авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Научное обоснование разработки средств ликвидации скоплений газа в горных выработках методом пульсирующей вентиляции

-- [ Страница 3 ] --

где параметр dгидр выражен в виде более удобного для решения практических задач параметра - в виде сечения ГВиПС – S. Обозначения и пределы варьирования определяющих параметров, принятые для математического моделирования представлены в табл. 2. Доверительный интервал вычислений составляет - 98,5.

Полученное выражение позволяет путём математического моделирования оценить изменение газовой обстановки при ПВ для исследования взаимосвязи параметров.

Соответственно принятому подходу исследований результаты математического моделирования представляются в форме графиков. На рис. 1 представлены результаты математического моделирования процесса газопереноса, выявляющие взаимосвязь между временем разрушения скопления газа tр и концентрацией метана в скоплении СМ3 при различных сечениях ГВиПС S. Их анализ, в частности, показывает, что с уменьшением площади сечения выработок процесс газопереноса при ПВ происходит более интенсивно. Графики на рис. 2 отражают взаимосвязь между временем разрушения скоплений газа tр и концентрации СМ3 до достижения различных значений концентраций СМ2=0,75%, 0,5%, 0,3%, 0,1%. Данные свидетельствуют о наибольшей эффективности РПВ в области более высоких концентраций метана. Параметр СМ2 может использоваться как индикатор интенсивности протекающих процессов. Полученные результаты согласуются с общей теорией механизма РПВ, описанной К.З. Ушаковым.

Таблица 2

Параметры Единица измерения Обозначение Диапазон изменения*
Сечение выработки м2 (020)
Концентрация газа (метана) в поступающей струе % CМ1 (00,5)
Концентрация газа (метана) в конце участка % CМ2 (00,75)
Концентрация газа (метана) в скоплении % CМ3 (0100)
Расход воздуха пульсатора м3/с QB (03)
Расход воздуха в выработке м3/с Q (020)
Скорость движения воздуха м/с V (04)
Статическая депрессия на участке Па р (0100)
Протяженность участка М (0300)

*-в математической модели значения параметров > 0.

Исследование по аналогии зависимостей взаимосвязи между временем разрушения скоплений газа и концентрацией СМ3 при различном расстоянии L местоположения пульсатора от скопления газа показало, что по мере приближения пульсатора к местному скоплению эффект увеличивается.

Значительное снижение эффективности происходит также с ростом концентрации метана в поступающей струе. При уменьшении концентрации

 Зависимость времени-29  Зависимость времени-30

Рисунок 1.

Зависимость времени разрушения скопления метана tр с концентрацией до концентрации при на расстоянии от пульсатора 100 м, с условиями: р=25 Па, Vср=0,5 м/с, Qр=0,67 м3/с, при различном сечении ГВиПС S: 1 – 6 м; 2 –8 м; 3 -10 м; 4 –12 м

Рисунок 2.

Зависимость времени разрушения скоплений метана tр с концентрацией с условиями: р=25 Па, Vср=0,5 м/с, Qр=0,67 м3/с, в зависимости от требуемых значений : 1 -0,75%; 2 – 0,5%; 3 – 0,3%; 4 – 0,1% L=100 м, S=8 м2

газа в поступающей на участок газовоздушной смеси СМ1 эффективность газопереноса при пульсирующем движении газовоздушной смеси растет, т.е. время разрушения скопления газа существенно (на порядок) уменьшается при снижении значений СМ1 от 0,3% до 0,001%. Это важно при проведении работ по ликвидации ЧС, где условие подачи газовоздушной смеси с предельно низким содержанием опасных или вредных газовых примесей следует считать основополагающим для обеспечения минимального срока ликвидации или эффективного предупреждения скоплений газа на участке с местными скоплениями.

Исследование взаимосвязи между временем разрушения скоплений метана tр и концентрацией СМ3 при различной скорости движения воздуха в ГВиПС показало, что увеличение скорости потока снижает время разрушения скоплений. В результате математического моделирования также установлена взаимосвязь между временем разрушения и концентрацией газа в скоплении с учетом влияния статической депрессии, т.е. с учетом значений высотных отметок (угла наклона) на участке ГВиПС. Установлено, что с уменьшением угла наклона выработки эффективность режима пульсирующего движения газовоздушной смеси увеличивается.

В целом результаты математического моделирования подтверждают то, что управление параметрами РПВ посредством обеспечения их соответствующего соотношения (рациональный РПВ) даже при сложных технико-технологических и аэрологических условиях позволяет достичь требуемого ПБ состояния за время порядка 30 минут.

Результаты математического моделирования дали возможность перейти к решению задачи определения рациональных параметров режима пульсирующей вентиляции для предотвращения и ликвидации скоплений метана и определения конструктивных параметров пульсаторов для организации РПВ на угольных шахтах, т.е. при которых целесообразно применять РПВ для предотвращения возникновения местного скопления газа (эксплуатационном режиме, когда СМ3 имеет значение менее СПДК<1), и РПВ для ликвидации местного скопления газа (т.е. предаварийном режиме, когда СМ3 имеет значение СПДК1).

Для каждого из указанных режимов разработаны соответствующие рекомендации по организации режима пульсирующей вентиляции в условиях угольных шахт.

На основании результатов моделирования влияния расхода воздуха пульсатора на время ликвидации ЧС (рис. 3, 4) при участии автора была разработана установка «Пульсатор» в виде модификаций «П1», «П2» и «П3» для создания режима пульсирующего движения воздуха в ГВиПС. Разработанные устройства учитывают влияние определяющих факторов - расхода воздуха пульсатора при оптимальной частоте импульсов - на режим пульсирующей вентиляции и предусматривают их применение в различных типах ГВиПС, представленных в классификации условий возникновения местных скоплений по степени опасности. Все модели пульсаторов имеют оригинальные конструктивные решения (рис. 5, 6), существенно сокращающие энергетические расходы на вентиляцию газообильных участков. На рис. 5 схематично представлен внешний вид установки для генерации РПВ, а на рис. 6 непосредственно схема самой установки «Пульсатор П1».

Для эффективного применения пульсаторов разработана методика для организации режима пульсирующей вентиляции, позволяющая получить оптимальный расход установки Qp при помощи выражения (10):

. (10)

Для оценки экономического эффекта получена зависимость (11) для расчета избыточного расхода воздуха в ветви Q (расхода, добавляемого к расчетному расходу для создания необходимой скорости с целью разрушения местных скоплений).

Рисунок 3. Зависимость времени разрушения скопления газа от расхода пульсатора (СМ1=0%, СМ2=0,75%, L=200 м, V=0,5 м/с ): 1 – СМ3=2%; 2 – СМ3=5%; 3 - СМ 3=50%;

Рисунок 4.

Зависимость времени разрушения скопления газа от расхода пульсатора (СМ 1=0,3%, СМ2=0,75%, L=100 м, V=0,5 м/с ): 1 – СМ 3=2%; 2 - СМ 3=5%; 3 - СМ 3=50%;

, (11)

Выполненная оценка безопасных условий эксплуатации генераторов РПВ в ГВиПС позволила определить и обосновать безопасные условия применения средств генерации режима пульсирующего проветривания с точки зрения влияния его на человека.

Значительная часть работы посвящена конструкторскому совершенствованию установки «Пульсатор П1» на стадии заводских (стендовых) испытаний, а также исследованию влияния работы пульсаторов различного типа на местные скопления СН4 в условиях шахт «Воркутинская» и «Заполярная» ОАО «Воркутауголь». Промышленные эксперименты подтвердили работоспособность установки, о чём говорит динамика изменения концентрации СН4 в замерных точках.

 Схема узлов и направление-41

Рисунок 5. Схема узлов и направление движения воздуха

в установке пульсатор П1

 Схема размещения элементов-42

Рисунок 6. Схема размещения элементов установки для создания режима

пульсирующей вентиляции и направление движения воздуха в ней

Анализ эффективности применения пульсатора с механическим приводом (в конвейерном штреке (КШ) № 236–ю шахты «Заполярная») и «Пульсатора П1» (в КШ № 724–ю шахты «Заполярная»и К.Ш. № 524-ю шахты «Воркутинская» ) показал, что эффективность последнего значительно выше (рис 7).

Рисунок 7. Изменение концентрации СН4 в местном скоплении при проведении натурных экспериментов: 1 – модель пульсатора барабанного типа с механическим приводом; 2 – пульсатор П1:

L=40 м, V=0,9 м/с, Qp=0.84 м3/с, D=3,9м, t=2940 К, Q=8,83 м3/с, Р=2 Па, 1 – СМ1= СМ2=0,6%, 2 - СМ1= СМ2=0,2%

Оценка угрозы возникновения местного скопления в данных выработках при помощи чисел Рейнольдса и Архимеда показала, что в данных условиях данная угроза существовала. Соответственно значения показателей равнялись 163333 и 2,354, и при обследовании ГВиПС были обнаружены участки с местными скоплениями, включая слоевую форму. На примере выработок с приблизительно одинаковыми параметрами при проведении экспериментов время разрушения слоевых скоплений установкой П1 составило 5-6 мин, а установки с механическим приводом 8-9 мин. Полученные результаты подтвердили эффективность предложенного научного подхода к описанию процесса газопереноса при режиме пульсирующей вентиляции и вытекающих из такого подхода результатов.

В табл. 3 представлены результаты натурных наблюдений фактического времени разрушения скоплений СН4, tфакт, в различных условиях и на различных объектах, а также расчетные значения, tрасч. Анализ этих параметров показал, что среднеарифметическая погрешность между натурными данными и расчетными показателями не превышает 19%.

Таблица 3

№ п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
tфакт, мин 4 16 16 10 8 16 8 4 6 4 10 4 8 20 8 4
tрасч, мин 3,17 14,46 14,38 6,64 5,19 15,57 9,27 4,83 4,61 3,23 12,59 2,77 7,05 19,84 9,89 4,83
Погрешность, % 20,8 9,6 10,1 33,6 35,1 2,7 15,9 20,8 23,2 19,3 25,9 30,8 11,9 0,8 23,6 20,8


Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 








 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.