автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.02, диссертация на тему:Управление газовыделением средствами вентиляции и дегазации при пожарах на выемочных участках

Г Б ОД . 8 М» йЭ6

МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ УКРАИНЫ Государственный Макеевский научно-исследовательский институт по безопасности работ, в горной

промышленности (МакНИИ) ,

На правах рукописи

ЛЮБАРСКИЙ БОРИС СЕМЕНОВИЧ

Нправлени'е газовыделением средствами вентиляции и дегазации при поварах на выемочных .цчастках

Специальность 05.26.02 - "Поварная безопасность в

области технических наук"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Макеевка - Донбасс 1996 „

Диссертация является рукописью. Работа выполнена. в Центральном штабе Государственной военизированной горноспасательной слувбы (ГВГСС), .

БОБРОВ 'Анатолий Иванович

.ЯРЕМВОЕ Игорь Федорович

Научный.руководитель-докт.техн.наук, проф., академик. НЙНЭБ .

Официальные оппоненты: докт.техн.наук. проф., член - кор. Академии горных наук .

канд. техн. наук, ст.науч.сотр.,

академик, МАНЗБ . ' ЛЕПИХОВ

. Алексей Герасимович Ведучее предприятие - ПО "Макеевуголь".

Защита состоится 1996 г. в /£? часов

на заседании специализировак'<ого совета K-27.02.0i' при Госу^ дарственном Макеевском .научно-исследовательском институте по безопасности работ в горной промышленности (339008, г. Макеевка, Донецкой обл.. ул. Лихачева, 60).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат . разослан ¿^Щ^^^г 1996 г.

Ученый секретарь специализированного совета, канд. техн. наук

. В.М.ПриЯодько

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТН

Актуальность проблемы. Пожары в угольных шахтах Украины

по данным многолетней статистики составляют около половин«

*

от всех видов аварий в шахтах. ТГжегодно подразделения ГВГСС ликвидируют от 90 до 100 пожаров. Особуга сложность представляет тушение пожаров в газообильных вахтах иэ-tpa быстрого распространения горения, в том числе в труднодоступные места, опасности взрыва метано-воздуиной смеси (MPC), больших размеров зоны, поражения (до 200-700 м), нарушения режима проветривания при разрушениях ударной волной вентиляционных сооружений и обрушениях выработок. За последние десять лет по семь эндогенных и экзогенных пожаров были осложнены взрывами МВС. Такие пояары характеризуйся высоким коэффициентом "тяжести". под которым понимается травматизм, материальные затраты и длительность ликвидации. Так, на ликвидации noia-ра. осложненного неоднократными взрывами МВС в выработанном пространстве, на ». им. К.И.Поченкопа затрачена 598 ч, на остальных вахтах — от 26 до 206 ч работы подразделений ГВГСС . Катастрофический an , ии при взрывах МВС. вызвавших пойары, привели к большим человеческим жертвам среди горнорабочих и горноспасателей' на и. " Ясиносская -Глубокая" (1986 г.) и им. А.П.Скочинского (1932 г.). ■

В технологии ведения горноспасательных работ при туие-нии таких пожаров одним из.главных направлений является осуществление мероприятий по' снижению притока метана в зону развития и возняжного раичространения пожара путем выполнения вентиляционных маневров и изолированного отвода нетана дегазационной системой. Особые, требования к аварийному режиму пронйтривоипя Ьыемочиого участка вызываются следуюии-

ми причинами:

необходимостью уменьшения скорости двияения воздуха для снижения скорости распространения пожара, с-одной стороны, и ее повышения, с другой стороны, для разбавления выделяющегося метана и предотвращения его слоевых скоплений:

наличием в пределах выемочных участков наклонных выработок, в которых формируется тепловая .депрессия лояара и действует подъемная сила метана, способствующие сокращению. расхода воздуха вплоть до опрокидывания струи воздуха;

приуроченностью к действующи« выемочным участкам основных объемов метановыделения из разрабатываемого й сближенных угольных пластов, а такие газодинамических проявлений и самовозгораний угля.

Все эти выдвигает.проблему эффективного управления газовой обстановкой при.поварах в шечт'ах в разряд наиболее актуальных в социальном, технологическом и экономическом аспектах. .

Основой диссертационной "работы лослумили исследования.-предусмотренные комплексными прогрг»'маии.'по создание- систем противоаварийной устойчивости вахт и совершенствовании способов и средств туиения подземных поваров, выполняемыми по заданиям ГВГСС Украины при непосредственном участии соиска-г , теля в качестве научного руководителе ряда работ.

Цель работы .-■ установить закономерности формирования газовой обстановки при покарах в шахтах и разработать на их основе эффективные способы управления газоввделением на'ава- . "рийном участке./ " ..

Идея работы заключается в комплексном использовании закономерностей протекания газодинамических процессов при уп-. равлении газовыделением средствами вентиляции и дегазации

для. обеспечения безопасности и эффективности работ по туше-нив пожаров в 'газообильных шахтах.

Методы исследований. В диссертации использован комплексный аналитически-экспериментальный ме-то'д, включающий разработки математических моделей и опытное определение в шахтных условиях- параметров, характеризующих газообмен, и установление влияния на газовуюобстановку изменений реаимов "вентиляции и дегазации на аварийном участке.

Основные научные полояения, разработанные лично автором, их новизна.

.1 .Математическая модель четановыделения на выемочных участках при вентиляционных маадьрах, « связанных с тушением поваров,- отличающаяся тем, что в ней учитывается как изменение расхода воздуха,- так и давления.- Модель позволила установить закономерности формирования газовой обстановки при понарзх -ил выемочных участках.

• . 2.Зависимости концентрации метана в исходящей струе" выемочного участка, базирующиеся на аналитических уравнениях математической, модели газовыделения и экспериментально определенных параметров, характеризующих аэродинамические свойства выработанного пространства. Такие зависимости получены впервые. Это позволяет при оценке газовой обстановки учитывать конкретные горно-технические условия выемочных участков, на которых ведутся' работы по тушению пожаров.

.3.Новый подход к определению -безопасных по газовому фактору условий ведения горноспасательных работ, заключающийся в обеспечении »¿взрывоопасной концентрации метана в зонах' возмояного распространения повара вглубь выработанного пространства;.'полученные зависимости позволяют определить,.' при каких значениях общей газообильности выемочного участка.

доли газовыделения из выработанного пространства, эффективности дегазации и концентрации метана до аварии допускается ведение горноспасательных работ со стороны исходящей струи аварийного участка.

4.Методика прогнозирования газовой обстановки на аварийном участке, позволяющая оценивать газовую обстановку при изменении режимов проветривания и дегазации и определять необходимые меры безопасности ведения горноспасательных работ при тушении поааров.

Обоснованность:и достоверность научных полоаений. выводов и рекомендаций подтверждаются: .

- соответствием, принятых математических моделей процессов газообмена Физической природе изучаемая явлении;

- подтверждением теоретически полученных закономерностей результатами выполненных в.вахтных условиях экспериментальных исследований',' включающих «днофакторные и многофакторные воздействия; • " . •.

- удовлетворитепьной сходимостью расчетных и экспериментальных значений концентрации метана при управлении газовой обстановкой в пределах выемочных участков; '

- полоаительными результатами применения разработанных способов управления газовой обстановкой с рекомендуемыми параметрами и очередностью введения в;действие при . ликвидации слитных аварий на шахтах.

Научное значение работы заключается, в и: нии переходных газодинамических процессов в выработанных пространствах, как следствия одновременного проявления .влияния изменений расхода и давления воздуха, и в установлении зависимостей мехду показателями газовнделения на участке до аварии й- эффективностью дегазации сближенных угольных пластов, позввля-

юцих.оценить газойую обстановку по условиям опасности взрыва - МВС в выработанном пространстве и возможности ведения горноспасательных раЪот в выработка^ с исходящей из аварийного участка струей воздуха.'

Практическая' ценность работы состпит в возможности создания безопасной газовой обстановки в зоне рабо?н горноспасателей в "ряде горно-технических условий путем применения разработанных способов регулирования расхода воздуха и воздействия на вентиляционное . давление. (Иод вентиляционным давлением понимается депрессия, создаваемая в вахте, на участке, в выработке источником тяги).

Реализация результатов работ.». Результаты исслядований

включены в следующие отраслевые документы: "Руководство по применению дегазаций при ликвидации горения метана в вахтах"; М.: Йшщглепром СССР. IЭ83; "Устав ГЬГСС по организации и ведении горноспасательных работ",. Киев:,Гйскомуглепром Украинн, 1393: "Наставления по ликвидации аварий на угольных шахтах подразделениями ГВГСС'Ч Донецк: НИНГД. 1993; "Рекомендации по виборч эффективных реяимЬв проветривания вахт п(ш авариях", Донецк: НИИГД, 1993. '•'-'..'

. Йпрббация раб'отк. Основные результаты отдельных, р.азде-■ лов .и работа в делом ..до.лояеии на. • научно-практической конфе-ррнции'."п0вншенир. надежности. и эффективности ■ автоматизированной попарной запиты обърктов".' г, Севастополь. 1989: на Республиканской научно-технической конференции "Современные

• проблсми обеспечения пояаробязоп.Чг.ности и пояарбтуиения в . замкнутых^пространствах", г.'Севастополь. 1ЭЭ1: на 26-й Международной. ■ конференциинаучно-исследовательских институтов /по безстагиогти.работ'-а.горной промышленности в г.. Катовице, -.Польша,. ' 1-1.3? не- 'Ьасг'Длтш ', нэууно-'техмпоокого Совета

государственной военизированной горноспасательной слугбы Украины.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 стате*} р научно-технических иурналах и изданиях докладов и тезисов, получено 9,авторских свидетельств на изобретения.'

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения,пяти разделов и-заключения, изложенных на 107 страницах машинописного текста, содервит 15 рисунков, ? таблиц, списка литературы из 64 наименований.

ОСНОВНОЕ СОЛЕРИНИЕ РАБОТЫ

Проблема управления газовыделечие'м при тушении Назаров в шахтах является одной из словных и 'ванных в горноспасательном деле. - СущьстБ^ющая практика обеспечения допустимого, содержания метана в выработках путем .подачи соответствующего расхода воздуха оправдана во многих случаях в. обычной режиме работы шахты. В аварийной обстановке увеличивать подзчу воздуха в большинстве случаев технически невозмошно или недопустимо #по условиям необходимости сникения- скорости распространения пожара и опасности резкого "всплеска" концентрации метана. Связь между расходом воздуха, эффективностью дегазации и метановыдалением в пределах выемочных участков в технологическом и аварийном ревимах исследовалась в, трудах известных отечественных й'зарубежных ученых в области рудничной аэрологии и горноспасательного ¡.дела: Ф.АЛбрамова. Н.Я.Балтайтиса. 'А.И.Боброва, М-Бойко, И.Е.Болбата, К.К.Бусыгина, 0.И.Касимова, Ф.С.Клебанова, А.Юорева, Й.Й.Мясни-нова, С.Н.Осипова, Л. й; Пучков а. К; З.Ушакова'. Л. 11. Фельдмана и др. Однако, целый ряд вопросов освещается противоречиво или

.Недостаточно изучен особенно в области прогнозирования последствий принудительного или самопроизвольного изменения ре-яима проветривания участка при развитии повара, а такхе управления газовой обстановкой с использованием возможностей

средств вентиляции.и дегазации. Для создания безопасных по

о

газовому фактору условий работы горноспасательных отделений на аварийном участке необходимо располагать данными не только о возмойных. "всплесках", или снииениях концентрации метана, но и ой их изменениях во времени при одновременном или Поочередном осуществлении различных маневров.

В'историй горнодобывающей отрасли известны случаи крат-., повременного выделения больших .объемов метана из- выработанных пространств и полостей при резком снияе»ши барометрического давления, привбдвие к запазированйш выработок на длительный срок и трагическим последствиям. В ряде литературных источников предлояены способы поддеряанр постоянного барометрического давления а вахтах для предотвращения опасных загазирований, выработок путем изменения депрессии вентилятора, главного проветривания за счет введения дополнительных сопротивлений и закорачивания струй, Ио практически не изучен вопрос влияния скорости изменения вентиляционного давления на газовуя обстановку в пределах выемочных участков и характер . протекания вй времени переходных газодинамических процессов. Приводимые в литературных источниках объяснения механизма процесса и количественные оценки связи меяду изменениями вентиляционного"давления, расхода воздуха и газовыделением противоречивы, Выполняемые и ходе, ликвидации аварий обцеиахтные и местные реверсирования вентиляционной струи вызивавт изменения не только -содеряания метана:, ■ но ^вентиляционного давления как при реверсивном,направлении, .так и

после возвращения к первоначальному направлению, Этот вопрос изучен недостаточно.чюбы слувить основанием для определения параметров способов управления вентиляцией при поварах на выемочных участках, а также для выполнения прогноза газовой обстановки в зоне ведения горноспасательных работ после осуществления вентиляционных маневров.

На газовую обстановку при изменении режима .проветркра-ния как положительное, так и отрицательное влияние мовет оказывать аэродинамическая связь выработанного пространства аварийного участка с .ранее .отработанными горизонтами илц дневной поверхность.». В действующих нормативных документах не содержатся данные об аэродинамических характеристиках выработанных пространств,. что затрудняет, правильный выбор параметров вентиляционных маневров для отведения метана из зо- . ны возмовного'распространения "повара. При поваре в. выработанном. пространстве безопасность Гш газовому фактору работающих отделений определяется'не концентрацией метана в м'с*Р* дящей струе аварийного участка, а концентрацией в зонах возможного' распространения пивара вглубь выработанного прост-.ранства.«1 Сучё.ствщоций.подход к обеспечению взрывобезопйсных условий не учитывает этот .^ктор..

й. практике тувения поваров известны, случаи, когда неправильные действия по управлению дегазацией на аварийном участке, а такве по ее отключению;приводил« к'осложнениям, развития аварии, увеличению коэффициента ееЛгявести? " - ; Быпрлненным анализом изученности- отдельных вопросов рассматри.ва1ем,рй проблемы' установлено, что . в . теоретическом обосновании последствий изменения режима . проветривания:, име- . ется ряд'пробелов; например, нё. учитываете^ елмяниё:йрвыве-ния или. снижения н(пг;йляционнс!го давления» .а также совм.е£т-:

Ное влиянйе изменения расхода воздуха и вентиляционного давления.- ■

В работе поставлены еледуйпще задачи исследований: ■- провести теоретические исследования влияния вентиляционных маневров на метановыделение из выработанного просто

ранства в пределах выемочного участка с'учетом изменений как расхода, так и давления воздуха;

- установить зависимости изменения концентрации метана в вентиляционных выработках выемочных участков, учитывавшие, аэродинамические свойства выработанного пространства и параметры изменения режима их проветривания при аварии;

- провести экспериментальные исследования в. шахтах для определения аэродинамических характеристик выработанного пространства и влияния на газовдю обстановку глубокого регулирования расхода воздуха и вентиляционного давления на выемочном участке;

- разработать методику текущего прогноза газовой обстановки при поваре на выемочнпн участке;

- установить условия, при которых с пймоиью средств.дегазации обеспечивается взрыв.обезпшшшя концентрация • метана в зоне развития пожара в выработанном пространстве и дппус-тимая'концентрация в зоне ведешп горноспасательных работ.

В. основу физической модели поступления метана из подработанного массива в выработанное пространство положен процесс газообмена, между его застойной и активно проветриваемой зонами; Принято, что газообмен вызывается градиентами концентраций метана и давлений воздуха в этих-зонах. Увеличение расхода воздуха на участке приводит к росту, его утечек через выработанное, пространство и. снижении! концентрации метана в них. что вм?нвает увеличение градиента . концентраций

мекду активно провешиваемой и застойной зонами, Математическая модель такого процесса газообмена при регулировании' расхода воздуха описывается системой уравнений

~ си

где У, и Уг - объемы свободного пространства дв активно .проветриваемой и застойной зонах соответст-.-венно, м*;

С и £ - концентрации метана ъ активной и застойной

■ зонах соответственно, X; €0 - концентрация метана в ; поступающей на аварийный участок струе воздуха,

0г утечки воздуха через' выработанное- прост-' . ранство после' изменения режима проветрива- ■ пия, м^/мин; ■ ;

^ - часть утечек воздуха, проникавших в застойную зону, мг/мин: Т&? - газовыделение , в застойную'зону из сблинен-» ных пластов. и3/шт;

. -6 - время с момента изменения режима проветривания, мин. : Начальные условия для системы (1)

Г СГо; = ¿0 +. ; '

где 43ту - утечки воздуха.через выработанное простран-

■ ство .до изменения режима проветривания, н'/ят:

- часть утечек воздуха, проникающая в застой-

ную зону до изменения реяима проветривания, н ^/мин.

Решение системы уравнений 4(1) с начальными условиями .(20 для расчета концентрации метана в утечках воздуха приведено к РИДУ ,

. где и- определяются по первой формуле н&чального условий (2) при значениях ^у и соответственно; ■ .

4} и- коэффициенты, определяемые по формуле .

где = коэффициент газообмена.

Установлено, что при уменьшении расхода воздуха независимо от глубины его регулирования концентрация метана в утечках воздуха длительное время (.¿^ 0>г/т,£) остается на первоначальном уровне 1 *

Наоборот, при -увеличении расхода наблюдается "всплеск" концентраций метана в утечках воздуха за счет дополнительного поступления метана из застойной зоны

Ы =(?-?,)с//оа \

Установленные закономерности подтверядена результатами 12 экспериментальных исследований на .8 выемочных участках сверхкатегоринх шахт с пологим и наклонным залеганием пластов мощностью от.0,53 до 1,33 м. Газовыдрление из сблияенннх угольных пластов составляло 2-.17 м-^мин или 30—80' 5£ от обце-го по участку. Начальный расход воздуха находился в врёделах 550-1300 мг/мин. а концентрация метала в исходящей струе

составляла 0,3-1,6 У., Расход воздуха в различных экспериментах изменялся в 2-13 раз путем закорачивания вентиляционных струй и изоляции участков парусными леремнчкэьи. При этом вентиляционное давление в.пределах участка изменялось незна-чительно-до 100 Па. Средние относительные отклонения расчетных значений концентрации от измеренных при увеличении расхода воздуха составили от -10 .до 12 '/., а при уменьшении рас- -хода - от -8 до И,? У..

Экспериментально установлено, что наибольшие изменения газорой обстановки ■ происходят в выработке с исходящей струей, в которой в рядё случаев отмечались . слоевые скопления • метана со взрывоопасно^ концентрацией. На поступающей струе прирост содержания метана не превышал-0", 2-0;? X, а в лавах отмечалось в- некоторых зкспериментах*.повыиение концентрации . до 3,0 У.. - . ■ ' - • •

После практически мгновенного уменьшения расхода воздуха концентрация метана п исходящей струе лавы, повышалась в теченкр часа и устанавливалась на новом уровне, а.в исходящей струе участка рост концентрации начинался с запаздыванием, примерно равный времени однократного обмена воздуха в объем; вентиляционного втрека (¡0-40 мин). В последующие 2-6 : часов наблюдений гаэовлделениё на участках существенно не изменялось и было меньше первоначального уровня на величину д/ = '(/ . (6) что соответствует-данным теоретических исследований.

Установлено, что при глубоком ! регулировании . расхода воздцха Бзрывоопасние скопления метана под кровлей вентиляционного штрека образуются при: снивеним скорости воздуха ¡¿инее 0,4 м/с . если ксцентрациа метана в новом режиме претит 1 У..

При условии, что У*>С, опасность образования слоевых, скоплений метана отсутствует, где V - скорость воздуха в горной выработке, м/с; С - концентрация метана, '/..

При восстановлении прежнего режима проветривания участка наблюдались "всплески" концентрации метана до 4-Б У. в исходящей струе лавы, которые на выходе из участка были в некоторых случаях значительно меньше. Путем статистической обработки экспериментальных данных определено среднее значение коэффициента газообмена./?« 0,7.

Математическая модель газообмена между активно проветриваемой и застойной зонами выработанного пространства при изменении давления воздуха представлена системой уравнений, • ' = 2*г -I

■ & =(Г + Уг/(ЗТ))р//> <7)

Р-А.

с начальным условием Р/о) =Р/. ■+■

где - 3 - объем- метана в застойной зоне, и*;

- газовыделение из застойной. зоны в активно проветриваемую, м /мин;

- коэффициент пропорциональности мезду давлением и объемом метана в застойной зоне, кг/Па;.

- объем свободного пространства в застойной зоне, м-*; . .

3 - универсальная газовая постоянная,(Па-м^/(кг-К); •

Т - абсолютная температура. К;

*

Р.- давление воздуха в застойной зоне. Па;

^з - плотность метана,- кг/м-*;

Р, и Ра. - давление воздуха соответственно до и после его регулирования, Па;

/¿л линейное аэродинамическое сопротивление вы-

работанного пространства, (Па-мин)/м'\ Решением системы 'уравнений (7) получена расчетная зависимость для газовыделения в зону утечек воздуха из застой, ной зоны.при изменении вентиляционного давления ? -е-^^Ра-Р,)/^, С8).

где обозначено + ■

Согласно (8) изменение давления приводит к быстрому изменению газовыделёния. при этом концентрация метана в исходящей участка устанавливается на новом уровне;

¿2- (/-ХйР), ".-'■. (9)

где А - коэффициент пропорциональности, 1/Па,

<5/ - концентрация метана на участке до регулирования давления, X.

Для проверки корректности принятой модели и определения достоверности расчетных зависимостей проведены однофакторные эксперименты, при которых изменялось только вентиляционное-давление. Отклонения расчетных' значений концентрации метана при повышении давпения воздуха на 110 - 270 Па и понижении на 100 - 300 Па не превышали соответственно +19 и -Т У.. ■.

Рассчитанное по- данным экспериментов на шести.шахтах линейное аэродинамическое сопротивление выработанного пространства составляло от 100 до 3301 (Па-Мин )'/мЛ'

Для аварийных условий наиболее Эффективное воздействие на газовыделение из выработанного пространства:оказывает локальное повышение давление воздуха' с помощью вентиляторов местного проветривания в зоне, ограниченной перемычками, а такие остановка или реверсирование вентиляторов, провет'рива-. юаих другие выемочные поля, при неизменном режиме работы' вентилятора, проветривающего аварийный участок.. При тушении

пожаров на шахтах с использованием этих.способов удавалось "повышать давление на 290 - 600 Па и сниаать газовыделение в 1,7 - 2,4 раза.

.Выполненные исследования позволили разработать методику прогноза газовой обстановки при выполнении вентиляционных маневров с различной глубиной регулирования в ходе ликвидации аварий.

При поваре в выработанном пространстве для снивения притока метана в него и предотвращения взрывов необходимо повысить эффективность дегазации до технически достижимого уровня для условий аварийного участка. Взрывобезопасная концентрация метана в зоне возмовйго распространения повара вглубь выработанного пространства обеспечивается,-если газовыделение из него после усиления дегазации удовлетворяет условию .

JW : Q043 , (10)

где^^- газовыделение из выработанного пространства при усиленной дегазации, м^/мин; '■••■'• Qyrfy- утечки воздуха через зону выработанного прост: ранства, опасную по распространению повара

до 50—ВО. м от лавы), м^/мин; £ - коэффициент, учитывающий доли метановыделения •из ' выработанного пространства в общей по ■ участку; ■ . •

,. После вынужденного или самопроизвольного отключения де-• *

газации концентрация метана в исходящей струе участка ) повышается во \ времени достигая .максимального значения через промежуток времени ф,. характерный для конкретного выемочного участка,

+ m^22-exp[o,as(t-ip)\ (in

при / 4 > 1 ч,

где е^с- начальное содераание метана при работающей дегазации, '/.', фф - расход воздуха после отключения дегазации, м3/мин;

А Тдрп - прирост газовыделения после отключения дегазации , м л/мин.

Для типичных значений величины и доли газовыделения из выработанного пространства участков с пологим залеганием пластов и эффективности дегазации на рисунке приведены расчетные граничные прямые, отделяющие условия, при которых.допускается или запрещается ведение горноспасательных работ при концентрации метана до отключения дегазации 1,0 и 1.3 У..

Дегазационная сеть . при ее . чахождений в зоне развития пожара является объектом повыиенной опасности из-за возможности взрыва и инициирования новых, очагов пожара в шахте. Для безопасного управления дегезационной системой при пожаре в шахте к ее оснащению и порядку цейст'вий должны предъявляться дополнительные требования. Для возможных схем взаин- . ного расположения дегазационного газопровода и очага пожара в выработках со свежей и исходящей струей воздуха разработаны требования к оснащению газопроводов и правила безопасного отключения дегазации на аварийном участке или в целом по вахте. Этй требования неоднократно учитывались при усилении

и отключении дегазации в практике ведений горноспасательных

«

работ. ' . . ■ , . .

Рисунок, Граничим облает я опасного загазяроэянил учаотка при известной его гэзоойильностя при работающей де^азлцяв

'ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная научногтех-ническая задача в области пожарной безопасности газообильных угольных вахт; что позволило дать научной обоснование параметров способов воздействия на . объемы газовыделения в пределах выемочного участка путем изменения расхода воздуха» вентиляционного давления и режима работы дегазации и довести результаты исследований до практической реализации в технологии тувения пожаров.

Основные результаты теоретических, и экспериментальных исследований заключаются в следующем. 1

1.На основании принятой физической модели процесса газообмена за счет градиентов концентраций метана и давления воздуха в активно пров_етриваемой и застойной - зонах, выработанного пространства разработана математическая модель переходных газодинамических процессов,; позволивйая получить аналитические зависимости для «определения- влияния изменений расхода воздуха V вентиляционного ..»явления на значения концентраций метана в выработка* аварийного участка; Достоверность полученных расчетных зависимостей подтверждена результатами пперЁяе' проведенных в вахтах однофакторних экспериментов.'; . '■ '.: •'

' . 2.Теоретически обоснована и подтверждена экспериментально 6 в&хтных условиях возможность обеспечения в течение расчетного промежутка времен» безопасного содержания метана -в исходящей струе внемочног-о участка или; в отдельной его части при. помощи вентиляционных маневров,, заключающихся в общем или локальном повыжений вентиляционного давления ив, осуществлении глубокого регулирования расхода воздуха. Выяв-

ленные закономерности позволили разработать рекомендаций по предотвращения "всплесков" концентрации метана при изменении реяима проветривания аварийного участка.

3.С позиции предотвращения образования, взрывоопасных . концентраций метана в зоне возможного распространения погзра

в выработанном пространстве установлены значения требующейся эффективности дегазации сближенных угольных пластов в зависимости от доли газоваделеНия из них в общей газообильности

и ее величины на аварийном участке, Для условий шахт с поло* ■ ' ■ ■ ' -'

гими пластами получеын расчетные графики, по которым можно определить, при каких показателях газовой обстановки на выемочном участке 'до пожара допускается или запрещается ведение горноспасательных работ в. выработках аварийного участка с исходящей'струей воздуха после'отключения дегазации.

4.Разработана методика текущепо прогноза газовой обстановки на аварийном участке при изменении режимов проветривания и дегазации, позволяющая своевременно принять меры безопасности при тувении пожара.

5.Уточнены параметры широко применяющихся при ликвидации аварий способов управления газовыделением и тувгения пожаров на выемочных, участках с использованием вентиляционных потоков и создаваемого вентиляторами напора для снижения выноса метанег из выработанного пространства и подачи пояароту-шащих материалов и с применением разработанных специальных устройств и усовершенствованных конструкций быстро возводимых и мобильных изолирующих перемычек.

. 6,Для типичных ситуаций взаймноге располояения очага покара и дегазационного газопровода с- учетом его функционального назначения определена дополнительные требования к оборудованию газопроводов и порядок действий по усилению де-

газации или ее отключении. '

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1.Романчук fi.fi., Любарский Б.С.. Олейникова Г.М., Анто-щенко Н.И. Экспресс-метод расчета параметров дегазации в аварийных условиях //Сб. научных трудов "Ведение горноспасательных работ и предупреждение аварий". - Донецк: ВНИИГД, 1984,- С. 19 -24.

2.Любарский Б.С. Тушение подземных пожаров, осложненных взрывами метано-воздушннх смесей //. Проблеми пожежно! безпе-ки. - КШв: ИБС Укра1ни.~ 1995. - С.. 245-246.

3.Любарский Б.С.. Грядущий Б.AiАлейникова Г.М.. Перцев Й.Ф. Управление дегазационной системой,при пожаре в шах-, те // Уголь Украины.- 1995. - N 7. - С. 32-36..

4.LY0BARSKY B.S, Ukraine. The Particularities of Development and Liquidation of . the Fires In the Methane HorkinfiS // Proceedings of 26 th International Conference of Safety in Mines Research • Institutes /Central Mining Institute.'- Katouicfc, Poland., - Uoluae 4. Papers presen- ' ted on September 7, 1995. - P. 1-6.

5.Любарский Б.С. , Болбат И.Е.. Зйнченко И.Н. Прогноз . . газовой обстановки на аварийном участке при изменении вентиляционного давления .и расхода воздуха //Уголь Украины^-1996.- N 3, - С. 32-34. ' ,

6.Романчук А.Л;, Алейникова Г.,М., Любарский Б.С, и др. Руководство по применении дегазации при Ликвидации горения метана в шахтах •// М: ВУ ВГСЧ, - 1983. - 10.1 е. . , " .

7.Болбат И.Е.. Бржевский Е.И., Грядущий Б.А., Любарс^ кий Б.'С. и др.- Рекомендации по выбору '.эффектитшх режимов-; проветривания шахт при авариях//Донецк! НИИГД. - 1В95.; ИЦ с

8.А.с. 1657651 НКИ Е 21 Е 5/00 Самоходная шахтная перемычка. Опубл. 23.06.91, Бюл. N 23.

9.Й.С. 1682591 НКИ Е 21 Е 5/00 Способ локализации и тушения подземных поваров. Опубл. 07.10.91. БюЛ* N 37,

10.Д.с. 168259? Ш Е 21 Е 5/00 Способ туиения пожара в горной выработке. Опубл.07.10.91. Бюл. Н 3/.

11.Й.с. 1737133 НИИ Е 21 Р 5/00 Устройство для тушения пожара в горных выработках. Опубл. 20.05.92. Бюл. N 20.

12.А.с', 1760130 НКИ Е 21 Е 1/14 йахтная надувная перемычка. Опубл. 07.09.92, Бм. Н 33.

А Н О т А Ц I Я

ЛЮБАРСЬКИЙ Б. С. Улравлхння газовидХденням заообами вен-таляцп 1 дегазацн лри пожезках на видобувийх дхльницях. Дисертащя на здобуття водного ступени кандидата технхчних наук зх спецхальиостх 05. 26. 02. "Шжекна безпека в галуаг технхчних наук". Державний 1!ак1'хвський науково-дослхдний институт по бсзцецх роб1т в 'гхрничгй промйсловостх, Макцвка - Донбас, 1996. . • . . .,•

Шерще розгллнуто механгзм протгкання перехгдних газо-дкнащчних нроцес!в як,наслхдок одночасного впливу зм1Н роа-ходу йсштря х вентиляцгйного тисну , на гадонасичений в адресований просу хр." Отриыанх аналхтичнх эалежностт концентра-цг х метину в виробках. -В1Д вииезгаданих впливхв, яклшдт-Еерджен! результатами експернментхв в шахтах х використай1 в . методицг прогнозу газовой обстановки, на авархйнхй дгльниЩ. Методика прбйшла щироку ьпр'обац1ю при проведение - г1рничоря-тувальних роб1т. . • . . : '"■■'-*

Еотановленг 'Зелалюкирност! форыушадня сплеск£ь коцент-рацхй метану : глибокому регулюванн! розходу повгтря г ьентидявдйного тиску на дганицях, аеродинамИно зв'язаних I ■. незв'язаних з ранЦзе вхдлрацьованими горизонтами, : розроб-ленх способи упраБл1нкя .цим процесом. ■ ■".'••'

Швначенх уыови, при яких за доломогою засобг'в дегаза-цп аабезпечуигься.виОухобейпечна концентрация метану в зонг. молотого розповсюдяання цолйжх .в вхдпрадьованому простора а такок допустимей вмтет штану в етрумен1, шр виходить з |аЕар|йно:1 д1льниЦ1 цри ироведеннг аварийно-рятуЕальних робхт, - 1{лючов1 слова- " вугШнх :шхти, :пожежа, емхст.'метану, управлхння газоввд1ленняи, • розхгд гювгтря, вентиляцхйний тйск, : пе-ремички, дегаеаЩйна. система,; Гхрничорятувальн1 роботи, засоби ■безпекй." : '

. . flNN'OTOTI ON

LYOBARSKY В.S, CqntroJI by gas- apportionaent by Beans of the cures of ventilation and decontanination in the Use . of flr.es on the taking -out sections .. Cnnpetition of candidate dissertation of technical sciences - special it? 05.26.02 " Fire safety, in the doiaain of technical sciences " Scientific -reseach institute .■bf uor!:s security In the mining industry.Hai:eflvk.i-l)nnbass.l!l36. - .

First «as exasined the■ • aechanlsa of passing of . gas-dynaiiic processes so effect of 'situl'tanemis reactions of air expenditure upcast pressure for gas-saturatpd space. Obtained analytic depmiflenr ies "1 methane concentration in the .workings by indicated reactions, were, cnnflrsed • .tilth outcones of-'experiments in the sines and. uere used up In the method of prognosis, of gas-background on the eiternency site, oyerpassed .the large approbation in the tine of prosecution nf Rining-rescue works. .

Determined legUinacie:; ui' foriatiorf of fashes of methane confcntrat-ion at the deep regulation of air expenditure and. upcast pressure on the ilt.es • aerodyna'aiс . doun up arid do nut, doutt up uil.h earlier uaste horizons and . 'devplnfivd the ectho/J of control' by these.protssses.. '

'Defined, conditions at which uith help of Beans decontamination, is Insured no explosive the methane concentration in Iho znnn of fire possible diffusion in the «orkins space and also'pcraisslbla ; nalntenanre of raethane In the outgoing jet o) the eisergnncy site in-the-tine.of prosecution of; • r i »1 ng-resrue works' ; '.'

Ротапринт MaкН1Ш-. Заказ W. Тираж ГООэкз.

' 20.03Л 6г. \ ■ - ' ' ;

-т.Макее-йип /юие'цкой ул. Лихачева, 60