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 ||

Режимавентиляции призабойного пространства подготовительныхвыработок при управляемомиспользовании энергетическогопотенциала воздушной среды

-- [ Страница 3 ] --

V1* - скорость струисвежего воздуха после внезапногорасширения;

V6* - скорость струисвежего воздуха на расстоянии 6 м отзабоя.

Изменение потерькинетической энергии на пути отвентилятора до призабойного пространствапроизводится изменением схем вентиляции:

- применением схемпоследовательного, параллельного илипоследовательно-параллельного соединениявентиляционного трубопровода;

- применениемвентиляционного става с трубамиразличного диаметра;

- применением диффузораили инфузора в концевой частивентиляционных труб для изменениядиаметра выходного отверстия.

В четвёртой главе приведены методика определениярежимов вентиляции исоциально-экономическая эффективностьреализации результатов исследования.Режим вентиляции призабойногопространства выработки характеризуетсяследующими параметрами:

- расходом свежеговоздуха, истекающего из вентиляционнойтрубы;

- расходом свежеговоздуха у забоя;

- эффективностьюдоставки необходимого расхода свежеговоздуха до забоя, т.е. отношением расходавоздуха, дошедшего до забоя, к расходувоздуха у выходного отверстиявентиляционной трубы;

- технологическойдальнобойностью струи свежего воздуха, прикоторой до забоя добрасывается расчётныйрасход свежего воздуха;

- скоростью движениясвежего воздуха у забоя выработки;

- средней концентрациейметана у забоя выработки;

- скоростью движенияисходящего метановоздушного потока(турбулентными свойствами) от забоявыработки;

-санитарно-гигиеническими нормами скоростидвижения свежей струи воздуха в зоненахождения людей у забоя.

Для определения этихпараметров был разработан алгоритм иметодика расчёта. Для реализациирезультатов исследования рекомендуетсяприменять новые схемы вентиляции сосложными воздуховодами из соединённыхпараллельно вентиляционных труб диаметром0,8 м и более.

Для диспетчерскогоконтроля на шахтах режима вентиляции впризабойном пространстве тупиковыхвыработок предложены контрольныетабличные и графические значения скоростипотока воздуха в концевом участкевентиляционной трубы, рассчитанные сучётом энергетического потенциала струивоздуха на выходе из выходного отверстия.Контролируемая скорость воздуха зависитот расчётного расхода воздуха, подаваемогодо забоя выработки, расстояния от трубы дозабоя и диаметра выходного отверстия ввентиляционной трубе. Концевая частьвентиляционного трубопровода должназаканчиваться жёсткой секцией дляподдержания площади поперечногосечения.

Внедрение методикиопределения режимов вентиляциипризабойного пространства при управленииэнергетическим потенциалом струи свежеговоздуха позволяет получить экономическийи социальный эффект за счёт предотвращениявзрывов и возгораний метана в забояхвыработок. Базой для сравнения явилисьфактические технико-экономическиепоказатели проведения подготовительныхвыработок в 2008 г., результаты анализазагазирования призабойных пространств ввыработках шахт ОАО «СУЭК» и анализпоследствий взрывов и возгоранийметановоздушных смесей на метаноносныхпластах. По данным угледобывающих шахт,в результате загазирования призабойныхпространств при концентрации метана более2% и потерь времени на разгазированиепотери времени в среднем составляют 0,75часа/сут. За время, потерянное наразгазирование забоя, забой продвинулся бына 0,426 м/сут. Ликвидация затрат времени наразгазирование позволяет увеличитьскорость подвигания выработки на 10,65 м вмесяц или на 8,3%.

За период с 2000 по 2007 гг. впризабойных пространствах шахт произошло17 возгораний и взрывов метана или 2,125взрыва за 1 год. При возгораниях ивзрывах метана пострадало 160 человек, в томчисле с летальным исходом – 63 человека. Втечение 1 года на шахтах в среднемтравмировалось 20 чел./год, в том числе слетальным исходом 8 чел./год. Затраты наликвидацию аварий и на страховые выплатыпри летальном исходе составили 40,05 млн.руб/год.

Применение режимоввентиляции с учётом энергетическогопотенциала свежей струи воздуха позволитсохранить жизнь 8 чел./год, экономическийэффект в результате сохранения страховыхвыплат составит 8 млн. руб/год и отсохранения затрат на ликвидацию аварий -32,05 млн. руб/год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация являетсянаучно-квалификационной работой, в которойсодержится решение актуальной задачипредотвращения возгораний и взрывовметана в подготовительных выработкахпутём обоснованного выбора режимавентиляции призабойного пространства наоснове установленных закономерностейраспространения воздушного потока приуправлении энергетическим потенциаломподаваемого свежего воздуха, внедрениекоторого обеспечивает безопасность трудаи имеет важное экономическое значение, дляугледобывающей отрасли.

Основные научные ипрактические результаты, полученные личноавтором, выводы и рекомендации работызаключаются в следующем:

1. Проведенный анализсостояния метанобезопасности впризабойном пространствеподготовительных выработок и обработкастатистических данных по возгораниям ивзрывам метана показали, что применяемыена шахтах методы расчёта параметров исхемы вентиляции не обеспечиваютэффективного снижения концентрацииметана, в связи с чем необходима разработкаболее эффективных методов расчёта дляпредотвращения образования взрывоопасныхсмесей в метанообильных забояхвыработок.

2. В результателабораторных исследований истечения струивоздуха из выходного отверстиявентиляционной трубы диаметром 1,6; 4,7 и7,6 см установлены закономерности изменениядальнобойности струи воздуха прирегулировании скорости её истечения идиаметра отверстия. Дальнобойностьструи увеличивается с увеличениемскорости воздуха на выходе и диаметраэтого отверстия.

3. В работе впервыевводится критерий энергетическогоподобия, при котором отношениекинетической энергии воздушного потока,выходящего из вентиляционной трубы в шахтек кинетической энергии в модели, должнобыть равно геометрическому подобию. Пригеометрическом подобии 1:13 скоростьвоздушного потока, выходящего изтрубопровода в модели, равна .

4. В результатемоделирования процесса распределениявоздушных потоков в призабойномпространстве на модели выработки,изготовленной в масштабе 1:13, установленызакономерности распространения свежеговоздуха в условиях тупикового стеснённогопространства с аэродинамическимдополнительным сопротивлением на путидвижения воздушных потоков. На первомучастке длиной равной диаметру выходногоотверстия происходит внезапное расширениеструи свежего воздуха с увеличением еёдиаметра без изменения расхода воздуха. Навтором участке при движении струи к забоюпроисходит уменьшение расхода воздуха врезультате утечек с периферийных областейв исходящие потоки от забоя. Диаметркомпактной струи у забоя равен 2,2 диаметрамвыходного отверстия.

5. Шахтными замерамиустановлено, что на расстоянии от 0,5 до 0,7 мот выходного отверстия происходитзначительное уменьшение скорости воздуха.При диаметре выходного отверстия 0,6 мскорость воздуха составляла 67% от скоростина выходе из отверстия, а при диаметре 0,8 м– 71%.

6. На основанииэкспериментальных исследованийустановлено, что параметры струи свежеговоздуха после истечения из выходногоотверстия вентиляционной трубы несоответствуют гипотезе проф. Г.Н.Абрамовича о свободной прямоточной струе.Поэтому методика расчёта параметров струисвежего воздуха, таких как расход воздуха,необходимый для вентиляции забоявыработки, и максимальное отставаниевентиляционной трубы от забоя, требуютуточнения.

7. На основанииэкспериментальных и аналитическихисследований получены зависимости дляопределения скорости и диаметравоздушного потока в конце участкавнезапного расширения, точность расчётакоторых имеет хорошую сходимость сшахтными замерами и результатамимоделирования от 3,7 до 8,5%.

8. Доказано в результатеаналитического исследовании, шахтныхзамеров и физического моделирования, чтодальнобойность и эффективность доставкирасчётного расхода свежего воздуха дозабоя выработки зависит от кинетическойэнергии потока на выходе из вентиляционнойтрубы. При перемещении в сторону забояскорость воздуха уменьшается, акинетическая энергия переходит впотенциальную. При расчёте параметроввентиляции необходимо, чтобы кинетическойэнергии было достаточно для доставки кзабою расчётного расхода воздуха иобеспечения в призабойном пространстветурбулентного режима движения исходящегопотока.

9. Полученыматематические зависимости дляопределения режимов вентиляциипризабойного пространства. Основнымиэнергетическими факторами, которыми можноуправлять для повышения эффективностидоставки свежего воздуха к забою QЗ в условияхстеснённого призабойного пространства,являются скорость истечения этого воздухаиз выходного отверстия вентиляционнойтрубы, площадь поперечного сечениявыходного отверстия и требуемаятехнологическая дальнобойность струи.

10. Установлено, что принебольших дебитах метана в забоенаблюдается непропорциональность расходасвежего воздуха для его разбавления. Так,при диаметре вентиляционной трубы 0,6 м дляразбавления 1 м3/мин метана необходимо подавать впризабойное пространство не 100 м3/мин, а 164 м3/мин свежего воздуха.При диаметре 0,8 м необходимо подавать 224м3/мин. Дляразбавления выделяющихся 2 м3/мин метана придиаметре трубы 0,6 и 0,8 м нужносоответственно подавать 205 м3/мин и 280 м3/мин.

11. Доказана возможностьснижения скорости свежего воздуха в зоненахождения людей у забоя посанитарно-гигиеническому критерию врезультате увеличения расстояния междувыходным отверстием в вентиляционнойтрубе и забоем. Одновременно для доставкирасчётного расхода воздуха до забоянеобходимо увеличивать скорость струисвежего воздуха на выходе извентиляционной трубы. Так, при диаметревыходного отверстия 0,6 м для доставки взабой 100 м3/минпри расстоянии до забоя необходимаскорость на выходе из трубы скоростьвоздуха 9,6 м/с. В зоне работы людей скоростьравна 6,3 м/с. При увеличении расстояния до 12м скорость воздуха на выходе должнабыть 11,1 м/с. Скорость в зоне работы людейснизится до 2,87 м/с.

12. Разработана методикапроектирования режимов вентиляции сучётом энергетического потенциала свежеговоздуха, применение которых в конкретныхусловиях предотвратит образованиевзрывоопасной концентрации метана впризабойном пространстве и забоевыработки. Для реализации результатовисследования рекомендуется применятьновые схемы вентиляции со сложнымивоздуховодами из соединённых параллельновентиляционных труб диаметром 0,8 м и более.

13. Приведенызависимости, данные и графики дляопределения минимальной расчётнойскорости свежего воздуха в концевой частивентиляционной трубы, которыерекомендуется использовать длядиспетчерского контроля при применении поПБ аппаратуры автоматического контролярасхода воздуха, подаваемого в забойвыработки.

14. Внедрение методикиопределения режимов вентиляциипризабойного пространства при управленииэнергетическим потенциалом струи свежеговоздуха позволяет получить экономическийи социальный эффект за счёт предотвращениявзрывов и возгораний метана в забояхвыработок.

В результатепредотвращения возгораний и взрывовметана в призабойных пространствахсоциальный эффект заключается всохранении жизни 8 чел./год, экономическийэффект в результате сохранения страховыхвыплат составит 8 млн. руб/год и отсохранения затрат на ликвидацию аварий -32,05 млн. руб/год.

В результатепредотвращения потерь времени наразгазирование при увеличенииконцентрации метана более 2%, скоростьподвигания забоя увеличивается на 10,65м/мес. или на 8,3%.

Основные положения диссертацииопубликованы в следующих работах:

1. Ткачук Р.В. Взрывыметановоздушной смеси в забояхподготовительных выработок //Технологическая и экологическаябезопасность: Сб. науч. тр. / Дон. отд-ниеМеждунар. акад. наук экологии ибезопасности жизнедеятельности; Шахт. ин-тЮРГТУ. - Ростов н/Д: Изд-во НМЦ «Логос», 2005.– С. 38-40.

2. Колесниченко И.Е.,Колесниченко Е.А., Ткачук Р.В. Анализэффективности и безопасности разработкиметаноносных пластов угля //Технологическая и экологическаябезопасность: Сб. науч. тр. / Дон. отд-ниеМеждунар. акад. наук экологии ибезопасности жизнедеятельности; Шахт. ин-тЮРГТУ. - Ростов н/Д: Изд-во НМЦ «Логос», 2005.– С. 21-25.

3. Колесниченко Е.А.,Колесниченко И.Е., Ткачук Р.В. Перспективавыделения метана в шахте из исходящихметановоздушных потоков // Технологическаяи экологическая безопасность: Сб. науч. тр. /Дон. отд-ние Междунар. акад. наук экологии ибезопасности жизнедеятельности; Шахт. ин-тЮРГТУ.- Ростов н/Д: Изд-во НМЦ «Логос», 2005.– С. 9-11.

4. Колесниченко Е.А.,Колесниченко И.Е., Ткачук Р.В.Закономерности вентиляции призабойногопространства тупиковых выработок: новаяконцепция // Уголь. - 2007. - №2. – С. 16-19.

5. Ткачук Р.В. Результатышахтных экспериментальных исследованийпараметров воздушной струи в тупиковыхзабоях горных выработок // Рукопись деп. в МГГУ Горныйинформационно-аналитическийбюллетень 20.06.08., №633/06-08. – 6 с.

6. Ткачук Р.В. Результатылабораторных исследований параметровсвободной воздушной струи выходящей извентиляционного трубопровода // Рукописьдеп. в МГГУ Горный информационно-аналитическийбюллетень 20.06.08., № 632/06-08.– 5 с.

7. Колесниченко Е.А.,Колесниченко И.Е., Артемьев В.Б., Ткачук Р.В.Энергетическая концепция проветриванияпризабойного пространстваподготовительных выработок // Горнаяпромышленность, - 2008. - №3 – С. 2-4.

8. Ткачук Р.В.Лабораторные исследования дальнобойностиструи свежего воздуха после выхода извентиляционного трубопровода // Технологиибезопасности: Юбилейный сборник науч. тр. /Дон. отд-ние Межд. акад. наук экологии ибезопасности жизнедеятельности; Шахт.институт ЮРГТУ (НПИ), - Ростов н/Д: Изд-во НМЦ«Логос», 2008. –С. 72-75.

9. Колесниченко И.Е.,Ткачук Р.В. Шахтные исследованияпараметров воздушных потоков в забояхгорных выработок // Технологиибезопасности: Юбилейный сборник науч. тр. /Дон. отд-ние Межд. акад. наук экологии ибезопасности жизнедеятельности; Шахт.институт ЮРГТУ (НПИ), - Ростов н/Д: Изд-во НМЦ«Логос», 2008. –С. 75-77.

10. Ткачук Р.В.Закономерности распространения воздушнойструи в призабойном пространстветупиковой выработки на метаноносныхпластах угля // Перспектива - 2008: материалыМеждунар. науч. конф. молодых ученых,аспирантов и студентов / Кабардино-Балк.гос. ун-т. - Нальчик: Каб.-Балк. ун-т, 2008. Т.3.– С. 64-68.





Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 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.