. - 224 с.

45. Проскуряков Н.М. Управление состоянием массива горных пород: Учеб. для вузов / Н.М. Проскуряков. М.: Недра, 1991. - 368 с.

46. Колмаков В.А. Метановыделение и борьба с ним в шахтах / В.А. Колмаков. -М.: Недра, 1981. 134 с.

47. Геомеханика: Учебное пособие / Егоров П.В. и др.. Кузбас. гос. техн. ун-т. Кемерово: Кузбассвузиздат, 2001. - 276 с.

48. Турчанинов И.А. Основы механики горных пород / И.А. Турчанинов, М.А. Иофис, Э.В. Каспарьян. JL: Недра, 1989. - 488 с.

49. Канлыбаева Ж.М. Закономерности сдвижения горных пород в массиве / Ж.М. Канлыбаева. М.: Наука, 1968. - 218 с.

50. Коровкин Ю.А. Механизированные крепи очистных забоев / Ю.А. Коровкин. М.: Недра, 1990. - 413 с.

51. Черняк И.Л. Управление состоянием массива горных пород / И.Л. Черняк, С .А. Ярунин. М.: Недра, 1995. - 395 с.

52. Управление горным давлением при разработке пологих пластов с труднообрушаемой кровлей на шахтах Кузбасса / С.И. Калинин,

53. А.Ф. Лютенко, П.В. Егоров, С.Г. Дьяконов. Кемерово: Кемер. кн. изд-во, 1991.-248 с.

54. Временное руководство по расчету первичного и последующего шагов обрушения пород кровли при разработке угольных пластов длинными столбами по простиранию. Кемерово: НЦ ВостНИИ, 1973. - 25 с.

55. Шашенко А.Н. Деформируемость и прочность массивов горных пород: Монография / А.Н. Шашенко, Е.А. Сдвижкова, С.Н. Гапеев. — Днепропетровск: НГУ, 2008. 224 с.

56. Розбах А.В. Физика горных пород (физико-механические свойства): Учебное пособие / А.В. Розбах, А.Н. Холодилов, Г.И. Коршунов. Санкт-Петербург: Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы (МАНЭБ), 2009. - 272 с.

57. Yuan L. Computational Fluid Dynamics Study on the Ventilation Flow Paths in Longwall Gobs Электронный ресурс. / L. Yuan, A.C. Smith, J.F. Brune, 2006. Режим доступа:http://www.cdc.gov/niosh/mining/pubs/pdfs/cfdso.pdf. Загл. с экрана.

58. Whittles DN, Lowndes IS, Kingman SW, Yates C, Jobling S 2005. Influence of geotechnical factors on gas flow experienced in a UK longwall coal mine panel. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences.

59. Yuan L. Effects of ventilation and gob characteristics on spontaneous heating in longwall gob areas Электронный ресурс. / L. Yuan, A.C. Smith, 2008. Режим доступа:http://www.cdc.gov/niosh/mining/pubs/pdfs/eovag.pdf. Загл. с экрана.

60. Керкис E.E. Методы изучения фильтрационных свойств горных пород / Е.Е. Керкис. Л.: Недра, 1975. - 231 с.

61. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт / Кол. авторов. Макеевка-Донбасс: МакНИИ, 1989. - 319 с.

62. Тимошенко A.M. Некоторые аспекты применения нормативных документов при проектировании высокопроизводительных выемочных участков угольных шахт / A.M. Тимошенко, М.Н. Баранова, Д.В. Никифоров,

63. Л.П. Белавенцев // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности: вып. 1. Кемерово: НЦВостНИИ, 2010. С. 5 - 15

64. Инструкция по применению схем проветривания выемочных участков угольных шахт с изолированным отводом метана из выработанного пространства с помощью газоотсасывающих установок / Кол. авторов. М.: 2009.-101 с.

65. Справочное руководство гидрогеолога: в 2 т.: T.l / В.М. Максимов и др.; Под ред. В.М. Максимова. 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Недра, 1979. - 512 с.

66. Ханин A.A. Породы-коллекторы нефти и газа нефтегазоносных провинций СССР / A.A. Ханин. М.: Недра, 1973. - 304 с.

67. Щелкачев В.Н. Подземная гидравлика / В.Н. Щелкачев, Б.Б. Лапук.- Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. 736 с.

68. Временные рекомендации по снижению газообильности выемочных участков шахт Кузбасса поверхностными газоотсасывающими вентиляторами, установленными на устьях вентиляционных скважин. Кемерово: ВостНИИ, 1987. 30 с.

69. Отчёт по воздушно-депрессионной съёмке и расчёту вентиляционной сети филиала «шахты «Юбилейная» ОАО ОУК «Южкузбассуголь» Новокузнецк: Новокузнецкий ОВГСО, 2004.

70. Отчёт по воздушно-депрессионной съёмке и расчёту вентиляционной сети филиала «шахты «Тагарышская» ОАО ОУК «Южкузбассуголь» Новокузнецк: Новокузнецкий ОВГСО, 2009.

71. Тарасов Б.Г. Прогноз газообильности выработок и дегазации шахт / Б.Г. Тарасов. М.: Недра, 1973. - 208 с.

72. Тарасов Б.Г. Газовый барьер угольных шахт / Б.Г. Тарасов, В.А. Колмаков. М.: Недра, 1978. - 200 с.

73. Программа подготовки данных для проведения расчётов геомеханических параметров угольных шахт методом конечных элементов / Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2000610937. -М: Роспатент, 2000.

74. Имитационное моделирование работы механизированной крепи КМ138И в очистном забое угольной шахты / Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2000610940. М: Роспатент, 2000.

75. Программа расчёта геомеханических параметров для исследования взаимодействия секции механизированной крепи с углепородным массивом / Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2001610645. М: Роспатент, 2001.

76. Златицкая Ю.А. Геомеханическое обоснование параметров опасных зон и технологии упрочнения пород в окрестности подземных горных выработок: Монография / Ю.А. Златицкая, В.Н. Фрянов. Новокузнецк: СибГИУ, 2006.-160 с.

77. Никитина A.M. Геомеханическое обеспечение устойчивости подземных горных выработок в неоднородном углепородном массиве: Монография / A.M. Никитина, В.Н. Фрянов; СибГИУ. Новокузнецк, 2009. -199 с.

78. Говорухин Ю.М. О возможности моделирования газодинамических процессов в выработанном пространстве выемочного участка / Ю.М. Говорухин // Проблемы и перспективы добычи и переработки угля в

79. Кузбассе: Труды I региональной научно-практической конференции. — Новокузнецк: СибГИУ, 2010. С. 86 - 89

80. Бухтияров A.M. Практикум по программированию на фортране (ОС ЕС ЭВМ) / Бухтияров A.M., Маликова Ю.П., Фролов Г.Д. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы. - 1983. - 305 с.

81. Hahn B.D. Fortran 90 for Scientists and Engineers / B.D. Hahn. -Department of Applied Mathematics. University of Cape Town, 1994.

82. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести / Н.И. Безухов. М.: Высшая школа. - 1968. — 512 с.

83. Kaminski С. Stress Analysis & Pressure Vessels. — University of Cambridge Электронный ресурс. / С. Kaminski, 2005. Режим доступа: http://laser.cheng.cam.ac.Uk/wiki/images/2/2b/SAPV.pdf. - Загл. с экрана.

84. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы: Пер. с англ. / Р. Галлагер. М.: Мир, 1984. - 428 с.

85. Норри Д. Введение в метод конечных элементов: Пер. с англ. / Д. Норри, Ж. де Фриз. М.: Мир, 1981.-304 с.с

86. Сегерлинд JL Применение метода конечных элементов: Пер. с англ. / Л. Сегерлинд. М.: Мир, 1979. - 392 с.

87. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике / А.Б. Фадеев. М.: Недра, 1987. - 221 с.

88. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн; Пер. с англ. М.: Наука, 1984. - 832 с.

89. Геомеханика: Учебник для вузов. В 2 т. / И.В. Баклашов и др. -М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2004. т.2 Геомеханические процессы. - 249 с.

90. Шкундин С.З. Методология построения современных информационно-измерительных систем обеспечения безопасности на угольных шахтах РФ / С.З. Шкундин, В.В. Стучилин // Горная техника. Каталог справочник. 2009. - С. 24 - 32

91. Автоматизированная система диспетчерского контроля и управления горным предприятием (АСКУ). Руководство по оборудованию и эксплуатации. Davis Derby Ltd, 1999. - 37 с.

92. Программируемая система управления Minewatch РС21. Davis Derby Ltd, 1999. - 8 с.

93. Инструкция по системе аэрогазового контроля в угольных шахтах (РД 05-429-02), утвержденная постановлением Госгортехнадзора России от 21.09.01 №43.

94. Физико-технические свойства горных пород и углей Кузнецкого бассейна / Г.Г. Штумпф и др. / справочник. М.: Недра, 1994. - 447 с.

95. БаклашовИ.В. Геомеханика: Учебние для вузов. В 2 т. Т.1. Основы геомеханики / И.В. Баклашов М.: Издательство МГТУ, 2004. -208 с.

96. Спивак А.И. Механика горных пород / А.И. Спивак, А.Н. Попов. — М.: Недра, 1975.-200 с.

97. Щитовая крепь DBT 1100/2300-2x4207-1750. Инструкция по эксплуатации // DBT GmbH. Док. 7420 142 000 В А 00. - 2005.

98. Salamon M.D.G. Mechanizm of caving in longwall mining / M.D.G. Salamon. Rock Mechanics Contributions and Challenges: Proceedings of the 31st US Symposium, Golden, 1990. p. 161-8.

99. YavuzH. An estimation method for cover pressure re-establishment distance and pressure distribution in the goaf of longwall coal mines / H. Yavuz. -Int J Rock Mech Min Sci Geomech Abstr, 2004.

100. Мудров А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль / А.Е. Мудров. Томск: МП «РАСКО», 1991. - 272 с.

101. Правила безопасности в угольных шахтах (ПБ 05-618-03). Серия 05. Выпуск 11 / Колл. авт. — М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2003. 296 с.