Научная статья на тему 'Моделирование процесса эндогенного пожара осложненного взрывом метана в нормированных параметрах горной выработки'

Моделирование процесса эндогенного пожара осложненного взрывом метана в нормированных параметрах горной выработки Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
106
19
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭНДОГЕННЫЙ ПОЖАР / ВЗРЫВ / МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ / МОДЕЛЬ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА / ОПТИМИЗАЦИЯ СТАТЕЙ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА / ЦЕПНЫЕ РЕАКЦИИ / АКСИОМЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДОВ / ENDOGENOUS FIRE / EXPLOSION / MATHEMATICAL MODEL / MODEL OF THERMAL BALANCE / OPTIMIZATION OF ARTICLES OF THERMAL BALANCE / CHAIN REACTIONS / AXIOMS OF ENERGY TRANSITIONS

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Ярош А. С.

В статье раскрывается одна из актуальных тем моделирование процессов пожара и взрывов метана в горных выработках. Показана укрупненая модель формирования генерируемой энергии по статьям теплового баланса процесса самовозгорания угля. Приведены варианты расчетной температуры по модели теплового баланса при самовозгорании угля. Показана графическая модель аварии «пожар взрыв» в горной выработке в координатах: температура время. Дано решение оптимизационной задачи с помощью надстройки «Поиск решения» в среде Excel , по модели теплового баланса при различных вариантах генерации тепла. Предложен ряд мер по предупреждению и ликвидации эндогенных пожаров и взрывов метана на латентной стадии.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MODELING OF ENDOGENOUS FIRE PROCESS COMPLICATED BY METHANE EXPLOSION IN NORMALIZED PARAMETERS OF MINING

The article reveals one of the topical issues modeling of fire and methane explosions in mine workings. Shown ukrupnenie model of formation of energy generated by articles of the heat balance of the process of spontaneous combustion of coal. The variants of the calculated temperature on the model of the thermal balance in the spontaneous combustion of coal. A graphical model of the fire explosion accident in a mining operation in the coordinates temperature-time is shown. The solution of the optimization problem with the help of the add-In "search solutions" in Excel, on the model of heat balance in different variants of heat generation. Proposed a number of measures for the prevention and elimination of endogenous fires and explosions of methane in a latent stage.

Текст научной работы на тему «Моделирование процесса эндогенного пожара осложненного взрывом метана в нормированных параметрах горной выработки»

II. ПОЖАРНАЯ И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ II. FIRE AND INDUSTRIAL SAFETY

| А.С. Ярош // A.S. Yarosh [email protected]

канд. техн. наук, академик МАНЭБ, генеральный директор АО "НИИГД", 650002, Россия, г. Кемерово, пр-т Шахтеров, 14 candidate of technical sciences, academician of MANEB, general director of AO "NIIGD", 14, Shakhterov Av., Kemerovo, 650002, Russia

УДК 614.8:622:658.3

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭНДОГЕННОГО ПОЖАРА ОСЛОЖНЕННОГО ВЗРЫВОМ МЕТАНА В НОРМИРОВАННЫХ ПАРАМЕТРАХ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ

MODELING OF ENDOGENOUS FIRE PROCESS COMPLICATED BY METHANE EXPLOSION IN NORMALIZED PARAMETERS OF MINING

В статье раскрывается одна из актуальных тем - моделирование процессов пожара и взрывов метана в горных выработках. Показана укрупненая модель формирования генерируемой энергии по статьям теплового баланса процесса самовозгорания угля. Приведены варианты расчетной температуры по модели теплового баланса при самовозгорании угля. Показана графическая модель аварии «пожар - взрыв» в горной выработке в координатах: температура - время. Дано решение оптимизационной задачи с помощью надстройки «Поиск решения» в среде Excel, по модели теплового баланса при различных вариантах генерации тепла.

Предложен ряд мер по предупреждению и ликвидации эндогенных пожаров и взрывов метана на латентной стадии.

The article reveals one of the topical issues - modeling of fire and methane explosions in mine workings. Shown ukrupnenie model of formation of energy generated by articles of the heat balance of the process of spontaneous combustion of coal. The variants of the calculated temperature on the model of the thermal balance in the spontaneous combustion of coal. A graphical model of the fire - explosion accident in a mining operation in the coordinates temperature-time is shown. The solution of the optimization problem with the help of the add-In "search solutions" in Excel, on the model of heat balance in different variants of heat generation. Proposed a number of measures for the prevention and elimination of endogenous fires and explosions of methane in a latent stage.

Ключевые слова: ЭНДОГЕННЫЙ ПОЖАР, ВЗРЫВ, МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, МОДЕЛЬ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА, ОПТИМИЗАЦИЯ СТАТЕЙ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА, ЦЕПНЫЕ РЕАКЦИИ, АКСИОМЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДОВ.

Key words: ENDOGENOUS FIRE, EXPLOSION, MATHEMATICAL MODEL, MODEL OF THERMAL BALANCE, OPTIMIZATION OF ARTICLES OF THERMAL BALANCE, CHAIN REACTIONS, AXIOMS OF ENERGY TRANSITIONS..MODELING OF ENDOGENOUS FIRE PROCESS COMPLICATED BY METHANE EXPLOSION IN NORMALIZED PARAMETERS OF MINING

Одним из наиболее эффективных методов изучения горнотехнических процессов и систем является метод моделирования. За модель принимается некоторое упрощение моделируемого процесса. Моделирование представляет собой процесс замещения объекта исследования некоторой его моделью и проведение исследования на модели, с целью получения необходимой информа-

ции об объекте. Математические модели описывают закономерности, присущие изучаемому объекту, с помощью математических выражений, обычно систем уравнений и неравенств. В статье раскрывается моделирование процесса аварии: «самовозгорание угля - пожар - взрыв» по энергетическому и температурным параметрам в нормируемом объеме горной выработки.

Вопросам теории и моделирования про-

изводственных систем и процессов в угольной промышленности посвящены труды ряда ученых: С.С.Резниченко, М.П.Подольского, А.А. Ашихмина [1], [2], Протосеня А.Г., Кулиша С.А., Азбеля Е.И. [3], Потапова В.Д., Яризова А.Д. [4]. Акулич И.Л. [5], Н.П. Бусленко, В.П.Тарисика [7], и др. Однако, конкретно вопрос моделирования процесса эндогенного пожара осложненного взрывом метана в угольной шахте - не рассматривался.

Следует отметить, что разработанные теоретиками горения и взрыва - формулы, графики, таблицы, в принципе это своего рода аналитические, графические или математические модели, отражающие процессы горения и взрыва с той или иной мерой приближения к объекту исследования. Поэтому, все закономерности разработанные Семеновым Н.Н., Зельдовичем Я.Б., Скочинским А.А., Льюисом Б., Эльбе Г. , Линденау Н.И. и др. правомерно использовать для моделирования процессов пожаров и взрывов в современных условиях, а также прогнозирования вероятности их возникновения.

Ряд современных ученых А.Е. Умнов, А.С.Голик, Д.Ю. Палеев, Н.Р.Шевцов и др., утверждают, что: «Образовавшееся в атмосфере горной выработки горение горючей среды является прежде всего химическим процессом , поскольку в его основе лежат реакции химического превращения одних веществ в другие» [8,С.53]. Далее ими устанавливается, что два исходных компонента - горючее и окислитель , находясь в относительно устойчивом молекулярном состоянии , прежде чем ассоциироваться в новые более устойчивые молекулы продуктов горения, претерпевают целую цепь сложных промежуточных превращений, результатом которых является образование неустойчивых продуктов: атомов, радикалов , возбужденных молекул с относительно большой степенью ионизации. Эти химически очень активные продукты, образующиеся на отдельных промежуточных стадиях такой цепной реакции - звеньях цепи, - получили название активных центров. Теория цепных реакций применительно к процессам горений и взрыва в газовых системах получила развитие, главным образом в работах Н.Н.Семенова и его школы и поддерживается современными учеными [8], [9], [10], [11], [12 и др. Графическая модель (схема) простой (а) и разветвленной (б) цепных реакций представлена на рисунке 1.

Скорость протекания химической реакции определяется соотношением между скоростью тепловыделения в зоне горения и скоростью отвода тепла из этой зоны в окружающее про-

Рисунок 1. Гоафическая модель (схема) простой (а)

и разветвленной (б) цепных реакций Figure 1. Graphical model (diagram) of simple (a) and branched (b) chain reactions

странство. При выполнении критических условий самовоспламенения (зажигания) скорость реакции начинает прогрессивно возрастать по экспоненциальной зависимости и может , достигать больших значений.

Для большей достоверности процесса генерируемой теплоты напрямую связанного с самовозгоранием угля можно показать неравномерность протекания процесса по времени по экспоненциальному закону, тогда графики примут вид, на основе формулы В.С. Веселовского [13,С.126 (рис.2).

Экспериментально рекомендованный Н.И. Линденау коэффициент q- количество тепла выделяемого на 1 см3 прореагировавшего кислорода равный для каменных углей q= 3 ккал на 1 см3 О2, вполне соответствует полученному в уравнении коэффициенту 3,774, а согласно пи-ритной теории выдвигалось, что в развитии процесса самовозгорания выделяется 3,3-4,1 кал на

Рисунок 2. Модель формирования генерируемой энергии по статьям теплового баланса процесса самовозгорания угля Figure 2. Model of generation of generated energy according to the articles of the heat balance of the process of coal spontaneous combustion

1мл поглощенного кислорода [14], то коэффициент 3,774 находится в пределах данной теории, что подтверждает определенную достоверность расчетов.

Угли опасные по самовозгоранию, с большей вероятностью могут инициировать эндогенные пожар, в современных условиях добычи, с технологиями применяемыми на мощных пластах , с шириной лав 300 м и длиной выемочных столбов 2-3 км, работающих с полным обрушением кровли. Аналитически это подтверждается повышением параметров в формуле расчетной температуры - ^1).

_ Чг ~ <с1,< + ЧР)

1 ~ А^Хг ' (1)

дг - генерируемого тепла по количеству поглощенного кислорода за период, кал/м2ч; дв- количество тепла выносимого струей газа в единицу времени кал/м2ч (около 23% от д); д- количество тепла, отдаваемого поверхности (около 6% от дг);

А - коэффициент теплопроводности угля 0,12^0,2 ккал/(мчоС).

Варианты, расчетов при различных параметрах в модели (1) приводятся в табл.1. Как видно из табл.1 увеличение параметров

конвекции и теплопередачи поверхности , снижает аккумулированное тепло и тем самым температуру нагревания угля. Повышение коэффициента теплопроводности - А уменьшает теплоемкость угля, т.е. его температуру. Радиус теплового равновесия температурного поля, при его увеличении, так же снижает температуру нагревания угля. Неоднозначное протекание процессов нагревания угля показывает ,что в определенных условиях у опасных пластов по самовозгоранию температура 340,5оС и у неопасных 335,3оС.

Потенциальные параметры выделения тепла при процессе генерации могут находиться в широких пределах 129,6-11664 Мкал /м2ч, что в принципе обеспечивает самовозгорание угля, т.к. предельная температура согласно расчетам, может быть достигнута, даже у углей малоопасных по степени самовозгорания.

На основе таблицы 2 и рассмотренной теоретической базы и проведенных расчетов по определению молярной массы в современных условиях угледобычи, выведем из формулы предлагаемой Караушом С.А., температуру (Т газодинамического процесса [15,С.20]. Основа упрощения расчетов, в том что они ведутся в единичных параметрах, при условной мощно-

Таблица 1. Варианты расчетной температуры по балансовой модели Линденау Н.И. при изменении параметров Table 1. Options for the calculated temperature on the balance model of Lindenau N.I. when changing parameters

Степень пожаро-опасности q, ккал/м2- ч q, ккал/м2- ч qp, ккал/м2- ч 4п X, ккал/ (мчоС) г,м t,°C

1296000 298080 77760 12,56 2 100 366,3

2592000 648000 233280 12,56 2 200 340,5

3888000 894240 233280 12,56 2 150 732,6

5184000 1399680 518400 12,56 2 200 650,0

опасные 6480000 1944000 648000 12,56 2 200 773,8

7776000 3110400 777600 12,56 2 150 1031,8

9072000 2086560 544320 12,56 2 100 2564,1

10368000 3110400 1036800 12,56 1 200 2476,4

11664000 2916000 1749600 12,56 2 200 1392,9

777600 233280 46656 12,56 1 150 264,1

малоопасные 907200 226800 90720 12,56 2 200 117,3

1036800 311040 155520 12,56 2 150 151,3

648000 162000 64800 12,56 1 100 335,3

неопасные 388800 89424 23328 12,56 2 150 73,2

129600 38880 12960 12,56 2 200 15,4

Таблица 2. Расчет диапазона температур при различных состояниях объемов газовыделения метана в очистной выработке

Table 2. Calculation of the temperature range under various conditions of methane gas production volumes in a treatment plant

Условная мощность пласта, м Линейный путь очистного комбайна, м Средний удельный вес угля ,т/м3 Относительная метано-обильность, м3/т Коэффициент десорбции угля из метана, к Объем выделенного метана,м3 Молярный объем метана, моль/м3 Давление взрывной волны, МПа (Па=Нм2) Универсальная газовая постоянная, Дж/ (моль°К), [нм/ (моль°К] Температура °K, Темпе ратура, °С

1 1 1,34 5 0,2 1,34 59,82143 6000 8,314 833,8791 560,8

1 1 1,34 10 0,2 2,68 119,6429 10000 8,314 694,9493 421,9

1 1 1,34 11 0,2 2,948 131,6071 20000 8,314 1263,45726 990,4

1 1 1,34 12 0,2 3,216 143,5714 30000 8,314 1737,25373 1464,2

1 1 1,34 13 0,21 3,6582 163,3125 40000 8,314 2036,34137 1763,3

1 1 1,34 14 0,22 4,1272 184,25 50000 8,314 2256,1 1983,1

сти пласта -1м, и линейного пути очистного комбайна -1м, (2).

Р

Т =-,

С • Я (2)

Р - давление в метановоздушной смеси, Па

С - молярная концентрация метана в газовой

смеси, моль/м3

К - универсальная газовая постоянная равная 8314 Дж/кмоль°К

Ориентируясь на зависимости характеризующих процесс по характеристикам: температуры, давления, скорости распространения пламени и ударной волны, с учетом графического представления данных процессов по вышеприведенным теориям, сформируем укрупненную графическую модель аварии «пожар - взрыв» в горной выработке сечения = 10 м2 , по условной длине L = 100м, (в действующих методиках принимают безразмерную длину - 65), времени t = 60 сут, для углей склонных к самовозгоранию, с параметрами газовыделения и воздушной струи, соответствующих параметрам ведения высокопроизводительных процессов угледобычи, т.е. по всем вышерассмотренным зависимостям ранее. При экспериментах на установках, Линде-нау Н.И. рекомендует использовать обобщенный критерий подобия - а(3), который объединяет критерии Нуссельта, Пранделя и Рейнольдса (4), и находиться в широких пределах в зависимости от конкретных значений процесса теплообмена, например, при объёме (V) - 10000м3, а=3,83, при объёме 100 м3, а = 9,93, при объёме 1 м3, а = 20. Ввиду укрупненного аналитического расчета коэффициент подобия не учитывался.

У0,8 Л

а = 0,022-

•¿0.22^0.8'

(3)

А -теплопроводность воздуха, ккал/(мчоС) С - средний диаметр угля по мощности пласта(принят 2,5м), м V - кинематическая вязкость воздуха, м2/с

Ни = 0,023КеоаРг<}'4 (4)

Графическая модель аварии «пожар -взрыв» в привязке к расчетной температуре табл.1,табл.2 , в горной выработке приведена на (рис.3).

Воспламенение метановоздушных смесей в угольных шахтах обусловлены протеканием экзотермических реакций окисления угля с кислородом воздуха. При этом температура продуктов взрыва метана в неограниченном объеме достигает 1875 оС, а внутри замкнутого объема 2150-2650оС, что подтверждено теорией и авторскими расчетами в эмпирических примерах. Давление газа в месте взрыва в среднем на порядок выше начального давления метановоздушной смеси до взрыва. Давление взрывной волны может достигать 3 МПа и выше. Кроме того, взрывы метана могут сопровождаться прямой и обратной ударной волной; прямая волна образуется в результате распространения продуктов взрыва, обладающих высоким давлением и температурой. Обратная возникает от разряжения , образующегося в месте взрыва, вследствие остывания продуктов взрыва и конденсации паров воды. При этом ударная волна является зоной сжатия распространяющаяся по среде со скоростью превышающей скорость звука. Различают: взрывы метана, взрыв угольной пыли, взрыв метана и угольной пыли. Распространение фронта пламени при взрывах метановоздушной и пылеме-тановоздушной смесей носит нестационарный и пульсационный (скачкообразный) характер.

зооо

2500

и

",2000

а

р

3.1500 с

¿1000

500

1 II IV IM г = 33,46!

Cïï-'

•Тем п ер атурa. SC

-Экспоненциальная (Температура,°С)

ео,иозе>:

масы

Бремя, (т)

Рисунок 3. Графическая модель аварии «пожар - взрыв» в горной выработке в координатах : температура - время. I - разогревание угля, II - выпаривание влаги из угля, III- интенсивное окисление из угля, IV-

возникновение пожара, V- взрыв, VI - детонация Figure 3. Graphical model of the "fire - explosion" accident in a mine in coordinates: temperature - time. I - heating of coal, II - evaporation of moisture from coal, III- intense oxidation from coal, IV- fire, V- explosion, VI - detonation

Данные аспекты изменения параметров взрыва и пламени(пожара), и их взаимодействия несут один из аспектов математического моделирования совместных процессов : пожар-взрыв, взрыв-пожар, взрыв-взрыв.

На основе вышеприведенного утверждается что, в момент перехода пожара в взрыв, и взрыва в взрыв, происходит скачкообразное увеличение энергии процесса (Еп^ Е), как по температуре (tn,t), так и по давлению (Рп,Р), на основе чего выдвигаются следующие аксиомы энергетических переходов:

1.En-» Ев,

2.Еп,

3.Ев(-> Ев2

{t„> р„} < к

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

рв}>

{tfl, pj > {t,„ p„}, {tel' P«l} ^ {lö2> Pfö}'

(5)

(6) (7)

Основные характеристики переходного процесса аварии «пожар - взрыв» в горной выработке приведены в таблице 3.

На основе обобщенных данных таблицы 3 можно сделать вывод, что приведенные аналитические, графические, математические модели процесса эндогенного пожара осложненного взрывом метана в угольной шахте доказывают нестационарность протекания процесса самовозгорания угля и взрыва метана в горных выработках, в принципе процесс носит пульсирующий, скачкообразный характер, что подтверждается графиками и широкими диапазонами параметров и характеризуются экспоненциальными зависимостями роста.

Балансовая математическая модель процесса эндогенного пожара осложненного взрывом метана в угольной шахте по энергетическому параметру - выделенная энергия в (ккал), на самовозгорание угля при минимизации пара-

метров статей теплового баланса (по Линденау Н.И.), ведущая к затуханию процесса, и имеет вид (8):

Q., = Qm + Qkoh + Qm min (8)

Тогда по (8), согласно табл.1, при определении единичных параметров аккумуляции тепла (x)-360 кал/с, конвекции (x2)-83 кал/с и поверхностной теплопередачи ((xJ-22 кал/с, имеем целевую функцию (9):

/(F) = 360x1 + Q3x2 + 22x3->min (9) при ограничениях (по авторским расчетам), см. табл.1, (ккал):

!Х:1 < 3600 Х2 < 828 Х3 < 216

При изменении знаков в ограничениях, или самих ограничений , балансовая модель дает различные результаты количества генерируемого тепла, т.е. ориентирует принятие решения для ликвидации (замедления) процесса самовозгорания угля, при различных вариантах полученного тепла, например 68724 ккал, 1671840 ккал, 1442484 ккал, что определяет возможность альтернативного выбора. Решения оптимизационной задачи с помощью надстройки «Поиск решения» в среде Excel, по модели теплового баланса при минимизации, и различных вариантах генерации тепла, приведены в табл.4, табл.5, табл.6.

Увеличение параметров конвекции и теплопередачи поверхности , снижает аккумулированное тепло, и тем самым температуру нагревания угля. Повышение коэффициента теплопроводности, уменьшает теплоемкость угля, т.е. его температуру. Радиус теплового равновесия температурного поля, при его увеличении, так

Таблица 3. Характеристики процесса аварии «эндогенный пожар-взрыв» Table 3. Characteristics of the process of the accident"endogenous fire-explosion"

Показатель Стадии, параметры

I II III IV V

самовозгорание взрыв детонация

1. Тепмпература эндогенного пожара Т,оС 25-44 45-68 69-350

2. Тепмпература самовозгорания угля оС 322-392

3. Потенциальные параметры выделения тепла при процессе генерации ( в среднем периоде) qr ккал/м2 ч 129600648000 7776001036800 129600011664000

4. Генерируемого тепло по количеству поглощенного кислорода за период, кал/м2ч; 129600 - -

5. Градации расхода воздуха подаваемого на участок, м3/мин 1350-2880 - -

6. Пределы взрывчатости метана при Т, оС- % 17 100 200 300 400

6,3-12,9 5,95-13,7 5,5-14,6 5,5-14,6 4,8-16,6

7. Абсолютный минимум воспламенения метана, МДж 0,280

8. Температура взрыва метана Т, оС 2150-2650

9. Скорость пламени взрыва метана, м/с 0,3-850

10. Диапазон избыточного давления взрыва, МПа 0,006- 2,2

11. Детационная скорость ударной волны, м/с 1818

12. Скорость медленного взрывного горения, м/с 37

13. Скорость обычного взрыва, м/с 500-700

14. Скорость детонационной волны, м/с 1500-5000

15.Энергетические параметры процесса(в условном объеме), кДж 30934,2-83696,5

16. Избыточное давлении, кПа 10 13 35 65 120 400

вероятность получения травмы по Умнову А.Е. % [8,( 0 5 35 50 75 100

барическое воздействие на человека по Мастрюкову Б.С.,(кПа) [8,С.26] <10 безопасно 20-40 общая контузия 60-100 повреждение внутренних органов 250-300 летальный исход в 50% >300 безусловное смертельное поражение

Таблица 4. Решение оптимизационной задачи с помощью надстройки «Поиск решения» в среде Excel, по модели теплового баланса при минимальном варианте генерации тепла

Table 4. Solution of the optimization problem using the add-on "Search for a solution" in the Excel environment, according to the heat balance model with a minimum variant of heat generation

Таблица 5. Решение оптимизационной задачи с помощью надстройки «Поиск решения» в среде Excel, по модели теплового баланса при максимальном варианте генерации тепла

Table 5. Solution of the optimization problem using the add-on "Search for a solution" in Excel, according to the heat balance model with the maximum heat generation option

X1 X2 X3

0 828 0

360 83 22 68724

1 1 1 828 4644

1 828 828

1 0 216

X1 X2 X3

4644 0 0

360 83 22 1671840

1 1 1 4644 4644

1 0 828

1 0 216

Таблица 6. Решение оптимизационной задачи с помощью надстройки «Поиск решения» в среде Excel, по модели теплового баланса при среднем варианте генерации тепла

Table 6. Solution of the optimization problem using the add-on "Search for a solution" in Excel, according to the heat balance model with an average variant of heat generation

X1 X2 X3

3816 828 0

360 83 22 1442484

1 1 1 4644 4644

1 828 828

1 0 216

же снижает температуру нагревания угля. Неоднозначное протекание процессов нагревания угля определенно как для опасных пластов по самовозгоранию температура 340,5оС, так и у неопасных 335,3оС.

Потенциальные параметры выделения тепла при процессе генерации за средний период (порядка 2х месяцев) могут находиться в широких пределах 129,6-11664 Мкал/м2ч, что в принципе обеспечивает самовозгорание угля малоопасного по степени самовозгорания. Энергетические параметры процесса взрыва (в нормированном объеме), находятся также в широких пределах 30934,2 - 83696,5 кДж.

Основываясь на теории цепных реакций применительно к процессам горения и взрыва в газовых системах, разработанная графическая модель аварии «пожар - взрыв» в горной

выработке (в нормированных размерах) в координатах: температура (у) - время (х), позволила определить нестационарный характер и экспоненциальную зависимость данного процесса - у = 33,46е0103х.

Для снижения параметров теплогенера-ции угольных пластов необходимо применять комплекс не всегда однозначных решений: гибко изменять скорость воздушной струи, объем воздуха подаваемого в очистные забои, регулировать утечки воздуха, ограничивать доступ воздуха в выработанное пространство, минимизировать оставление угля в целиках и пачках.

Резюмируя, утверждается, что при рациональном управлении, параметрами газодинамики в условиях выемочного столба, можно в определенных границах, формировать оптимальный тепловой баланс процесса самонагревания угля на основе математического моделирования, для определения способа поддержания температуры угольных пластов ниже пределов самовозгорания, что является одной из функций многофункциональной системы безопасности шахты (МФСБ). При этом, при формировании надежности элементов МФСБ необходимо учитывать результаты моделирования аварии «пожар -взрыв» в горной выработке в координатах: температура - время, теплоэнергия - время, и др. параметры характеризующие потенциал аварии, что необходимо для формирования эффективной МФСБ, так и многофункциональной системы жизнеобеспечения при ликвидации аварии (МФСЖА).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Резниченко С.С., Ашихмин А.А.Математические методы и моделирование в горной промышленности: Учеб. пособие.-2-е изд., стер.- М.: Издательство Московского государственного горного университета,2001.-404с.

2. 2.С.С.Резниченко, М.П.Подольский, А.А. Ашихмин. Экономико-математические методы и моделирование в планировании и управлении горным производством: Учеб. для вузов . - М.: Недра, 1991.- 429с.

3. З.Протосеня А.Г., Кулиш С.А., Азбель Е.И. и др.Математические методы и модели в планировании и управлении горным производством. М., Недра 1985.

4. 4.Потапов В.Д., Яризов А.Д. Имитационное моделирование в горной промышленности. М., Высшая школа,1988.

5. 5.Акулич И.Л. Математическое программирование в примерах и задачах. М., Высшая школа,1986.

6. б.Н.П.Бусленко.Моделирование сложных систем. Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука» М.,1968. - 356с.

7. 7.В.П.Тарасик. Математическое моделирование технических систем. Учебник для вузов.Мн.ДизайнПРО,1997.-640с.

8. 8.Умнов А.Е., Голик А.С. Палеев Д.Ю.Предупреждение и локализация взрывов в подземных условиях.М.:Недра,1990.-286с.

9. 9.Колесниченко И.Е., Артемьев В.Б.Колесниченко Е.А., Черечукин В.Г., Любомищенко Е.И.Теория горения и взрыва метана и угольной пыли// Уголь. - № 6. - 2016. - С.Зо - 35

10. 10.Горбатов В.А., Руденко Ю.Ф, Костаренко В.И., Палеев Д.Ю. и др. Методика газодинамического расчета параметров воздушных ударных волн при взрывах газа и пыли/ ФГУП РосНИИГД- Москва.- 2003-16с.

11. 11.Колесниченко И.Е., Артемьев В.Б.Колесниченко Е.А., Любомищенко Е.И. Метанопылевая опасность рудничной атмосферы // Уголь. - № 9. - 2017. - С.26 - 31

12. 12.Розловский А.И.Научные основы техники взрывобезопасности при работе с горючими газами и парами. М.: Химия,1972. - 368с.

13. 13.Линеденау Н.И., В.М.Маевская, В.Ф.Крылов. Происхождение, профилактика и тушение эндогенных пожаров в угольных шахтах. М.: «Недра»,1977.- 320с.

14. 14.Травин А.Б.Методика петрографического исследования каменных углей в связи с изучением их склонности к самовозгоранию. Тр. горно-геологического ин-та,1965, №18.25с.

15. 15.Карауш С.А. Расчет параметров процессов горения[текст]: учебное пособие /С.А.Карауш. -Томск. Изд-во Том.гос. архит.-строит. ун-та, 2015.120с.

16. 16.Мастрюков Б.С.Безопасность в чрезвычайных ситуациях: учебник для студентов высш. учеб. заведений/ Б.С.Мастрюков.- 3-е изд., перераб. идоп. -М.: Издательский центр «Академия»,2006.- 336с.

REFERENCES

I. Reznichenko S. S., Ashihmin A. Mathematical methods and modeling in the mining industry: Studies benefit.- 2nd ed., erased.- Moscow: Publishing house of the Moscow state mining University, 2001.- 404p.

2.S. S. Reznichenko, M. P. Podolsky, A. A. Ashikhmin. Economic and mathematical methods and modeling in the planning and management of mining: Studies. for universities. - Moscow: Nedra, 1991.- 429p.

3.Protosenya, A. G., Kulish, S., Azbel, E. I., etc. Mathematical methods and models in planning and management of mining. M., Nedra, 1985.

4.Potapov V. D., A. D. Arsov simulation in the mining industry. M., High school, 1988.

5.Akulich I. L. Mathematical programming in examples and problems. M., Higher school, 1986.

6.N.P.Buslenko.Modeling of complex systems. The main edition of physico-mathematical literature publishing house "Nauka", M.,1968. - 356p.

7.V.P. Tarasik. Mathematical modeling of technical systems. Textbook for universities. Meganewton.Designpro, 1997.- 640p.

8.Umnov A. E., Golik A. S. Paleev D. Y. The Prevention and containment of explosions in the underground. M.: Nedra, 1990.- 286p.

9.Kolesnichenko I. E., Artemiev V. B., Kolesnichenko E. A., Cherechukin V. G., Lyubimenko, E. I., Theory of combustion and explosion of methane and coal dust/ Coal. - № 6. - 2016. P. 30 - 35

10.Gorbatov V. A., Rudenko Yu. f, Kostenko V. I. Paleev, D. Yu. and etc. Methods of gas-dynamic calculation of parameters of air shock waves by explosions of gas and dust/ FGUP. - Moscow.- 2003-16P.

II.Kolesnichenko I. E., Artemiev V. B., Kolesnichenko E. A., E. I. Lubimenko Melanophylla the danger of the mine atmosphere // Coal. - № 9. - 2017. - P. 26 - 31

12.Rozovskii I. A. Scientific fundamentals of engineering explosion when working with flammable gases and vapors. M.: Chemistry, 1972. - 368p.

13.Lindenau, N. And. V. M. Maevskaya, V. F. Krylov. Origin, prevention and suppression of endogenous fires in coal mines. M.: "Nedra", 1977.- 320p.

14.The method of the petrographic study of coal deposits in connection with the study of their propensity to spontaneous combustion. Tr. mining and geological Institute, 1965, №18.25 p.

15. Karauch S.A.Calculation of the parameters of the combustion processes [text]: a tutorial. -Tomsk. Ed is That. state architect.-builds. University, 2015. 120 P.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

16.Mastryukov B. S. Safety in emergency situations: a textbook for students of higher education. studies'. institutions/B. S. Mastryukov.- 3rd ed.] idop. - Moscow: publishing center "Academy", 2006.- 336 p.

научно-технический журнал № 3-2019

ВЕСТНИК

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.