Теоретические положения прогноза газовых ситуаций в углекислотообильных шахтах Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 622.81.012.2

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОГНОЗА ГАЗОВЫХ

СИТУАЦИЙ В УГЛЕКИСЛОТООБИЛЬНЫХ ШАХТАХ

Н.М. Качурин, Р.А.Ковалев, Д.Н. Шкуратский, С.А. Воробьев

Обоснована связь между газовыделением и формированием поля концентраций выделяющихся газов. Эта связь проявляется в виде взаимообусловленности существования этих явлений, разделенных в пространстве и времени. Прогноз газовых ситуаций в горных выработках очистных и подготовительных участков основывается на решениях краевых задач для одномерного уравнения конвективно-турбулентной диффузии для точек, соответствующих исходящим струям воздуха.

Ключевые слова: газовыделение, уголь, очистной участок, газоносность, газообмен, угольный пласт, математическая модель, термодинамическая система.

Введение. Вероятно, имеет смысл начать построение классификации газовых ситуаций в шахтах с того, что дать определение этому словосочетанию. Структурно и понятийно определение построим по схеме: что есть; где есть; как есть; как рассматриваемое воздействует на человека [1].

Тогда можно говорить о том, что газовые ситуации в угольных шахтах, разрабатывающих пласты угля с низким содержанием метана, это сочетание условий, которые влияют на газообильность горных выработок и интенсивность газопереноса воздушными потоками, и, таким образом, создают обстановку, характеризующуюся различными уровнями опасности для человека.

Условно можно выделить несколько уровней опасности по газовому фактору, каждый из которых характеризуется определенным составом шахтного воздуха. Поэтому, разумеется, что в качестве главного признака, определяющего уровень опасности по газовому фактору, целесообразно рассматривать максимальные значения нестационарного поля концентраций выделяющихся газов [2].

Шахтные наблюдения, лабораторные эксперименты, а также результаты математического моделирования свидетельствуют о том, что связь между газовыделением и формированием поля концентраций выделяющихся газов проявляется в виде взаимообусловленности существования этих явлений, разделенных в пространстве и времени. При этом рассматриваемая связь может относиться по формам детерминизма как к однозначной при математическом моделировании, так и к вероятностной или корреляционной (при натурных наблюдениях и лабораторных экспериментах). В ряде же случаев эта связь может быть рассмотрена как связь функционирования и управления, так как отражает перенос вещества и энергии в горном массиве и свободном воздушном потоке.

Выделив, таким образом, главный классификационный признак и учитывая формы связи между газовыделением в выработки и дальнейшими процессами переноса газов, газовые ситуации можно классифицировать по месту их возникновения; по вероятности взрыва; по пригодности атмосферы горной выработки для дыхания.

По месту возникновения все газовые ситуации целесообразно связать с метанообильными шахтами и негазовыми шахтами. Очевидно, что газовые ситуации, при которых существует вероятность взрыва, возникают только на метанообильных шахтах.

Газовые ситуации по вероятности взрыва можно подразделить на следующие классы: чрезвычайно опасные ситуации (концентрация взрывчатых газов находится между значениями нижнего и верхнего пределов взрывчатости); весьма опасные ситуации (концентрация взрывчатых газов значительно выше верхнего предела взрывчатости, например, при слоевых скоплениях метана); опасные ситуации (концентрация взрывчатого газа превышает ПДК, но меньше нижнего предела взрывчатости); неопасные ситуации (концентрация взрывчатого газа не превышает ПДК).

Газовые ситуации по пригодности атмосферы горной выработки для дыхания людей подразделяются на две категории: это ситуации непригодные для дыхания (концентрация кислорода менее 17 % или же концентрация токсичных газов выше ПДК); ситуации, соответствующие санитарно-гигиеническим нормам.

Анализируя взаимосвязи газовых ситуаций различных классов и категорий, можно сделать следующие выводы: на метанообильных шахтах газовые ситуации каждого класса по взрывоопасности будут также принадлежать одной из категорий по пригодности атмосферы для дыхания; газовые ситуации на углекислотообильных шахтах также могут быть чрезвычайно опасными, когда в горной выработке происходит резкое нарушение состава воздуха и атмосфера становится смертельно опасной для человека.

Предложенная классификация газовых ситуаций служит также и обоснованием в выборе методов их прогноза. Очевидно, что это методы математического или физического моделирования, позволяющие заранее определить поле концентраций газов в конкретной выработке [3].

Газовые ситуации на очистных участках. Особенности прогноза газовых ситуаций на очистных участках заключаются в том, что это по существу фрагменты общей вентиляционной сети с распределенными источниками выделения углекислого газа и поглощения кислорода, поэтому моделирование средней в сечении выработки концентрации сводится к решению задачи сетевой газодинамики [3].

Очистной участок можно рассматривать как вентиляционную сеть, имеющую Л ветвей и А узлов. Процессы переноса в каждой ветви вполне обоснованно можно считать происходящими за счет одномерной конвек-

тивной диффузии. Тогда нестационарное поле концентраций в ветвях будет описываться следующим уравнением:

C IM (t)

at x di v ' (1)

где ,eA; i,jeA; Cx - концентрация метана в ветви с номером ,14;

U,, V, - скорость воздуха и объем выработки; l - пространственная координата; i, j - смежные узлы;, соединяющиеся ветвью ,.

Начальные и граничные условия для уравнения (1) имеют вид: • для внешних узлов

Сх- (А'О = С0= const 5

(0,/) = с<(/);ГеЛ7; (2)

Сг

• для внутренних узлов c,+ (^,t ) = Cj(t), Я-ej [лгпл;), (3)

(4)

Ге(лГПЛ-),

где Л^(Лj) - множество входящих (исходящих) ветвей, смежных с узлом

{; - то же для ветвей, смежных с узлом]; $х,£х - площадь попереч-

ного сечения и длина ветви с номером X; с (t) (*) " концентрации метана в узлах 1 и ] соответственно.

Решение уравнения (1) для постоянного начального и переменного граничного условий имеет следующий вид:

1-(70 г О Г -0 / 0

t— + (70 t — ск t- —

V uxJ V uxJ V uxJ

+

+V

-1

f I A t—tu

\llu(T)dT-a, t--If It(r)dr

где ck (t ) = <-( ° t);

0

V u, J

V u, J о

(5)

= сЛ£ь>*)>

c

а

t--

V их;

0 при ? < £их\

1 при ? > £и~\

Подставляя (5) в условие (4) и учитывая (2) и (3), получим соотношение для определения концентраций метана во внутренних узлах сети и во внешних узлах '), из которых воздух уходит в магистральные выработки. Это соотношение можно представить следующим образом:

хих

( г с

<со 1 -ао г - + а0 Г-

V и х; V и х;

с

+

+к

-1

о V и'х; о

-I ^х Сх-( о, г ) = о.

(6)

При этом значения найденные из соотношения (6), долж-

ны удовлетворять условию: с. - ПДК.

Из соотношения (6) следует, что для любого внутреннего узла у справедлива формула

■( г ) = 1 $

хих

1 -а

' С

V их;

+ а.

' С

V их;

+к

-1

С £

\1'и(т)Л-а0 М П /¿(т)Л

х

I $

хих

V их; о -1

^х

(7)

Здесь ^(1;) рассчитывается по формуле (5), в которой принимается С = / Л, ск(1;) = ег (0,1) = с;(1;), при этом х-е(Л; еЛ-), где Л' - подмножество

внешних граничных узлов.

Газодинамическую сеть можно представить в виде следующей матрицы:

^ X 4

х1 г1 ^ ^ ^х1 их1 ^м! с1- с1+

Вкп =

х2 *2 J2 ^2 ^х2 их2 ^М2 С2- С

2+

хп к -1п 1п ^хп и хп ^Мп Сп- Сп+

(8)

+

х

х

с

с

<

о

+

х

Матрица (8) полностью характеризует газодинамическое состояние сети горных выработок очистного участка в любой момент времени.

В начальный момент времени (8) описывает топологию рассматриваемой сети, ветвям которой поставлены в соответствие параметры ix, Sx, и. и коды, характеризующие источники газовыделений 1м. Предпоследний столбец матрицы В^ заполняется численными значениями концентраций во внешних граничных узлах, а для ветвей, не имеющих внешних узлов, элементы столбца принимаются равными нулю. Последний столбец состоит из нулей.

Следовательно, спрогнозировать газовую ситуацию на очистном участке в любой момент времени - это заполнить В7п, В8п и В9п для этого момента времени. Для расчета элементов столбцов В7п, В8п и В9п можно использовать стандартные пакеты программ, позволяющие численно реализовать формулу (7) и оформляющие результаты вычислений в виде матрицы (8).

Динамика концентрации углекислого газа на очистных участках и в подготовительных выработках при постоянном атмосферном давлении. Газовые ситуации на очистных и подготовительных участках моделируют с помощью уравнения конвективно-турбулентной диффузии газовой примеси в воздухе. При этом рассматривают однородную и изотропную турбулентность, пренебрегают двумя размерами горных выработок и учитывают только длину. Используя этот подход, определим вид источника в уравнении диффузии [4].

Рассмотрим газообмен в произвольном объеме Q, где газовыделение равно I, плотность воздуха постоянна, концентрация газа на свежей струе сн = const, а в начальный момент времени газа в рассматриваемом объеме не было. Концентрация газа на исходящей струе будет некоторой функцией времени. Количество воздуха Q, подаваемое в данный объем, также является величиной постоянной. Следовательно, уравнение баланса количества газа в объемных единицах можно записать в следующем виде:

Qdc = Iyrdt + cHQdt - cQdt. (9)

Уравнение баланса количества газа преобразуется к следующему дифференциальному уравнению:

- = - -~(c - cH), (10)

dt Q L H

где L - протяженность выработки или суммарная длина выработок очистного участка (это зависит от исходных технологических условий).

Если учесть конвективный и турбулентный диффузионные потоки, то математическая модель газовой ситуации в подготовительной выработке при постоянном атмосферном давлении будет иметь следующий вид:

dC

dt

+ u dC _D d2C

cp dx dx2

и

Lr

С +

I

П .В

Q,

(11)

Jn. В * П. В

где ucp - средняя скорость движения воздуха по подготовительной выработке; Ln.B - проектная длина подготовительной выработки; InB, Q ПВ - абсолютная газообильность и объем подготовительной выработки; С = =с -сН; с - объемная концентрация рассматриваемой газовой примеси в воздухе выработки (например, для условий Кузбасса - это метан или углекислый газ); сН - объемная концентрация газовой примеси на свежей струе, поступающей в подготовительную выработку.

Объемная концентрация газовой примеси в уравнении (11) задается в долях единицы, а сН = const. Начальные и граничные условия для протяженной подготовительной выработки можно записать следующим образом:

C(x,0) = C(0, t) = 0; lim C(x,t) * да.

Решение краевой задачи (11) - (12) получено в виде

f ...

C (x, t)- DIПВ

Q

П. В

1

+0,5exp I

exp

и

ср

и„

ср

L

t

'П. В у

+

L

П .В у

t

xj exp

и.

ср

V LП .В у

exp Kyjb j erfc —-yffrr

2л/г

+

+ exp ^Ky[b j erfc + Vb7

>d т.

(12)

(13)

где K =

x

VD

и

b = cp

+ ■

cp

4D L

П .В

Зависимости (7) - (13) использовались для вычислительных экспериментов. Результаты вычислительных экспериментов представлены на рис. 1 - 4.

Анализ результатов вычислительных экспериментов показывает, что, во-первых, поля концентраций газовых примесей в воздухе очистных и подготовительных участков стремятся к некоторому стационарному состоянию и, во-вторых, динамический расчет количества воздуха, необходимого для проветривания очистных и подготовительных участков, целесообразно осуществлять, используя решения уравнений (1) и (11), для условия ^ ^ 0.

Такой вывод является физически обоснованным с точки зрения безопасности по газовому фактору, так как на временном интервале переход-

;

0

ного процесса концентрация газа в воздухе на исходящей струе всегда меньше чем при установившемся стационарном распределении концентраций газа.

^ 3 ^4/ 5

^¿r

Рис. 1. График зависимости С от К С = С(Х''>°"В + еР " Л

DI

П.В

ср

V Ln.B J

-1;

b=0,625; uф/Ьп в = 0,5/1000;

1 -1 = 10 мин; 2 - t = 30 мин; 3 - t = 60 мин; 4 - t = 120 мин;

3 - t = 360 мин

/ 1 2

/

/

/

□ 50 100 150 200 250 300 350

t, min ->

Рис. 2. График зависимости С от t

г .. \

С = €<Х'[>апв + ^

DI

П.В

u

ср

V Ln.B J

-1

b=0,625; u^/Ln n = 0,5/1000;

1 - K = 10; 2 - K = 30

0.8

л

I

0.6

и

0.4

0.2

1 2 3 4 5

/ / / SS

§

10

20

30

40

50

60

t, min ->

Рис. 3. График зависимости С1 от t при t < x/(u)

C1 = C(x,t)Qoy /1п.в при {и)/ZLoy равном: 1 -1,5/1000; 2 -1,5/1500; 3 -1,5/2000; 4 -1,5/2500;

5 -1,5/3000

Для протяженной подготовительной выработки математическая модель стационарной диффузии имеет следующий вид:

d2C Qnв dC Qnjj

dx DSnB dx DQnB

C -1ПВ

V

Q

= 0;

П .В J

(14)

C(0) = 0; limC(x) , (15)

где QnB - среднее количество воздуха, протекающего по подготовительной выработке; snB - площадь поперечного сечения подготовительной выработки в свету.

Решение краевой задачи (14) - (15) получено в следующем виде:

c(x) - сн = ^.В (1 - exp

Q

П. В

Q

П. В

2 DSr

1

0,25

Q

П. В

V DSп . В J

+

Q

П. В

DQ

П. В

x

(16)

Для очистного участка математическая модель стационарной диффузии имеет следующий вид:

dC

1

dx IL,

О У

с- 1оу

Qo:

(17)

у J

2

Решение уравнения для начального условия С(0) = 0 получено в следующем виде:

с(х) - сн =

I,

О.У

Ос

О.У

1 - ехр

х

V ^о.У ;

(18)

а

б

Рис. 4. График зависимости концентрации газа С,1 от * при * > х / (и) на исходящей струе для различных интервалов времени

.В при {и)/ЕЬО.У

равном: 1 -1,5/1000; 2 -1,5/1500; 3 -1,5/2000; 4 -1,5/2500; 5 -1,5/3000

Зависимости (16) и (18) позволили провести вычислительные эксперименты, результаты которых представлены на рис. 5, 6.

Анализ полученных кривых показывает, что они близки к линейным функциям, что при необходимости позволяет использовать начальные слагаемые при разложении экспонент в формулах (16) и (18) в бесконечные ряды. Второй не менее важный вывод, качественно подтверждающий адекватность разработанных моделей, - это возрастание концентрации по направлению движения струи воздуха.

О 200 400 600 800 1000

х, т ->

Рис. 5. График зависимости Сп.в. от х для подготовительной

выработки длиной 1000 м

СП. В = [с(х) — СНШп.В /1 п.в

Рис. 6. График зависимости СО.У от хдля очистного

участка

со.у = 1с(х) — сншо у /^о.у

Математическая модель процесса вытеснения кислорода из атмосферы горных выработок в периоды снижения атмосферного давления воздуха. Процессы вытеснения кислорода из атмосферы горных выработок имеют место при экстренных газовыделениях, вызываемых резким снижением атмосферного давления. Многочисленные газовоздушные съемки показывают, что этот процесс очень напоминает процесс обескислороживания рудничного воздуха, обусловленный поглощением кислорода обнаженными поверхностями угольного пласта. Это сходство позволяет сравнить два физически различных процесса методом интегральной газовой динамики [5].

В проветриваемом объеме О за время & концентрация кислорода измениться на величину ёе. Полагая, что изменением плотности газовых компонент воздуха можно пренебречь, получим следующее балансовое соотношение:

Шс = \_Qco - (б + 1ср У№, (19)

где с0 - концентрация кислорода в свежей струе; Q - количество свежего воздуха, поступающего в проветриваемый объем; Icp - среднее значение потока «мертвого» воздуха, выделяющегося в проветриваемый объем; c -концентрация кислорода в воздухе, удаляемом из проветриваемого объема.

Следовательно, математическая модель вытеснения кислорода из атмосферы объема Q при экстренных газовыделениях, вызываемых резким снижением атмосферного давления, будет иметь вид

dc 1

dt ~Q

c(0) = c = const. (21)

Решение уравнения (20) для условия (21), приняв сн=с0, можно записать следующим образом:

— = ^(<2co - V)]; (20)

c(t) =

\ rj \

Qo - c

v i co

V cP

exp

cp t V^ У

(22)

Если рассмотреть кинетику поглощения кислорода в объеме Q, математическая модель такого процесса будет иметь следующий вид:

dt-K(cp-c); (23) c(0) = c0 = const, (24)

где K - константа скорости поглощения кислорода угольным пластом; ср -равновесная концентрация кислорода в угле.

Решение уравнения (23) для условия (24), можно представить в следующем виде:

c(t) = cp - (cp - co)exp(-Kt). (25)

Сравнивая зависимости (23) и (25), можно перейти к так называемым эквивалентным характеристикам вытеснения, которые отражают кинетику уменьшения кислорода в объеме Q:

сэкв = ^, (26) 1ср

К = , (27)

3 О v У

где сэрке - эквивалентная равновесная концентрация вытеснения кислорода;

КЭ - эквивалентная константа скорости вытеснения кислорода.

Среднее значение потока «мертвого» воздуха, выделяющегося в проветриваемый объем, рассчитывается как среднее интегральное значение фильтрационного потока газовой смеси из выработанного пространства:

1 г

-ср = 111 СО^Т ; (28)

где I - абсолютная газообильность, обусловленная падением атмосферного давления в 1-м виде выработок (например, 1=1 - подготовительная выработка, а 1=2 выработки очистного забоя).

Таким образом, скорость вытеснения кислорода ^сМ^выт будет описываться в уравнениях диффузионного переноса следующей формулой:

А йс ^

00 " (29)

V dt j в

Кэ с.

Формула (29) задает в явном виде функции стока в уравнениях, описывающих динамику продольного профиля концентрации кислорода на подготовительных и очистных участках.

Математическая модель динамики концентрации кислорода в атмосфере подготовительной выработки. Обескислороживание воздуха подготовительной выработки в периоды падения атмосферного давления следует рассматривать как процесс диффузии газовой примеси, осложненный объемным поглощением этой примеси. Этот процесс для одномерного случая можно описать следующим уравнением:

дс дс ^ д2 с

--Ъ и — = D—- - Кэс.

dt дх дх

(30)

где ucp - средняя скорость движения воздуха в подготовительной выработке; D - коэффициент турбулентной диффузии.

Начальные и граничные условия будут иметь следующий вид:

c(x,0) = c(0, t) = cCB = const, lim c(x,t) ф ro, (31)

x^ro

где ссв - концентрация кислорода на свежей струе.

Используя преобразование Лапласа-Карсона запишем задачу (30) -(31) в следующем виде:

d Ч

dx2

■ю-

^L

dx

Кэ + s

D

с.

ст

Кэ + S j

= 0.

cT = cno = const, lim c ф ro.

Llx=0 св L

(32)

(33)

Решение дифференциального уравнения (32) для условий (33) можно записать в следующем виде:

CL =

с

с

Кэ + S

exp (0,5юх) exp (-ух^/ßTS ).

Переходя к оригиналу выражения (34), получим

с( х, t) = сс

t

G (х, t) - JG2 (х, i)dI

(34)

(35)

где

^ (х, 7) = 0,5 [ехр(-^ х)вг/с

г0,5х гтЛ # >

+ехр(^ х)вг/с

0,5х 4ЁП

(36)

^ (х, 7) = 0,5 ехр(-^э7) [ехр(-0,5ю х) х

хвг/с

0,5х

4ЁП

0,5юл/Ё7

+

+ехр(0,5юх)вг/с

0,5х

+

0,5ю7Ё7

(37)

и„

ю =

СР

р=

Ёю2

+ ^; ^ = . 0,25ю2 +

Ё ' 4 ^ - ^ Ё

Анализ газовой ситуации для принятия соответствующих организационных решений можно проводить с использованием зависимости (37) для точки x = LПв, где LПв - длина подготовительной выработки:

с( ЬПВ,7) = Сс,

I

ПВ

о о2( ь ПВ, 1

(38)

Условие аэрогазодинамической безопасности по фактору обескислороживания воздуха имеет следующий вид:

с(ЬПв ,7) > 0,2. (39)

Следовательно, уравнение, описывающее динамику перемещения фронта загазирования в выработку, может быть представлено в следующим образом:

с

I

^ (х,7) -1 02 (х, х^ х

= 0,2.

(40)

Исследование теоретических закономерностей осуществлено в процессе вычислительных экспериментов.

Математическая модель динамики концентрации кислорода в атмосфере выработок очистного участка. Обескислороживание воздуха выработок очистного участка в периоды падения атмосферного давления представляет собой процесс конвективной диффузии газовой примеси, осложненный объемным поглощением этой примеси, для одномерного случая можно описать следующим уравнением:

* + и - * = _* с,

дГ ср дх Э

(41)

где и ср - средняя скорость движения воздуха в подготовительной выработке.

Начальные и граничные условия будут иметь следующий вид:

c(x,0) = c(0,t) = cCB = const, lim c(x,t) фго . (42)

x^ro

Используя преобразование Лапласа-Карсона, запишем в следующем

виде:

d^ +КЭ + s

dx

и

с

ср V

Кэ + s j

0;

c

cT n = — = const, lim cT ф ro

ь Ix=0 c ь

s x^-ro

(43)

(44)

Решение дифференциального уравнения (43) для условий (42) можно записать в следующем виде:

с = с

L св

1

s + К

+

1

1

V s s + Кэ j

exp

Кэ Л

--э х

иоч V сР J

X

х exp

f \ х

--s

иоч

V сР J

(45)

Переходя к оригиналу выражения (45), получим

с( хt) = ссв {exp (-К-t) + exp

X[1 - exp (-К-t )]ст0

Кэ —- х

иоч V сР J

X

f х \

t - иоч

V сР JJ

(46)

Анализ газовой ситуации на очистном участке по фактору обескислороживания воздуха для принятия соответствующих организационных решений можно проводить с использованием зависимости (46) для точки х= £Ьоу, где £Ьоу - суммарная длина выработок очистного участка:

с(SL0.y, t) = ссв {exp(-К^) + exp

К,

и

V ср

оч ^L0.y

X

х[1 - exp(-K3t)]}. (47)

Условие аэрогазодинамической безопасности очистного участка по фактору обескислороживания воздуха имеет следующий вид:

с (lLoy, t )> 0,2. (48)

Следовательно, уравнение, описывающее динамику перемещения фронта загазирования в выработки очистного участка, может быть представлено в следующим образом:

ссв {exp (-Кэt) + exp

г к Л -К- SL

„ оч ^LO.V

и

V сР

X

оч

х[1 - exp (- Кэ *)]} = 0,2.

(49)

Используя уравнение (49) можно оценить газовую ситуацию по кислороду в любой момент времени.

Список литературы

1. Качурин Н.М., Каледина Н.О., Качурин А.Н. Выделения метана с поверхности обнажения угольного пласта в подготовительную выработку// Известия ТулГУ. Науки о Земле. Вып. 1. 2011. С. 80-84.

2. Качурин Н.М., Борщевич А.М., Бухтияров А.А. Метановыделе-ние в очистной забой из подработанных и надработанных пород// Известия ТулГУ. Науки о Земле. Вып. 1. 2011. С. 62-68.

3. Качурин Н.М., Фатуев В.А., Шейнкман Л.Э. Прогнозная оценка вероятности возникновения аварий в шахтах Подмосковного бассей-на//Известия ТулГУ. Науки о Земле. Вып. 1. 2011. С. 134-140.

4. Качурин Н.М., Ефимов В.И., Воробьев С.А. Методика прогнозирования экологических последствий подземной добычи угля в России// Горный журнал. 2014. №9. С. 138-142.

5. Качурин Н.М., Воробьев С.А., Факторович В.В. Теоретические положения и модели воздействия на окружающую среду подземной добычи полезных ископаемых// Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2013. Вып. 3. С. 126 - 134.

Качурин Николай Михайлович, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, ecology@tsu.tula.ru , Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Ковалев Роман Анатольевич, д-р техн. наук, проф., директор, ecology@tsu.tula.ru , Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Шкуратский Дмитрий Николаевич, генеральный директор, ecology@tsu.tula.ru, Россия, Пермь, ОАО «Галургия»,

Воробьев Сергей Александрович, научный сотрудник, vorobjov@rudmet.ru, Россия, Белгород, Белгородский национальный исследовательский университет

THEORETICAL PRINCIPALS OF FORECASTING GAS SITUATIONS IN THE MINES WITH CARBONIC ACID EMISSION

N^. Kachurin, R.А. Kovalev, D.N. Shkuratskiy, S.A. Vorobev

Connection gas emission and forming concentration field of emitting gases. That connection exists as interdependent presence those processes, which separating at time and space. Forecasting gas situations in mining workings of face production and develop areas base at the solving boundary-value problems of one-dimensional convective-turbulent equation of diffusion for points corresponding with outgoing air jets.

Key words: gas emission, coal, face production area, gas content, gas changing, coal seam, mathematical model, thermodynamical system.

Kachurin N.M., Doctor of Sciences, Full Professor, Chief of a Department, ecology @,tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Kovalev R.A., Doctor of Sciences, Associate Professor, Director, ecolo-gy@tsu.tula.ru , Russia, Tula, Tula State University,

Shkuratskiy D.N., General Director, ecology@tsu.tula.ru, Russia, Perm, Company of the "Galurgiy",

Vorobev S.A., Scientific Associate, vorobjov@rudmet.ru, Russia, Belgorod, Belgorod National Researching University