Особенности проветривания аварийного участка при общешахтном реверсировании Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

гии горнодобывающих предприятий. - Днепропетровск: РИК НГА Украины, 1999. - с.18-21.

5. Шестойалов А.В. Синергетика и механодинамика краевой части газонепроницаемого угольного пласта. -Горный информационно-аналитический бюллетень, 2000, N 8. - с.54-57.

6. Шестойалов А.В. О фрактальности механизма газо-выделения из угольного пласта на малых и больших глубинах. - Горный информационно-аналитический бюллетень,

2000, N 7. - с.198-202.

7. Шестопалов А.В. Псевдофазовые переходы в угольных пластах типа фазовых переходов в пленках и размерные эффекты. - Сб. Порядок, беспорядок и свойства оксидов. / Статьи и тезисы Международного симпозиума ODPO-2001 (27-29 сентября 2001г., г.Сочи, Лазаревское). - Ростов-на-Дону: РГУ, 2001. - с.364-375.

8. Шестопалов А.В. Спонтанное упорядочение дефектов в твердых углеводородных растворах. - Сб. Фазовые превращения в твердых растворах и сплавах. / Статьи и тезисы Второго Международного симпозиума OMA-H (24-26 сентября 2001г., г.Сочи, Лазаревское). - Ростов-на-Дону: РГУ,

2001. - с.382-393.

9. Шестопалов А.В. Конвективные ячейки и бифуркации

в краевой части горного массива сильно удаленной от исходного механического равновесия. - Сб. Применение симметрии и косимметрии в теории бифуркаций и фазовых переходов. / Тезисы докладов Международной школы-семинара SCDS-H (18-23 сентября 2001г., г.Сочи, Лазаревское). - Ростов-на-Дону: РГУ, 2o0l. - с.59-60.

10. Еникопян Н.С., /Мхитарян А.А., Карагезян А.С. Сверхбыстрые реакции разложения в твердых телах давлением. - Доклады АН СССР, 1986, т.288, N3, с.657-660.

11. ЯрославскийМ.А. Реологический взрыв. - М.: Наука, 1982, 193с.

12. Кузнецов С.В., Трофимов В.А. Газодинамика угольных пластов. - Сб. Проблемы безопасности и совершенствования горных работ (Мельниковские чтения). / Тезисы докладов Международной конференции Москва - Санкт-Петербург 11-17 сентября 1999г. - Пермь: ГИ УрО РАН, 1999. - с.131-132.

13. Shestopa/ov A.V. Dissipative structures and fragmentation at macro- and megascale levels in the rockmass end part in depth. - In: Mesomechanics: foundations and applications. / Program & abstracts (International Workshop. March 26-28,

2001. Tomsk, Russia). - Tomsk, 1FPM SO RAN, 2001. - p.121-123.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Шестопалов A.B. - ИПКОН РАН.

© С.Н. Смоланов, 2002

YAK 622.445

С.Н. Смоланов

ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕТРИВАНИЯ АВАРИЙНОГО УЧАСТКА ПРИ ОБШЕШАХТНОМ РЕВЕРСИРОВАНИИ

При ликвидации подземных пожаров общешахтное реверсирование вентиляционных струй может применяться как в период изоляции пожаров, так и в ходе их тушения. Для того чтобы горноспасатели смогли возвести перемычки со стороны исходящей струи, необходимо там создать приемлемые условия по газовым и температурным факторам путем реверсирования вентиляционной струи. В ходе тушения пожара этот режим может применяться, например, для подачи продуктов горения к очагу пожара.

Рассмотрим в общем виде условия формирования аварийного режима проветривания участка шахты на упрощенной модели вентиляционной сети (рис. 1а), в которой напорная характеристика участка

(выработки или группы выработок) формируется с учетом закономерностей воздухораспре-деления в параллельно- последовательных соединениях [1].

Учитывая, что на современные ШВС работает, как правило, несколько ВГП, каждый из которых имеет свою «зону» влияния, опишем «переход» от аэродинамической характеристики условного вентилятора главного проветривания к напорной характеристике участка с помощью эквивалентных сопротивлений. Тогда, величина эквивалентного сопротивления ветви, моделирующей внешнюю сеть, расположенную последовательно с рассматриваемым участком, определится из выражения

X ^вгп - К

Rn =

q2n

(1)

где

X^ВГП - суммарная депрессия маршрута от поверхности до ВГП, в зону влияния которого входит рассматриваемый участок, Па; Ип - депрессия в

Рис. 1. Построение напорной характеристики участка ШВС

Рис. 2. Схема вентиляции аварийного участка в реверсивном режиме

Рис. 3. Параметры, характеризующие вентиляцию изолированного участка в реверсивном режиме

рассматриваемом участке, Па; дп - расход воздуха в рассматриваемом участке, м3/с.

Величина эквивалентного сопротивления ветви, моделирующей параллельную ветвь внешней сети, определится из выражения

ЯР =

Кп

(2)

(ВГП - Чп )2

где Овгп - подача вентилятора, в зоне действия которого находится рассматриваемый участок, м3/с.

Напорная характеристика участка строится последовательным вычитанием, по ординатам, из характеристики вентилятора (рис. 16, 1-1) - характеристики ветви (Лп). Из полученной характеристики (2-2) параллельного соединения по абсциссам вычитается характеристика параллельной ветви (Лр). Напорная характеристика участка 3-3 описывается уравнением вида

Ип= Но - Ь дп2 , (3)

где Но - депрессия, определяемая пересечением характеристики 3-3 с осью ординат, Па.

Величина критического расхода до, согласно рис.1б, определится как абсцисса точки (А) пересечения характеристики (Лп) с характеристикой вентилятора (кривая 1-1). Совместное решение уравнений этих характеристик, определяет эту величину

) Кэ ЯпЧ()

I Кэ = А, — ЬуЧо

Чо =

А,

Яп + К

(4)

(5)

где Иэ - депрессия участка с эквивалентным сопротивлением (Лп), Па; Ау и Ьу - параметры напорной характеристики ВгП.

Величину критической депрессии (Но), определяет ордината точки (В) пересечения характеристики (Лр) с напорной характеристикой параллельного соединения 1-2. Она определяется из следующего выражения

Но = Яр

АР

Яр + Кр

(6)

где Ар и Ьр - параметры напорной характеристики параллельного соединения выработок 1-2.

После реверсирования вентиляции шахты параметры напорных характеристик изменяются. При этом сопротивление ветвей, расположенных последовательно с рассматриваемым участком (^п) увеличивается, в основном, за счет противодействия естественной тяги во внешних вентиляционных контурах. Сопротивление же эквивалентной ветви (Кр), моделирующей внешнюю сеть, параллельную рассматриваемому участку, уменьшается за счет уменьшения сопротивления путей внешних и внутренних утечек воздуха. Все это приводит к деформации напорных характеристик ветвей (выработок) ШВС. В холодное время года (суток) возможен переходной процесс, из-за резкого изменения величины естественной тяги в стволах. При этом параметры напорных характеристик в течении 20-30 минут могут увеличиться на 10-20%. Увеличение сопротивления выработок, расположенных последовательно с рассматриваемым участком, приводит, в основном, к уменьшению величины критического расхода воздуха (д0), а уменьшение сопротивлений ветвей, параллельных, по отношению к рассматриваемому участку, к уменьшению критической депрессии (Н0). Следует отметить, что величина критической депрессии участка, при уменьшении критического расхода, также уменьшается за счет изменения параметра

(Ь) напорной характеристики всего параллельного соединения(кривая 2-2).

Проведенный анализ закономерностей формирования напорных характеристик на упрощенной модели ШВС, в целом, отражает механизм приведения характеристики ВГП к конкретной аварийной выработке и позволяет выделить особенности, связанные с управлением вентиляцией таких выработок. Рассмотрим особенности такого управления в реверсивном режиме, на примере выемочного участка (рис. 2) с изолированным пожаром.

В нормальном режиме проветривания, действие тепловой депрессии пожара (И) в лаве, совпадает с направлением работы вентилятора, после реверсирования - оно становится противонаправленным. Для упрощения восприятия, анализ взаимодействия реверсивной струи и тепловой депрессии в участке, рассмотрим в координатах второго квадранта (рис. 3).

После реверсирования вентиляции возможны два основных варианта развития ситуации. В первом - напорная характеристика аварийного участка описывается кривой 1-1 - критическая депрессия (Н0) больше тепловой депрессии пожара (И). Режим проветривания аварийного участка определят координаты точки А. Произойдет остановка, а затем опрокидывание газ-воздушного потока в аварийном участке.

Во втором варианте - критическая депрессия Но меньше тепловой депрессии пожара. В этом случае в реверсивном режиме будет сохраняться первоначальное направление движения струи в аварийном участке.

В любом из возможных вариантов, с практической точки зрения, основное значение имеет оценка возможности опрокидывания вентиляционной струи в изолированном участке после общешахтного реверсирования вентиляции. Другими словами, если исходить из предположения, что величина тепловой депрессии пожара, сформировавшаяся в изолированном участке в нормальных условиях нам известна, то, определив величину

критической депрессии этого участка в реверсивном режиме (Hop), можно оценить и возможность опрокидывания вентиляционного потока в этом участке после реверсирования вентиляции шахты. Для решения этой задачи можно использовать компьютерную модель шахтной вентиляционной сети. Так, например, в соответствии с методикой определения устойчивости вентиляционных потоков вентиляции [2], величину критической депрессии изолированного участка в нормальном режиме можно определить из условия остановки в нем вентиляционной струи (ra=ao). Тогда величину критической депрессии этого участка в реверсивном режиме можно пересчитать на основании результатов измерений расхода воздуха, проводимых при плановом реверсировании и указанных в акте реверсирования. Расчетная формула будет иметь следующий вид

Hop = Ho ( qp/qn )2 , (7)

где qp и qn - расходы воздуха, измеренные в рассматриваемом участке в нормальных условиях и при плановом реверсировании вентиляции, м3/с.

Условие опрокидывания вентиляционной струи в аварийном участке при общешахтном реверсировании будет иметь следующий вид Ha(qp/qn)2 > ht, (8)

Таким образом, вышеприведенный анализ показывает принципиальную возможность использования общешахтного реверсирования вентиляции для тушения пожара после изоляции участка. В ее основе лежит последующее многократное реверсирование вентиляции изолированного участка за счет общешахтной депрессии и тепловой депрессии пожара. Причем, тепловая депрессия используется как источник тяги, восстанавливающий восходящее движение пожарных газов в лаве. Эффективность такой технологии тушения изолированного пожара можно оценить заранее для всех выемочных участков шахты, на стадии подготовки плана ликвидации аварии.

---------------------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Болбат И.Е, Лебедев В.И, Трофимов В.А. Аварий- 2. Рекомендации по выбору эффективных режимов

ные вентиляционные режимы в угольных шахтах. - М.: Не- проветривания шахт при авариях. - Донецк: НИИГД, 1995. -дра, 1992. - 206 с. 168 с.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ --------------------------------------------------------------------------------

Смоланов С.Н.- кандидат технических наук, государственная военизированная горноспасательная служба Минтопэнерго Украины