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 | 3 ||

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

-- [ Страница 4 ] --

Среднеарифметическая погрешность 19,0 %

Сравнительная оценка эффективности применения двух модификаций установок (рис. 7) в различных условиях (П1 испытывался в более сложных для разрушения местного скопления параметрах) показала, что время разрушения установкой П1 составило 8-9 мин, а установка с механическим приводом не смогла разрушить скопления. Расчетное время разрушения в данных условиях ГВиПС при режиме пульсирующей вентиляции с применением выражения (10) составило 2,4 мин и 5,8 мин, что соответствует показателям эксперимента. Учитывая, что время разгона установки П1 до уровня оптимальных показателей разрушения составляет 1,52 мин, несоответствие результатов теоретических и натурных исследований является незначительным.

Для исследования процесса влагопереноса в модели ГВиПС при пульсирующем движении воздуха проводилось сравнение влияния стационарного и пульсирующего воздушных потоков на влаго- и теплоперенос. Для этого эксперименты проводились в двух режимах: с работающим пульсатором (режим пульсирующего движения воздушного потока) и работающим вентилятором; с выключенным пульсатором (стационарным режимом движения воздушного потока) и работающим вентилятором. Полученные результаты свидетельствуют о более быстром высыхании образца при пульсирующем режиме движения воздуха, что указывает на большую интенсивность влагопереноса по сравнению со стационарным движением воздушного потока, а результаты указывают на увеличение интенсивности теплообмена при пульсирующем движении воздуха по сравнению со стационарным.

Выполненные исследования по оценке работоспособности и эффективности новой модели пульсатора и возможности применения ПВ для ликвидации и предупреждения ЧС по газовому фактору, а также по обеспечению охлаждения поверхностей и испарению с них влаги показали возрастание интенсивности тепло-массопереноса и перспективность развития научного направления «пульсирующая вентиляция».

Выполненные исследования на гидромодели позволили подтвердить результаты математического моделирования и в целом предложенный подход к описанию процесса газопереноса в ГВиПС по параметрам подобия.

Проведенный комплекс исследований позволил разработать рекомендации по рациональному применению режима пульсирующей вентиляции, наиболее важными из которых являются следующие:

  1. Для оценки степени угрозы возникновения местных скоплений газов и обеспечения эффективными мероприятиями необходимо выполнять категорирование условий возникновения скоплений метана в ГВиПС по степени опасности согласно разработанной классификации.
  2. Особое внимание необходимо обращать на ГВиПС с интенсивным газовыделением и малыми скоростями движения воздуха в них.
  3. В выработках, имеющих большое сечение (более 12 м3), более склонных к формированию местных скоплений газов, необходима организация специального режима контроля (т.е. более частая проверка) наличия скоплений газов и своевременного принятия мер по их предупреждению или ликвидации.
  4. Режим пульсирующей вентиляции следует применять в двух подрежимах: профилактическом - т.е. при СМ3 ПДК, позволяющем предотвратить формирование местного скопления, и предаварийном - т.е. при СМ3 > ПДК, позволяющем разрушить сформировавшееся местное скопление газа;

Также разработаны рекомендации по рациональному применению средств генерации режима пульсирующей вентиляции, наиболее важными из которых являются следующие:

  1. Генератор РПВ необходимо подбирать по оптимальному показателю расхода воздуха, который следует определять согласно разработанной методике расчета оптимального (минимально необходимого) расхода воздуха пульсатора.
  2. Оптимальный расход воздуха пульсатора и оптимальную частоту импульсов 68 Гц следует задавать специальными устройствами – углами поворота разгонных лопаток в узле аэродинамического отбора мощности и сечениями выпускных патрубков.

Выполненные расчеты показали, что экономический эффект от внедрения установок «пульсатор» П1, П2, П3 на угольных предприятиях будет исчисляться сотнями миллионов рублей и на несколько порядков превышать затраты на годовое содержание установки П1 с учетом того, что годовая стоимость эксплуатации одной установки составит для уровня цен и зарплаты 2005-2006 гг. порядка 400–450 тыс. руб. в год. Таким образом, экономический эффект на примере инцидента в лаве 822-юг пласта "Четвертого" шахты «Воркутинская» ОАО «Воркутауголь» от 13.01.02 г. при внедрении установки «Пульсатор П1», соответственно составит 308 млн. руб. с учетом всех составляющих затрат на момент ликвидации аварии и консервации участка. Кроме того, важно отметить, что аварийные участки на длительный срок выпадают из эксплуатации.

Выполненный объем теоретических, конструкторских и экспериментальных изысканий по решению комплекса задач по научному обоснованию метода пульсирующей вентиляции, разработке модели процесса газопереноса при режиме пульсирующей вентиляции, обоснованию и разработке средств предупреждения и ликвидации ЧС по газовому фактору в сочетании с полученными практическими результатами в естественных условиях газообильных ГВиПС позволяют утверждать, что возможно существенное повышение уровня безопасности труда на предприятиях горного профиля.

Заключение

В диссертации, являющейся научной квалификационной работой, изложено решение актуальной научной проблемы развития основ процесса газопереноса при пульсирующей вентиляции и разработки на основе выявленных закономерностей средств аэродинамического предотвращения и ликвидации образования местных скоплений вредных и (или) опасных газов для предприятий горного профиля, внедрение которых снижает риск возникновения ЧС, обеспечивает безопасность труда как в штатных, так и в аварийных ситуациях и имеет важное социально-экономическое значение.

Основные научные и практические результаты, полученные лично автором, выводы и рекомендации работы заключаются в следующем:

  1. Разработана классификация условий возникновения местных скоплений газа на основании анализа большого числа вспышек и взрывов газа и причин их появления, позволяющая оценивать угрозу возникновения ЧС и обоснованно принимать решения о необходимости ликвидации негативного воздействия газового фактора на предприятиях горного профиля.
  2. Доказана возможность ликвидации ЧС при реализации аэрогазодинамического разрушения местных и слоевых скоплений газа при режиме пульсирующей вентиляции на основе теоретического обоснования его параметров и результатов многолетних шахтных экспериментов.
  3. Получено описание процесса аэродинамического предупреждения и ликвидации местных скоплений опасных и (или) вредных газов при пульсирующем режиме вентиляции в виде критериального уравнения, включающего числа Рейнольдса (Re), Эйлера (Eu), Фруда (Fr), Галилея (Ga) и Архимеда (Ar), показатели которых учитывают условия формирования скоплений динамически активных газов; из представленных чисел определяющими являются числа Рейнольдса (Re), Эйлера (Eu) и Архимеда (Ar).
  4. Выявлены определяющие параметры аэрогазодинамического процесса предупреждения образования и ликвидации местных скоплений опасных и (или) вредных газов при режиме пульсирующей вентиляции. Установлено, что ими являются средние значения концентрации газа в поступающей на загазированный участок и в исходящей с загазированного участка воздушной струе, максимальное значение концентрации газа в местном скоплении газа, расход воздуха в выработке и в генераторе импульсов давления (пульсатора), гидравлический диаметр выработки, разность значений статического давления у пульсатора и в местном скоплении, скорость воздушного потока и расстояние от пульсатора до местного скопления газа.
  5. Разработана математическая модель газопереноса при РПВ в ГВиПС, отличающаяся от других моделей тем, что в ней учтено совокупное влияние средних значений концентрации газа в поступающей на загазированный участок и в исходящей с него воздушной струе, максимальное значение концентрации газа в местном скоплении газа, расход воздуха в выработке и в генераторе импульсов давления (пульсатора), гидравлический диаметр выработки, разность значений статического давления у пульсатора и в местном скоплении, скорость воздушного потока и расстояние от пульсатора до местного скопления газа. Доверительный интервал вычислений - 98,5.
  6. Выявлены зависимости влияния технических параметров пульсатора на время разрушения местных скоплений опасных газов при пульсирующем режиме вентиляции. Подтверждено, что оптимальной частотой импульсов для разрушения скоплений метана является диапазон от 6 до 8 Гц, а расход воздуха пульсатора следует разделить по технологическому признаку сечения выработки на 3 диапазона: до 0,5 м3/с, от 0,51 до 1,5 м3/с, более 1,5 м3/с.
  7. Установлены закономерности влияния определяющих параметров системы газовоздушный поток - пульсатор» на время ликвидации местных скоплений опасных газов при пульсирующем режиме вентиляции ГВиПС.
  8. Разработана методика определения рациональных значений определяющих параметров с учетом конкретных условий системы «горная выработка - газовоздушный поток - пульсатор», при которых невозможно образование скоплений газа и ликвидируются существующие при пульсирующей вентиляции.
  9. Установлено, что применять метод газодинамического предупреждения и ликвидации местных скоплений опасных газов при пульсирующем режиме вентиляции целесообразно при двух режимах – предаварийном (разрушение образовавшихся скоплений газа) и эксплуатационном (предупреждение образования скоплений газа). При этом эксплуатационным следует считать режим, когда СМ3 имеет значение менее СПДК<1, а предаварийным, когда СМ3 имеет значение СПДК1.
  10. Определены оптимальные режимы генерации пульсирующей вентиляции и технические параметры пульсаторов, на основе которых впервые научно обоснованы и разработаны рекомендации по применению генераторов РПВ в ГВ.

Результаты исследований отражены в следующих публикациях автора:

1. Филин А.Э. и др. Разрушение скоплений метана методом пульсирующей вентиляции в условиях шахты «Заполярная» ОАО «Воркутауголь»// Горный информационно-аналитический бюллетень – 2000. – № 7. – С. 24-25.

2. Филин А.Э. и др. Исследование состояния проветривания коммуникационных коллекторов в г. Москве// Горный информационно-аналитический бюллетень – 2000. – № 7. – С. 61-63.

3. Филин А.Э. Проблемы метанобезопасности угольных шахт с точки зрения скоплений метана// Проблемы большого города: Сб. науч. работ. – М: МГГУ, 2001. – С. 43-44.

4. Филин А.Э., Калинин А.Р. Анализ состояния автоматизации мониторинга воздуха при использовании подземного пространства // Проблемы большого города: Сб. науч. работ. – М.: МГГУ, 2001. – С. 28-30.

5. Филин А.Э., Черненко А.Ю. Перспективы развития области применения пульсирующей вентиляции // Горный информационно-аналитический бюллетень – 2002. – № 6. – С. 97-98.

6. Калинин А. Р., Филин А. Э. Инвестиции как экономический стимул использования подземного пространства // Проблемы большого города: Сб. науч. работ. – М.: МГГУ, 2002. – С. 24-26.

7. Филин А.Э., Калинин А.Р. Экономические и технологические перспективы применения пульсирующей вентиляции в условиях подземного пространства // Проблемы большого города: Сб. науч. работ. – М.: МГГУ, 2003. – С. 53-54.

8. Филин А.Э. и др. Результаты шахтных испытаний установки «пульсатор П1» на шахте «Воркутинская» ОАО «Воркутауголь»// Горный информационно-аналитический бюллетень – 2004. – № 8. – С. 287-291.

9. Филин А.Э. Анализ причин и роста травматизма по газовому фактору// Горный информационно-аналитический бюллетень – 2004. – № 8. – С. 294-296.

10. Филин А.Э. Проблемы автоматизации обеспечения безопасности горных предприятий// Горный информационно-аналитический бюллетень – 2004. – № 8. – С. 297-299.

11. Калинин А. Р., Филин А.Э. Основные этапы применения системы экономического стимулирования при технологическом освоении подземного пространства// Эколого-экономические проблемы горного производства: Сб. науч. работ. – М.: МГГУ, 2004. С. 25-27.

12. Филин А.Э. Исследование влагопереноса на модели горной выработки при пульсирующем режиме проветривания// Эколого-экономические проблемы горного производства: Сб. науч. работ. – М.: МГГУ, 2004. С. 75-77.

13. Филин А.Э. Анализ результатов исследования влагопереноса в условиях модели горной выработки при пульсирующей вентиляции// Эколого-экономические проблемы горного производства: Сб. науч. работ. – М.: МГГУ, 2004. С. 77-79.

14. Калинин А. Р., Филин А. Э. Экономические инструменты развития горных предприятий в условиях мегаполиса // Эколого-экономические проблемы природопользования в горной промышленности: Сб. науч. работ. – Шахты: ЮРОАГН РФ, 2004. – Вып. 7. – С. 53-54.

15. Филин А.Э. Анализ исследований МГИ-МГГУ на гидромоделях// Эколого-экономические проблемы природопользования в горной промышленности: Сб. науч. работ. – Шахты: ЮРОАГН РФ, 2004. – Вып. 7. – С. 23-25.

16. Филин А.Э. Перспектива применения пульсирующей вентиляции в условиях газообильных шахт// Народное хозяйство республики Коми: Сб. науч. трудов. – Сыктывкар: СПК, 2005. – Том 3. – С. 131-136.

17. Филин А.Э. Повышение транспортирующих свойств воздушной струи методом пульсирующей вентиляции// Тезисы VII Международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности»: Сб. науч. трудов. – Кемерово: КГТУ, 2005. – С. 88-90.

18. Филин А.Э., Зубков К.Б. Разработка электронной справочно-информационной программы по аэрологии и охране труда// Тематическое приложение «Безопасность» к Горному информационно-аналитическому бюллетеню – 2005. – С. 61-65.

19. Филин А.Э., Смирнов С.С. Исследование городских коммуникаций и инженерных сетей по пылевому фактору// Тематическое приложение «Безопасность» к Горному информационно-аналитическому бюллетеню – 2005. – С. 265-271.

20. Малашкина В.А., Филин А.Э. Исследование факторов, влияющих на газодинамический режим разрушения слоевых и локальных скоплений метана в подземных горных выработках угольных шахт.// Тематическое приложение «Метан» к Горному информационно-аналитическому бюллетеню – 2005. – С. 207-223.

21. Филин А.Э. Классификация горных выработок по степени опасности возникновения скоплений метана.// Тематическое приложение «Метан» к Горному информационно-аналитическому бюллетеню – 2005. – С. 223-229.

22. Филин А.Э. Механизм разрушения скоплений метана в горных выработках.// Тематическое приложение «Метан» к Горному информационно-аналитическому бюллетеню – 2005. – С. 229-238.

23. Филин А.Э., Рыбкина С.Т. Факторы влияющие на возникновение чрезвычайных ситуаций// Тематическое приложение «Безопасность» к Горному информационно-аналитическому бюллетеню – 2006. – С. 192 -195.

24. Филин А.Э., Зубков К.Б. Разработка программы «Сигнализатор» для инженеров по технике безопасности и охране труда// Тематическое приложение «Безопасность» к Горному информационно-аналитическому бюллетеню – 2006. – С. 182 -186.

25. Филин А.Э. Особенности газопереноса при пульсирующей вентиляции в условиях газообильных угольных шахт// Тематическое приложение «Аэрология» к Горному информационно-аналитическому бюллетеню – 2006. – С.69-84.

26. Филин А.Э. Рациональные параметры применения метода пульсирующей вентиляции в условиях газообильных горных выработок// Тематическое приложение «Аэрология» к Горному информационно-аналитическому бюллетеню – 2006. – С. 85-89.

27. Филин А.Э. Метод расчета оптимальных параметров расхода воздуха в выработке и расхода устройства пульсатора для дезинтеграции скоплений метана в горных выработках угольных шахт. – г. Тула: Известия ТулГУ. Естественные науки. Серия: «Науки о земле», 2007. – Вып. 2– С. 301-305.

28. Филин А.Э. Повышение эффективности предотвращения и ликвидации скоплений газа в горных выработках. – г. Люберцы: ФГУП «ПИК ВИНИТИ», 2008. – С. 1-272.

29. Филин А.Э. Об оценке степени опасности возникновения местных скоплений газа в горных выработках и подземных сооружениях (на примере метана). – Уголь, 2008. – Вып. № 9– С. 10-11

30. Филин А.Э. Средства повышения эффективности проветривания газообильных горных выработок. – Горная промышленность, 2008. – Вып. №5 – С. 56.

31. Филин А.Э., Кобылкин А.С., Слюнин М.А. Автоматизированная информационно-аналитическая система мониторинга состояния охраны труда и промышленной безопасности в организациях// Отдельный выпуск «Безопасность» Горного информационно-аналитического бюллетеня – 2008. – Вып. №6 – С. 177-180.

32. Ушаков К.З., Филин А.Э., Сребный М.А., Азерская К.Ф., Соломахин А.Н. Устройство для проветривания горных выработок Пульсатор П1. Патент на изобретение № 2193666 от 27.11.02 г. –: М.: БИПМ, 2002 – № 33, часть 2. С. 289.

33. Филин А.Э., Соломахин А.Н. Устройство для проветривания горных выработок Пульсатор П2. Патент № 2301341 от 20.06.07г. – М.: БИПМ, 2007 – № 17, часть 3. С. 624.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
 








 
© 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.