Активное воздействие на взрывоопасные области и очаги горения в угольных шахтах и его математическое обоснование тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

На правах рукописи

РГК ОД

1 7 И'ОЛ 2000

ПАЛЕЕВ Дмитрий Юрьевич

АКТИВНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ВЗРЫВООПАСНЫЕ ОБЛАСТИ И ОЧАГИ ГОРЕНИЯ В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ И ЕГО МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Ижевск - 2000

Работа выполнена на кафедре прикладной аэромеханики физико-технического факультета Томского государственного университета

Научный консультант: доктор физико-математических наук

профессор И.М. Васенин

Официальные оппоненты: доктор технических наук

профессор В.Н. Скоробогатский__________

доктор технических наук профессор ИТ. Русяк

доктор физико-математических наук профессор А.Ф. Воеводин

Ведущая организация — Государственный Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (ВостНИИ), г. Кемерово

Защита диссертации состоится

« 4

2000 г.

в " /¿^ " часов на заседании специализированного совета Д 200.70.01 при Институте прикладной механики УрО РАН по адресу 426000, г. Ижевск, ул. М. Горького, 222

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института прикладной механики УрО РАН, г. Ижевск.

Автореферат разослан " ¿<.р с с (^С

2000 г.

Учёный секретарь специализированного совета р канд. физ.-мат. наук

с/

У

С.П. Копысов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современная угольная шахта - это сложный произ-•дственный комплекс, в основе работы которого лежат строго регламентиро-нная деятельность человека и естественные процессы сдвижения и разруше-1Я горных пород, дающие толчок сложным физическим процессам, оказы-ющим огромное влияние на интенсивность и безопасность горных работ. На-'шение технологии угледобычи, как правило, влечёт за собой аварийные си-ации, часто проявляющиеся в виде загазований, самонагреваний угольных :оплений, воспламенений и взрывов метановоздушных смесей. Ликвидация ких аварийных ситуаций всегда сопровождается крупными экономическими »терями, травмированием или гибелью горнорабочих и горноспасателей. Осиное место их проявления — выработанные пространства, сопряжённые с ним гработки выемочного участка и подготовительные выработки.

Если подготовительные выработки характеризуются необходимостью их «нудительного проветривания и опасностью быстрого загазования с угрозой рыва, то в выработанных пространствах могут инициироваться опасные фи-ко-химические и газодинамические процессы, оказывающие негативное воз-йствие далеко за пределами выемочного участка. Сформированные из обру-2нных пород и неизбежных потерь угля, выработанные пространства пред-авляют собой пористую среду больших геометрических размеров с высокой 'оницаемостью и аэродинамически связанную с горными выработками. Вы-ботанные пространства становятся областями интенсивных аэродинамиче-их течений, провоцирующих самонагревание угля, переходящее в эндоген-ш пожар. Осложнённый выходом открытого огня в действующие выработки, кой пожар - опасное и трудно прогнозируемое явление, ещё недостаточно ученное, способы и средства ликвидации которого недостаточно эффектив-

Важной составляющей оснащения военизированных горноспасательных стей (ВГСЧ) являются средства дистанционного воздействия на очаг пожара и взрывоопасную среду с безопасного расстояния. Эти средства используют инудительную подачу огнетушащих составов по трубопроводам, скважинам и транспортирование их в спутных потоках вентиляционных трубопроводов, эных выработок, выработанных пространств. По существу используются ме-цы гидро- и газодинамического воздействия на объекты, зарождение и разви-г которых происходит по законам газовой динамики и тепломассообмена, (нако эти методы не всегда подкреплены строгими научными расчётами и <тика их применения в критических ситуациях часто основывается исключи-1ьно на личном опыте и интуиции горноспасателей.

Невозможность проведения прямых натурных экспериментов делают акту-ьной разработку математических моделей, описывающих весь комплекс не-лательных процессов в системе «горные выработки - выработанное про-эанство». С их помощью можно прогнозировать газодинамическое состояние следуемой системы при активном на неё воздействии и разрабатывать более

эффективные способы и средства ликвидации аварийных ситуаций, связанны: угрозой воспламенения и взрыва метана.

Сложные подземные аварии могут сопровождаться взрывами с формиро! нием ударных волн, распространяющихся по горным выработкам и сокруша щих всё на своём пути. Поэтому актуальной является разработка математш скихмоделей, позволяющих рассчитывать распространение ударных волн разветвлённой сети горныхвыработок с целыо выбора безопасных мест расс новки людей и оборудования, задействованных в ходеликвидации аварии.—

Все исследования выполнялись по тематике Российского научно-исследо; тельского института горноспасательного дела (РосНИИГД) по проблеме Мл углепрома СССР П191710 в рамках постановления ПСНТ и Госплана СССР 7.07.81 г. № 223/140; по программе Минтопэнерго России "Разработка и сов* шенствование средств противоаварийной защиты угольных предприятий" 24.02.93 г. Диссертационная работа обобщает результаты 8 научно-иссле; вательских тем, выполненных в 1981-1999 гг. под руководством и непосред венном участии автора (№№ Г.Р.: 01825066377, 01829010618, 01830063101860072720, 01900307000,01930321000,01950005092, 0980009368).

Цель работы - обоснование и разработка дистанционных методов актив! го воздействия на потенциально взрывоопасные области и очаги горения фл матизирующими составами, применение которых повысит эффективность безопасность горноспасательных работ в угольных шахтах.

Идея работы состоит в обеспечении активного воздействия на недоступн для горноспасателей пожаро- и взрывоопасные области за счёт формирова! искусственных и использования существующих газодинамических потоко! качестве несущей фазы для транспортирования флегматизирующих составов.

Методы исследования: методы механики сплошных сред и математи ской физики для построения и обоснования математических моделей газоди мических процессов в горных выработках и выработанных пространствах; а литическое и численное решение математических моделей с применением парата теории дифференциальных уравнений и ЭВМ; экспериментальные следования в лабораторных и шахтных условиях.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Закономерности изменения режима работы вентилятора местного пров ривания и аэродинамической характеристики вентиляционного трубопров' при транспортировании паров гадоидоуглеводородов в воздушном потоке за сят от концентрации транспортируемых паров, температуры пожарных газо угла наклона выработки к горизонту.

2. Флегматизирующие концентрации хладона 114В2, бромистого этила, ставов БФ-2 и БФ(1:1) для метановоздушных и метановодородовоздушных с (при содержании водорода от 1 до 3 %) зависят от газовой ситуации в гор) выработке и должны избирательно использоваться при ликвидации аварии.

3. Математическая модель, описывающая диффузионно-фильтрационное чение в выработанных пространствах должна строиться с учётом сил плав}

:ти, порождаемых неоднородностью газовоздушной среды, влияние которых оизмеримо с влиянием сил сопротивления и градиента давления.

4. Двухтемпературная математическая модель тепломассопереноса в обрученном массиве, обеспечивающая описание газодинамических процессов в ок-1естности очага эндогенного пожара.

5. Алгоритм и методика расчёта диффузионно-фильтрационного течения в ¡ыработанных пространствах, построенная в развитие метода контрольного объёма Патанкара к решению гидродинамических задач на основе полиноми-льной аппроксимации экспоненциальной схемы, снимающей ограничение по еточному числу Рейнольдса.

6. Математический алгоритм активного управления газодинамикой вырабо-анного пространства, обеспечивающий прогноз параметров изменения фильт-'ационных потоков и газового состава в заданной области за счёт воздействия [енных завес, азотоподающих и дегазационных (газоотсасывающих) скважин.

7. Газодинамический подход для расчёта ударно-волновых процессов, по-воляющий рассчитывать распространение, отражение и взаимодействие удар-[ых волн и волн разрежения в разветвлённой сети горных выработок любой ложности.

Достоверность научных положений подтверждается:

- использованием известных экспериментальных результатов для задания сходных данных и правых частей дифференциальных уравнений;

- решением тестовых задач, сравнением с результатами решений по альтер-ативным методикам, сравнением с известными экспериментальными резуль-атами, проведением исследования сходимости решений путём увеличения .искретности расчётной области;

- удовлетворительной сходимостью численного эксперимента с данными га-овых съёмок выемочных участков угольных шахт;

- подтверждением результатов теоретических исследований транспортиро-ания паров галоидоуглеводородов экспериментальными данными с погрешно-тью, не превышающей 9 %;

- положительными результатами промышленного применения дистанцион-ого способа транспортирования паров галоидоуглеводородов при ликвидации варий на шахтах Кузбасса.

Научная новизна работы:

- установлены зависимости аэродинамической характеристики вентиляци-нного трубопровода, режима работы вентилятора местного проветривания, араметров движения паровоздушной смеси по вентиляционному трубопрово-у, изменение объёмного расхода паровоздушной смеси на срезе вентиляцион-ого трубопровода от концентрации транспортируемых паров галоидоуглево-ородов, температуры пожарных газов и угла наклона выработки к горизонту. 1 ведение галоидоуглеводородов в вентиляционный трубопровод увеличивает го аэродинамическое сопротивление и повышает депрессию вентилятора, приём при горизонтальном расположении трубопровода снижается расход на его онце при неизменной производительности вентилятора, при положительных

углах наклона трубопровода производительность вентилятора и расход на конце его уменьшаются, при отрицательных - увеличиваются.

- определены минимальные флегматизирующие концентрации для метано-воздушных сред: хладона 114В2 - 1,1 %, бромистого этила - 3,8 %, составов БФ:2~-~2,9 % и БФ( 1:1) — 2,0 % и для метановоздушных сред при содержании водорода 1, 2 и 3 %, которые являются выше огнегасительных при - объёмном пожаротушении. В частности, при содержании водорода 3 % минимальные флегматизирующие концентрации хладона 114В2 - 3,3 %, бромистого этила-6,2 %, составов БФ-2 - 6,3 %, БФ(1:1) - 4,6 %. Бедные смеси рекомендуется флегматизировать хладоном 114В2, богатые - составом БФ(1:1).

- разработана математическая модель газодинамических процессов с учётом неоднородности газовоздушной среды и порождаемых ею сил плавучести, позволяющая выявлять особенности, присущие диффузионно-фильтрационному течению в выработанных пространствах крутых пластов;

- разработана математическая модель тепломассопереноса в обрушенном массиве в окрестности очага эндогенного пожара на основе двухтемпературно-го подхода, учитывающего теплообмен газовой фазы с пористым породным скелетом;

- на основе подходов Патанкара построены эффективные численные алгоритмы и методики расчёта тепломассопереноса в выработанном пространстве;

- установлены особенности влияния неоднородности газовоздушной среды в выработанном пространстве крутых пластов, порождаемой метановыделени-ем, на структуру течения, распределение фильтрационных потоков, величину утечек, расположение и размеры потенциально взрывоопасных областей;

- разработан моделирующий алгоритм для выбора параметров активного управления газодинамикой выработанного пространства с использованием пенных завес, азотоподающих и дегазационных скважин;

- впервые предложен газодинамический подход для расчёта ударно-волновых процессов в горных выработках и разработана методика численного решения, учитывающая пространственную топологию сети горных выработок.

Практическая ценность работы заключается:

- в разработке методов активного воздействия на взрывоопасные области и очаги горения в подготовительных выработках и выработанных пространствах (A.c. 863881, 1245714, 1270366, 1317157, 1573204, 1701937);

- в создании методики расчёта параметров воздушных ударных волн при взрывах метана в угольных шахтах.

Результаты выполненных исследований позволяют:

- избирательно подходить к выбору хладона 114В2, бромистого этила, составов БФ-2 и БФ(1:1) при ликвидации аварии в зависимости от газовой ситуации в выработке;

- определять параметры транспортирования паров галоидоуглеводородов в воздушном потоке вентиляционного трубопровода в зависимости от их концентрации, температуры пожарных газов и угла наклона выработки к горизонту

- применять разработанные математические модели для прогноза газодинамических ситуаций в выработанных пространствах крутых пластов с учётом природных и технологических факторов;

- рассчитывать величину утечек в выработанное пространство щитового участка в зависимости от свойств вмещающих пород, интенсивности метано-выделения, вентиляционных характеристик участка и глубины отработки по аппроксимационной формуле, полученной на основе обобщения результатов численных экспериментов;

- определять размеры и расположение потенциально взрывоопасных областей в выработанном пространстве щитового участка и воздействовать на них газодинамическими методами;

- разрабатывать алгоритмы управления газодинамической ситуацией в выработанном пространстве в зависимости от природных и технологических факторов с учётом возмущающего воздействия очага эндогенного пожара;

- рассчитывать газодинамические параметры ударных волн, распространяющихся по горным выработкам, и определять места безопасного размещения людей и оборудования, задействованных в ходе ликвидации аварии;

- повысить эффективность и безопасность ведения горноспасательных работ за счёт активного воздействия на потенциально взрывоопасные области и очаги горения, значительно сократить трудоёмкость, длительность и, в конечном счёте, сумму экономического ущерба от аварий.

Реализация работ в промышленности. Результаты исследований вошли во «Временное руководство по применению хладонов и их смесей при ведении горноспасательных работ на шахтах Кузбасса» (1984 г.), «Руководство по тушению пожаров в тупиковых выработках» (1985 г.), «Руководство по тушению пожаров в тупиковых подготовительных выработках хладоновыми составами на шахтах Кузбасса и Карагандинского бассейна» (1987 г.), «Руководство по применению инертных газов при ликвидации пожаров в шахтах» (1989 г.). Перечисленные документы используются при обучении личного состава ВГСЧ и во время ликвидации аварий на угольных шахтах страны.

Результаты работы использованы при разработке конструкторской документации на производство устройства подачи хладона в вентилятор (УПХВ), которое применяется горноспасателями Кузбасса в аварийных условиях с 1981 г.

Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные её части докладывались и обсуждались на I Всесоюзной научно-практической конференции «Предупреждение и тушение подземных пожаров» (г. Донецк, 1978 г.), на I Всесоюзном симпозиуме по макроскопической кинетике и химической газодинамике (г. Алма-Ата, 1984 г.), на Всесоюзных совещаниях по управлению вентиляцией и газодинамическим явлениям в шахтах (г. Новосибирск, 1981, 1984, 1987, 1991 гг.), на Всесоюзной конференции по современным способам борьбы с подземными пожарами и ведения горноспасательных работ на горнорудных предприятиях (г. Свердловск, 1984г.), на XXIV Международной конференции научно-исследовательских институтов по безопасности работ в горной промышленности (г. Донецк, 1991 г.), на Международной научно-практической

конференции «Наукоёмкие технологии угледобычи и углепереработки» (г. Кемерово, 1998 г.), на II Международной научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах» (г. Кемерово, 1998 г.), на Всероссийской научной конференции «Байкальские чтения по ^математическому__моделированию процессов в синергетических системах»

(г. Улан-Удэ-г. Томск, 1999 г.) ~ ______________________

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 32~ печатных работах, из которых 2 монографии, 1 брошюра, 4 нормативных документа и 9 изобретений. В автореферате приведён список 26 основных работ.

Структура и обьём работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав и заключения, изложенных на 269 страницах машинописного текста включая 103 рисунка, 15 таблиц, список литературы из 209 наименований. Общий объём 294 страницы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Состояние вопроса и задачи исследования. Анализируются газодинамические процессы, происходящие в подготовительных выработках и выработанных пространствах крутых пластов при нормальных технологических режимах работы шахты и в аварийных условиях. Рассмотрены применяемые в настоящее время технические средства и способы ликвидации пожаров и предотвращения взрывов на этих объектах. Обосновывается актуальность разработки новых дистанционных способов активного воздействия на взрывоопасные области и очаги горения, которые должны опираться на глубокое понимание сложных газодинамических и тепломассообменных процессов, происходящих в горных выработках и выработанных пространствах.

Предложен дистанционный способ и устройство, которые позволяю г не находясь в зоне действия высоких температур, быстро подавлять пламенное горение в очаге пожара и флегматизировать атмосферу подготовительной выработки без изменения концентрации кислорода. Способ и устройство используют жидкие галоидоуглеводороды, которые струями вводятся на лопасти нагнетательного колеса вентилятора местного проветривания, где флегматизатор разбивается до мелкодисперсного состояния, подхватывается потоком воздуха, испаряется и транспортируется по вентиляционному трубопроводу в призабой-ное пространство подготовительной выработки. Однако применение этого способа требует исследования флегматизируюгцих свойств, применяемых горноспасателями галоидоуглеводородов: хладона 114В2, бромистого этила и их смесей по отношению к наиболее взрывоопасным метановоздушным и метано-водородовоздушным средам и разработку научно обоснованных рекомендаций по транспортированию галоидоуглеводородов в очаг пожара.

Совместное применение пенных завес, азотоподающих и газоотсасывающих скважин для целенаправленного активного воздействия на взрывоопасные области и очаги горения в выработанных пространствах крутых пластов требует предварительного математического моделирования сложной газодинамической

;итуации, возникающей в выработанном пространстве в ходе ликвидации ава->ии. Известные численные алгоритмы, реализующие математические модели ■азодинамики выработанного пространства, выполнены без учёта неоднородно-:ти газовоздушной среды. Поэтому возникает необходимость оценки вклада :ил плавучести. Не рассмотрены вопросы определения конфигурации, размеров I местоположения потенциально взрывоопасных областей в выработанных фостранствах крутых пластов. Недостаточно исследовано влияние пенных за-¡ес, газоотсасывающих и инертизирующих скважин на фильтрационные поля в ¡ыработанном пространстве.

Анализ характера распространения ударных волн при взрывах в горных вы->аботках показал, что их поведение достаточно сложно описать простыми зави-;имостями. Существующая на данный момент методика определения парамет-юв ударных волн совершенно не учитывает волновой характер их распространим и взаимодействия. Поэтому преодоление недостатков, свойственных су-цествующей на данный момент упрощенной методики и корректный учёт осо-»енностей распространения ударных волн по разветвлённой сети горных выра-юток возможны при условии разработки принципиально новой методики, в ос-юву которой должна быть положена строгая математическая модель.

В заключении главы сформулированы основные задачи исследования:

1. Исследовать флегматизирующие свойства хладона 114В2, бромистого типа и их смесей по отношению к метановоздушным и метановодородовоз-(ушным средам.

2. Исследовать дистанционный способ доставки паров галоидоуглеводо-юдов в воздушном потоке вентиляционного трубопровода в очаг пожара.

3. Разработать математические модели диффузионно-фильтрационного (вижения газа и тепломассопереноса в окрестности очага эндогенного пожара в ¡ыработанных пространствах крутых пластов с учётом неоднородности газо-юздушной среды.

4. Разработать численные методы и алгоритмы расчёта, обеспечивающие шогопараметрическое моделирование газодинамических процессов с учётом епломассопереноса в выработанных пространствах крутых пластов.

5. Исследовать особенности влияния неоднородности газовоздушной среда в выработанном пространстве на структуру течения, распределение фильт-1ациопных потоков, величину утечек, расположение и размеры потенциально зрывоопасных областей.

6. Разработать математическое описание процессов дегазации, инертиза-щи и воздействия пенных завес, провести численное исследование по выявле-[ию особенностей их влияния для обоснования параметров активного управле-[ия газодинамической ситуацией в выработанном пространстве в окрестности ютенциальных очагов эндогенных пожаров.

7. Разработать газодинамический подход и методику расчёта ударно-юлновых процессов с учётом пространственной топологии разветвлённой сети орных выработок, исследовать распространение ударных волн в горных выработках с учётом локальных скоплений метана по пути перемещения.

2. Исследование влияния транспортирования паров галондоуглеводо-родов на аэродинамические характеристики вентиляционного трубопровода и вентилятора. Введение тяжёлых паров галоидоуглеводородов в воздушный поток вентиляционного трубопровода приводит к увеличению его плотности и как следствие~кизменению режимаработы вентиляторной установки. Негерметичность трубопровода, прогрев его стенок омывающим пото-~ ком пожарных газов и угол наклона выработки к горизонту также влияют на доставку паров галоидоуглеводородов в зону очага пожара.

Для исследования процесса движения паровоздушной смеси в негерметичном шахтном трубопроводе без учёта прогрева его стенок со стороны пожарных газов было получено дифференциальное уравнение Абеля 2-го порядка

+ о, (2.1)

(¡х- ах йх

6(0) = ?1о=0, (2.2)

где

Лх

8ркг 32акг . 4 Др%й\к1

22 (х)

х - координата, отсчитываемая от конца трубопровода, м; (¡1(х) - расход смеси в сечении трубопровода с координатой х, м3/с; (>0. - расход смеси на выходе из трубопровода, м/с; р - плотность паровоздушной смеси, кг/м3; До - разность плотностей паровоздушной смеси и воздуха, кг/м3; с1т - диаметр трубопровода, м; а ~ коэффициент аэродинамического сопротивления, н-с2/м ; к - коэффициент, характеризующий величину эквивалентного отверстия неплотностей трубопровода на единицу длины, м/с-Па05; g - ускорение свободного падения, м/с2; у - угол наклона выработки к горизонту.

Решение уравнения (2.1) позволило рассчитать аэродинамическую характеристику вентиляционного трубопровода длиной Ь

Н =

"то J■

+Дргх%\аг (2.4)

и исследовать влияние паров галоидоуглеводородов на работу системы «вентилятор - вентиляционный трубопровод».

Результаты расчетов показали, что введение паров галоидоуглеводородов в воздушный поток горизонтального трубопровода приводит к увеличению его аэродинамического сопротивления и изменению аэродинамических характеристик вентилятора и трубопровода. В результате переход к новому режиму работы вентилятора сопровождается увеличением его депрессии на величину

АН = 1,13С ■ -1'- () - ехр[- 0,01 бе3 '!3) С2-5)

Рв

при неизменной производительности (рис. 2.1). Здесь С - концентрация паров галоидоуглеводородов; рГ- плотность паров; рв - плотность воздуха; ()н - производительность вентилятора.

Н.даПа

* А 100

Q, м'/с

0 2 QB 4 6 Qa 8

Рис. 2.1. Изменение режима работы вентилятора СВМ-6М в зависимости от концентрации паров хладона 114В2 для трубопроводов длиной: А -100 м; В - 1000 м

Увеличение депрессии вентилятора, а следовательно и нагрузки на его электродвигатель, пропорционально увеличению концентрации транспортируемого галоидоуглеводорода. Расчёты показали, что вентилятор будет работать в устойчивом режиме и доставлять пары галоидоуглеводородоз в призабойное пространство горизонтальной выработки независимо от длины трубопровода, если их концентрация не будет превышать следующих допустимых значений: хладона 114В2 - 7,0 %, БФ(1 Л) - 8,2 %, БФ-2 - 9,0 %, бромистого этила - 9,7 %.

Увеличение депрессии вентилятора сопровождается повышением давления в трубопроводе и увеличением утечек через его неплотности. Это ведет к незначительному сокращению поступления воздуха в забой тупиковой выработки. Абсолютная величина этого сокращения описывается соотношением

Aß = 0,8 • ■ Р-г~[expío,01VL)- l]. (2.6)

Рв

При наклонно расположенном трубопроводе, когда угол у 0 , вентилятор вынужден увеличивать депрессию на преодоление вертикальной составляющей избыточного веса столба паровоздушной смеси при положительных углах наклона, а при отрицательных, наоборот, происходит его разгрузка. В результате

новый режим работы вентилятора характеризуется уменьшением его производительности при у > О" и, наоборот, увеличением при у < 0°. Аналогичная закономерность наблюдается и с изменением расхода на конце трубопровода, (рис. 2.2). Поэтому в условиях высокой метанообильности выработки сокращение её проветривания может ока-з а 5 б с - 7 % заться недопустимым. Рис. 2.2. Изменение расхода на Для исследования влияния прогрева по-конце трубопровода длиной тока на режим работы вентилятора была 200 м в зависимости от концен- разработана следующая математическая мо-трации хладона 114В2 и накло- дель: на выработки к горизонту

Q, м /с 5.5

йх Т йх ' с1х \ р с1х

Пал.

ИТ ¿х сгр<2

ан _ 8ят

¿X

(Т^-Т)>

(2.7)

(2.8)

где

= 7СТ + (Г,. - 7СТ) ■ ехр

астП I спг<5

(¿-х)

(2.10)

(2.11)

Начальные условия: при х=0 Ро, бо> То, -НУ>

Здесь Т, 7> - температура паровоздушной смеси и внутренней поверхности трубопровода; Гц- температура пожарных газов у среза трубопровода; Тег -температура стенок выработки до пожара; С - массовый расход пожарных газов; спг, Си - удельные теплоемкости пожарных газов и паровоздушной смеси; Яг - безразмерный коэффициент сопротивления трубопровода; аст- коэффициент теплоотдачи на стенке выработки; ак - коэффициент теплоотдачи на внутренней стенке трубопровода; П - периметр выработки; х - координата, отсчитываемая от начала трубопровода.

Расчеты показали, что увеличение температуры транспортируемого потока, даже без введения в него паров галоидоуглеводородов, приводит к увеличению аэродинамического сопротивления трубопровода, снижению производительности вентилятора и увеличению его депрессии. Введение в поток галоидоуглеводородов приводит к дополнительному увеличению депрессии вентилятора при неизменной производительности (рис. 2.3).

Н, даПа 400

300

200

100

(3, м /с

Рис. 2.3. Изменение режима работы вентилятора СВМ-6М при работе на горизонтальный трубопровод длиной: А - 100 м; В - 400 м при введении в него 6 % паров хладона 114В2; с/- отрезок аэродинамической характеристики вентилятора при С = 6 % хладона 114В2; -.......Г/_= 16 °С;--?£ = 150 °С

Качественная картина влияния угла наклона выработки на режим работы вентилятора остается прежней. Изменяется только количественная сторона этого влияния. Так, депрессия вентилятора при у > 0°, будет меньше, а при у < 0°, наоборот, больше соответствующей депрессии вентилятора при отсутствии прогрева трубопровода со стороны пожарных газов.

Специальные стендовые исследования процесса запуска хладона 114В2 в воздушный поток горизонтального вентиляционного трубопровода подтвердили возможность эффективного распыления жидких огнегасительных составов с помощью вентилятора с последующим полным их испарением в воздушном потоке трубопровода. Эксперименты зафиксировали линейный характер изменения депрессии вентилятора и развиваемой им мощности (при неизменной производительности) от концентрации транспортируемых паров галоидоугле-водородов и подтвердили возможность использования в практических расчётах зависимости (2.5).

3. Оптимальные флегматнзирующие концентрации галондоуглсводо-родов для подавления пламенного горения и предотвращения взрывов в шахтах по отношению к метановоздушным и метановодородовоздушным средам определялись на установке ВНИИГД по методике, учитывающей не только стационарное распространение пламени в реакционном сосуде, но и короткую вспышку. Поскольку водород при пожарах в выработках может присутствовать в концентрациях не более 3 %, то исследования для метановодородовоздушных сред проводились при содержании водорода 1, 2 и 3 %. Сравнительная оценка эффективности галоидоуглеводородов проводилась по их концентрациям в точке флегматизации (табл. 3.1) и по характеру их воздействия в области бедных и богатых горючих смесей.

Таблица 3.1

Минимальные флегматнзирующие концентрации (МФК) для метановодородовоздушных сред

Содержание водорода,% МФК, % МФК, г/м3

Хладон 114В2 БФ(1:1) БФ-2 Бромистый этил Хпадок 114В2 БФ(1:1) БФ-2 Бромистый этил

0 1,1 2,0 2,9 3,8 145 169 190 210

1 2,1 3,1 3,7 4,3 276 263 242 232

2 2,4 3,9 4,3 5,1 315 330 281 278

3 3,3 4,6 6,3 6,2 434 390 346 336

Из рис. 3.1,о видно, что по степени убывающей эффективности в области бедных метановоздушных смесей (с концентрацией метана менее стехиометри-ческой - 9,5 %) галоидоуглеводороды располагаются в следующей последовательности:

Хладон 114В2 > БФ(1:1) > БФ-2 > Бромистый этил. Для богатых смесей их эффективность практически одинакова.

Рис. 3.1. Влияние галоидоуглеводородов на область воспламенения а - метана в воздухе; б - метановоздушной смеси с добавкой 3 % водорода: 1 -хладон 114В2; 2 - состав БФ(1:1); 3 - состав БФ-2; 4 - бромистый этил.

Бромистый этил расширяет нижний концентрационный предел метана на 0,5 % и в определенных условиях может оказаться даже катализатором реакции горения. Поэтому в аварийных ситуациях при нарастании концентрации метана необходимо принимать меры для быстрого создания во взрывоопасном объеме его флегматизирующей концентрации 3,8 %. Наоборот, хладон 114В2 не требует создания в первоначальный момент, по мере приближения концентрации метана к нижнему концентрационному пределу, максимальной флегматизирующей концентрации 1,1 %. Поэтому хладон 114В2 в области бедных метановоз-душных смесей более эффективен и более экономичен, чем бромистый этил.

Добавление в метановоздушную смесь водорода приводит к увеличению МФК галоидоуглеводородов (см. табл. 3.1) и расширяет область воспламенения (рис. 3.1,6). Добавка бромистого этила не расширяет пределы воспламенения. Хладон 114В2 несколько хуже флегматизирует метановодородовоздушную смесь, чем метановоздушную. Точка флегматизации у него смещена в сторону богатых смесей. У остальных флегматизаторов эта точка смещена в сторону бедных смесей.

По степени эффективности для бедных метановодородовоздушных смесей данные галоидоуглеводороды располагаются в той же последовательности, что и метановоздушных. Однако для богатых смесей эта последовательность меняется на противоположную. Это говорит об отсутствии универсальности в огне-гасительном действии галоидоуглеводородов. Поэтому выбор флегматизатора в аварийной обстановке следует вести с учетом конкретной газовой ситуации.

Полученные флегматизирутощие концентрации метановодородовоздушных сред оказались выше огнегасительных при объемном пожаротушении. Следовательно, подавая в выработку тот или иной флегматизатор в количестве, достаточном для флегматизации взрыва, в ней одновременно создаются и условия, способствующие прекращению горения.

Установленные флегматизирующие концентрации хладона 114В2, броми-:того этила и их смесей не превышают 7 %, что вписывается в ограничения, голученные в результате теоретических исследований, и говорит о возможно-:ти их транспортирования в воздушном потоке вентиляционного трубопровода.

4. Математическая модель диффузионно-фильтрационного движения ■аза в выработанных пространствах крутых пластов. При построении магматической модели было выполнено обоснование перехода от пространст-»енной к двумерной модели фильтрации газа в плоскости пласта и выполнен её критериальный анализ. Показано, что неучёт сил плавучести, вклад которых :опоставим с вкладом градиента давления и силы сопротивления, может при-юсти к сильному искажению картины течения. Поскольку при исследовании (ыработапных пространств разными авторами применяются три формы записи :илы сопротивления в двучленном законе фильтрации, то была проведена про-1ерка на выполнение условия инвариантности для всех трёх аналитических вы->ажений вектора силы сопротивления относительно преобразования координат. Физически корректным оказалось только одно выражение, которое и было ис-юльзовано в дальнейших исследованиях. В результате математическая модель (иффузионно:фильтрационного движения смеси газов с учетом сил плавучести I выработанных пространствах крутых пластов описывается следующей систе-юй уравнений

8 , ,

(4.1)

тЧ' + + = 91

д1 дх ёг

1 8 , л т 81 дР' дх к 1 ри ,

т о/ дР' д2 к 1 ро-(

т + ся дх 01

Р0 = рЯг0]Г Ы = 1

ро-(р- р0) g -япа ,

дх

РО

сСу

'дх

+ т

дг

ро

еСу дг

+ 1\.

(4.2)

(4.3)

(4.4)

(4.5)

де .х - координата, направленная по простиранию пласта, м; г - координата, [аправленная по восстанию пласта, м; V = и + и] - вектор скорости газа; и -корость газа вдоль оси X, м/с; и - скорость газа вдоль оси Ъ, м/с; р - плотность аза, кг/м3; рь - исходная плотность смеси газов, кг/м3; Р - давление газа, Па; Р'-уклонение давления смеси газов от состояния гидростатического равновесия, 1а; Р0 - атмосферное давление на дневной поверхности, Па; Т,> - температура га-а, К; q^ - интенсивность источников метановыделения в выработанном про-транстве, кг/м3с; т - пористость выработанного пространства; О - коэффици-нт диффузии газа, м2/с; g - ускорение свободного падения, м/с2; Я - универ-альная газовая постоянная, Дж/кмоль-К; С, - концентрация /-газа (/' = 1- метан, , - воздух); М1 - молекулярная масса /-газа, кг/моль; а - угол падения пласта,

град; V - коэффициент кинематической вязкости газа, м2/с; 1 - коэффициент I рошероховатости, м; к - коэффициент проницаемости пород, м2; / - время, с Область интегрирования АВСРВЕРКЫМА системы уравнений (4.1) - (

_располагается в плоскости пласта и включает в себя выработанное простра

во действующего уча.стка.~А(21ЕРКиМА и выработанные пространства выш жащих горизонтов <2\ВСРОЕ<2{ вплоть до земной поверхности ВС (рис. 4.1 начальный момент среда считается невозмущённой.

в с

Выработанные пространства вышележащих горизонтов

А

-200 м

На непроницаемых границах АВ, СР, РО, ЕР, КИ, МА выставляются ничные условия вида

дР' Л 8С\ Л

- на вертикальных: — = 0, ■—1 = 0,

дп дп I

ёР' ч . дС, „

- на горизонтальных; — = (р - А))£ш,а , ■ - - О,

дп 8п

где п — внешняя нормаль к границе.

На проницаемых границах ВС, подготавливаемом к работе щите 1)Е, р чем щите и отработанном щите ЫМдля переменной Р' задаются гранич условия первого рода, а для переменной С\ равенство нулю её градиентов вытекании газа из области счета и условия первого рода при втекании.

Атмосферное давление на границе ВС принято равным 0 Па. Рассто: между основным и вентиляционным штреками в плоскости пласта приме высоту столба, тогда перепад давления по столбу /га. при расчётах будет ' ваться как разность давлений между точками N и О, т.е. /гст = Р01 - Ра.

При проведении расчётов отработанный щит ММ будет проницаем, изолирующая перемычка установлена в точке М и к щиту имеется доступ духа из проветриваемых выработок, и непроницаем, если он изолирован от ствующих выработок перемычкой в точке N. Поступление воздуха в обл счёта через проницаемые границы (отработанный, рабочий и подготавл емый щиты) будем называть утечками, обратный процесс - притечками.

Выработанное пространство действующего участка

-100 -50 о ^ 50

Рис. 4.1. Схема области счёта

Основн штрек

Методика численного решения системы уравнений строится на методах ре--¡сния гидродинамических задач Патанкара и установления. Расчёт конвектив-ых и диффузионных членов уравнений переноса производился по полиномиальной аппроксимации экспоненциальной схемы что снимает ограничения по еточному числу Рейнольдса. Интегрирование уравнений переноса осуществилось по методу Зейделя. Разработанная методика обеспечивает получение тационарного решения методом установления с дефектом массы, практически авным нулю (менее 0,005 %). Расчет поля давления, концентраций, плотности скорости фильтрации производится на неравномерной сетке со сгущением в роизвольной части области расчета.

Тестирование математической модели и методики расчета обнаружило сов-адение численных результатов с аналитическим решением с относительной огрешностью в определении полей давления не более 3,8 % на сетках 15x15 и ,4 % на сетках 40x40. Проверка адекватности математической модели, вылол-енная путем сравнения результатов расчетов с экспериментальными данными ля ряда шахт Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса, показала, что от-осительная погрешность в определении полей концентрации метана и притока оздуха в выработанное пространство не превышает 25 %.

5. Численное моделирование газодинамических процессов в вырабо-анном пространстве щитового участка проводилось с использованием дальтрационных характеристик к и I, вычисляемых по формулам, предложен-ым ВостНИИ. Для определения интенсивности метановыделения qt = qt(x, z), тветственного за неоднородность газовоздушной среды, была разработана ме-одика, в основу которой положено осреднение величины qt, выполняемое для тдельных частей выработанного пространства. Выделение метана в этих часах вычислялось на основе Руководств по вентиляции шахт.

Картины течения, представленные на рис. 5.1, полученны при перепаде дав-ения по столбу h„= 100 Па и соответствуют двум различным газодинамиче-ким ситуациям. В одном случае имеют место утечки через последний отрабо-анный щит, в другом - утечки отсутствуют.

Учет метановыделения и, как его следствие, наличие сил плавучести каче-гвенно меняет картину течения. Выявлены следующие закономерности:

- линии тока не перпендикулярны изобарам;

- часть воздуха, поступающего через рабочий щит KF, стекает в зону ранее отработанных щитов со скоростями, попадающими в интервал пожароопасных;

- в наименее проветриваемой части выработанного пространства формируются области повышенного давления;

- метан скапливается в областях, примыкающих к областям с повышенным давлением, а также над рабочим щитом KF на уровне подготавливаемого щита DE-,

- в местах разворота потока формируются области с пониженными скоростями и застойные зоны со скоростями менее 1мм/с, ограниченные замкнутыми изолиниями скоростей;

- в условиях уравненного давления между дневной поверхностью и в£ емочным участком, когда Рт Р% = 0, ликвидировать нежелательный пр] ток воздуха в выработанное пространство из-за наличия естественной т га, порождаемой неоднородностью метановоздушной среды, не удаётся;

- прекратить-утечки в выработанн«^ пространство можно только при В1 полнении условия Р0Т ~Рв = д\ — 0.

а

150 м

100

150 м

100

-100 и

Рис. 5.1. Картины течения при h„ — 100 Па: а,б- перемычка в точке М; в, г - перемычка в точке N\

а, в--линии тока; ..............изобары;

б, г--изолинии скорости; ..............изоконцентрации метана

Утечки практически не зависят от глубины опускания рабочего щита. Одн ко поток через него не является однонаправленным. По мере опускания рабоч го щита с уплотнением пород над ним и уменьшением их проницаемости вс растает обратный поток притечек. Воздух, поступающий через щитовое nef крытие в выработанное пространство, разделяется. Одна его часть уходит вентиляционных штрек и к дневной поверхности, а другая в виде притеч фильтруется обратно в призабойное пространство. Уплотнение пород над ш том приводит к уменьшению первой части потока и увеличению второй. П глубине опускания 0,65 от высоты столба половина воздуха, поступающего выработанное пространство, обогатившись метаном возвращается. Поэтому

h =10 Па

1.6

1.4

1.2

1.0

/ /

=—"

80 100 200

'величением глубины опускания рабочего щита в забое могут создаваться си-уации опасные по газовому фактору.

Интенсивность метановыделения является фактором, способствующим увеличе-[ию утечек в выработанное пространство. 1ричем с уменьшением перепада по столбу, вклад этого фактора в формирование течек возрастает, о чем свидетельствует ;ерия кривых на рис. 5.2. Здесь безразмерной параметр 0; представляет собой огно-иение утечек, рассчитанных с учетом ме-ановыделения в выработанном простран-:тве, к утечкам, полученным при = 0. Во 1сех случаях неучет метановыделения при-юдит к занижению абсолютного значения 'течек, причем это занижение составляет генее 10 % при /гст > 100 Па и более 20 % фи < 50 Па.

С ростом интенсивности метановыделе-шя (рис. 5.3) уменьшается доля газа, вытекающего из выработанного пространства [ерез рабочий щит (кривая 1), и увеличивается вклад фильтрационных потоков, на-фавленных к дневной поверхности (кривая ') и на подготавливаемый щит (кривая 5).

В результате исследования зависимости утечек от основных параметров за-(ачи удалось построить аппроксимационную формулу

0 1.25 2.5 3.75 q.lcV/M'c

Рис. 5.2. Зависимость безразмерного параметра Oi от q\ и h„

Q.%

0 1.25 2,50 3,75 9,10 . кг/м с

Рис. 5.3. Зависимость процентного распределения потоков

Qk

■ к„ • s„

■ Я"0-5 "от

а + b

'ст J

L*CT

■q, +1

d2 exp {-dl -hc

(5.1)

ДО Qm~ утечки в выработанное пространство, м /мин; Sa - площадь щитового [ерекрытия, м2; Лот - глубина отработки; Рз - давление в забое; К„ - коэффициент, зависящий от положения перемычки (Кп = 23,4 м3/мин Па" при наличии (еремычки в точке М; К„ = 18,7 м3/мин 11а" - в точке N); d\ = 1,2 ■ 10б Па-м'с/кг;

= 0,562; d] = 10'2 Па"1; а,Ъ и п — соответственно коэффициенты и показатель тепени, зависящие от свойств вмещающих пород.

Формула (5.1) работает при h„ > 1 Па и Нот > 100 м и учитывает влияние [елого ряда факторов, оказывающих воздействие на величину утечек: аэроди-тмическую связь с дневной поверхностью, мощность отрабатываемого пласта, штенсивность метановыделения в выработанном пространстве, глубину отра->отки, положение перемычки, физические свойства вмещающих пород и пере-гад давления по столбу. Сравнение величины утечек, определенных по форму-ie (5.1), с данными экспериментов, выполненное для трех типов пород в усло-шях II и III горизонтов, показало удовлетворительное совпадение результатов.

6. Потенциально взрывоопасные области в выработанном пространстве щитового участка. Учет метановыделения в выработанном пространстве, заложенный в математическую модель (4.1) - (4.6), позволяет выявить закономерности формированиял1отенциапьно„в_зрывоопасных_о^ Для этого все

выработанное пространство, заполненное метановоздушной смесью, делится по уровню объемной концентрации метана С; с учетом нижнего и верхнего пределов взрываемости метана в воздухе на три области. При С\ < 5 % имеем область 1-го типа, при 5 % < С] < 15 % - область 2-го типа, при С\ > 15 % - область 3-го типа. При таком способе разбиения область 2-го типа представляет собой потенциально взрывоопасную.

Расчеты, проведенные в интервале изменения параметра д\ от 1,25-10'5 до 5-10"5 кг/м3 с (рис. 6.1), показали, что при наличии перемычки в точке N область 1 -го типа оттесняет взрывоопасную область от рабочего щита в глубь выработанного пространства, а при наличии перемычки в точке М имеет место ее примыкание к рабочему щиту.

а

100 м

-100

О.м

Рис. 6.1. Расположение областей 1, 2 и 3-го типа в условиях среднеустой-чивых вмещающих пород при д\- 5-10"3 кг/м3с: а - перемычка в точке М; б - перемычка в точке N

Представляя размер областей у,; как долю площади выработанного пространства, приходящуюся на область данного тина, получено, что зависимости XI =Л(яО и Х.з ~НЯ\) носят монотонный характер (рис. 6.2,а), причем первая имеет характер монотонного убывания, а вторая - возрастания. Зависимость Хг ~/г(яд немонотонна. Её максимум смещается с ростом перепада давления в сторону больших значений параметра

а б

0,75

0,50

0,25

1,25 2,50 3,75 q,10! кг/м'с

О 1,25 2,50 3,75 £/, 10 s кг/м'с

Рис. 6.2. Зависимость параметра Xi от интенсивности метановыделения: а - среднеустойчивые вмещающие породы; б - устойчивые вмещающие породы. 1 - И„ = 0, 2 - h„ = 50, 3 - h„ = 100 Па

о

Характер влияния перепада давления по столбу на величину %2 зависит от интенсивности метановыделения в выработанном пространстве. Для среднеус-гойчивых и неустойчивых вмещающих пород при q\ < 1,25-10"5 рост параметра h„, способствующий улучшению проветривания выработанного пространства, вызывает уменьшение связи с ростом Xi- При q\ > 3,75-10"5 улучшение проветривания, наоборот, ведет к увеличению %2 в силу уменьшения Хз-

Качественно иная ситуация складывается в условиях устойчивых вмещающих пород, где при изменении параметра 171 в указанном выше диапазоне область 3-го типа не наблюдается. Это меняет характер зависимостей Хг от qt и her, которые в этих условиях ведут себя как монотонно возрастающие (рис. 6.2,6).

Проведенное исследование показало, что размеры потенциально взрывоопасных областей сложным образом зависят от входных параметров задачи. При этом можно выделить два основных фактора, совместное влияние которых определяет величину хг> это интенсивность метановыделения и утечки в выработанное пространство. На их основе был построен симплекс равный отношению дебита метана в золе интенсивного дробления к утечкам в выработанное пространство, позволяющий проводить оценки размеров потенциально взрывоопасных областей: Х2 < 0,1 при £< 0,005, и у2 ä 0,5 при 0,025 < £, < 0,043.

7. Активное управление газодинамической ситуацией в выработанном пространстве. Применяемые в настоящее время способы борьбы с эндогенными пожарами нарушают состояние равновесия в очаге горения, не позволяют регулировать параметры фильтрующегося газа, а только сокращают утечки воздуха, приводя к частичной инертизации атмосферы пожарными газами и метаном. В данной главе сформулирован принцип активного управления газодинамической ситуацией в выработанном пространстве, который заключается в формировании в выработанном пространстве с помощью пенных завес, азото-подающих и газоотсасывающих скважин искусственных потоков газа с регулируемыми параметрами. Эти элементы управления дают возможность эффективно воздействовать на очаг эндогенного пожара и даже управлять им, регулируя поступление кислорода воздуха в зону горения и теплоотвод. С помощью таких «газодинамических рычагов» можно перемещать очаг пожара в необходимом направлении, фиксировать его в определённой точке, поддерживать необходимую интенсивность горения или снижать её.

Для осуществления численного моделирования управления газодинамикой выработанного пространства система уравнений (4.1) - (4.6)дополняется уравнением переноса концентрации азота С3. Это уравнение аналогично уравнению (4.4), взятому с источниковым членом, равным нулю. Пенные завесы моделируются в виде прямоугольных областей с непроницаемыми границами, дегазационные скважины - заданием давлений, которые в соответствии с их характером являются пониженными, азотоподающие скважины - расходом.

Результаты расчётов показали:

- наличие пенной завесы приводит к повышению давления в области, расположенной между нею и рабочим щитом при нагнетательном способе про-

ветривания, и при расстояниях между рабочим щитом и пенной завесой, меньших её максимального размера, утечки в выработанное пространство сокращаются более чем на 30 %;

- пенная завеса разделяет поток утечек на "две части ^образованием застой-— ной зоны и области низких скоростей между ними;

-перераспределяя фильтрационный поток пенная завеса увеличивает проветривание других частей выработанного пространства;

- совместное применение пенных завес и газоотсасывающих скважин позволяет полностью блокировать утечки воздуха в глубь выработанного пространства;

- газоотсасывающие скважины изменяют градиент давления в зоне своего влияния в сторону его увеличения и повышают в этой зоне скорости фильтрации воздуха.

Эффективность подачи азота по скважине зависит от целого ряда трудно-учитываемых факторов, среди которых основными являются интенсивность и направление фильтрационного потока в точке ввода азота. Именно эти факторы, а также расход азота определяют величину и конфигурацию инертизируе-мой области, в которой относительная концентрация С3 > 0,9. Кроме того, могут иметь место ситуации, при которых отсутствует возможность подачи азота непосредственно в область выработанного пространства, подлежащую инерти-зации, а скважина, пробуренная поблизости, не обеспечивает нужного эффекта, так как азот сносится в нежелательном направлении. В этом случае можно использовать пенные завесы и газоотсасывающие скважины как средства, обеспечивающие изменение направления фильтрационного потока и. регулирующие его интенсивность. На рис. 7.1 отражена ситуация, когда пенная завеса создает перераспределение фильтрационного потока таким образом, чтобы обеспечить инертизацию области, расположенной в стороне от азотоподающей скважины с расходом 60 м3/мин. Газоотсасывакяцая скважина блокирует утечки, направленные в сторону инертизируемой области и работает на понижение скоростей в её окрестности, уменьшая тем самым вынос из неё азота и увеличивая её объем в 1,8 раза.

Таким образом, алгоритм активного воздействия на недоступную часть выработанного пространства, содержащую объект повышенной опасности, заключается в следующем:

- пробурив азотоподающую скважину вдали от инертизируемой области и используя фильтрационный поток в качестве несущей фазы, можно дистанционно транспортировать азот в требуемую область выработанного пространства. Направить фильтрационный поток в требуемую область выработанного пространства можно с помощью пенной завесы;

-с помощью газоотсасывающей скважины можно блокировать фильтрационный поток и свести до минимума проветривание заданной области выработанного пространства, в которую подаётся азот. Вынос азота фильтрационным потоком из этой области будет минимальным, а расход азота для инертизации резко сократится.

25 м

25 м

О

-100 м

25 м

Рис. 7.1. Управление фильтрационным потоком, 100 Па: 1 - пенная завеса и азотоподающая скважина; 2 - пенная завеса, азотоподающая и газоот-

сасывающая скважины; а-линии тока; ------изобары;

б -изолинии скорости; ------изоконцентрации метана;

в ------ изоконцентрации азота

Любому сложному воздействию на фильтрационное поле обязательно должен предшествовать численный расчёт конкретной газодинамической ситуации с учетом максимального числа факторов, влияющих на неё. Поэтому было исследовано каким образом и в какой степени влияет на газодинамическую ситуацию в выработанном пространстве очаг эндогенного пожара. Для этого система уравнений (4.1) - (4.6) была дополнена уравнением переноса тепла для газовой и уравнением теплопроводности для твердой фазы (пористого породного скелета). 8

т —(рсРТ) + -~(рисРТ)+ 5 (рисРТ) : о1 дх сг

д Г, ат] д Г, дТЛ

т — 1 — + т — X —

дх дх Эг 5г.

СС Рс О

5ТГ

т)-Х

5х2

э'т^

8?Г

+ аТ5(Тс - Т) , (7Л )

+ «Г5(Т-ГС), (7'2)

где Т, Тс - соответственно температура газа и скелета, К; ср, сс - соответственно теплоёмкость газа и скелета, дж/кг; = Ат/с1с? - удельная поверхность кусков, составляющих скелет, 1/м; й?ср - средний диаметр кусков, м; X, Хс - соответственно коэффициент теплопроводности газа и скелета, Вт/кг; ат -коэффициент теплоотдачи, Вт/м2-К; рс - плотность скелета, кг/м3.

в

Исследование проводилось на примере гидродобычного участка. Область интегрирования, ограниченная многоугольником АВСОЕЕК, совпадающая с выработанным пространством гидроучастка в плоскости падения пласта, приведена на рис. 7.2. ГраницыАЙ.СД, ЕР, .^ непроницаемы. Границы гидромониторной камеры КГ и ЕЕ, а также граница с дневной поверхностькГВС проницаемы.

Граничные условия для температуры скелета на всех границах и для температуры газа на непроницаемых границах ставились в виде условий первого рода. На проницаемых границах граничные условия для температуры газа определялись в виде, аналогичном граничным условиям, которые налагались на концентрации.

Очаг эндогенного пожара

Выработанное пространство

Гидромониторная камера

[ „— -- Е

Рис:' 7.2. Схема области интегрирования для гидроучастка

моделировался в виде области с повышенной температурой породного скелета Тс = 750 К. Расчетная сетка строилась со сгущением в окрестности очага.

Расчеты показали, что вклад механизма теплопроводности в прогрев породного скелета существенно меньше вклада теплоотдачи газа, прошедшего через очаг пожара. Это подтверждается видом изотерм на рис. 7.3, форма которых близка к эллипсоидальной, причем главная ось эллипсов вытянута вдоль направления потока, а очаг пожара расположен в окрестности нижнего фокуса. Сравнение изотерм породного скелета и изотерм газа указывает на существенное отличие температур твердой и газовой фазы, что является подтверждением

необходимости решения поставленной задачи в рамках двух-температурной математической модели.

Наложение очага пожара на поле течения ведёт к перераспределению давления в области повышенных температур в сторону его понижения. Линии тока искривляются и проходят через зону пониженного давления. Из рис. 7.3,в видно сильное изменение поля скоростей в зоне очага пожара. Проходя через очаг эн-

_ „ _ догенного пожара, газ прогрева-

Рис. 7.3. Газодинамическая ситуация при ег0 скоросхь резко возрас.

наличии очага эндогенного пожара: . г .. г '

a - изотермы скелета; б- изотермы газа; тает (под воздействием сил плав — изолинии скорости

1 мм/с

вучести, порождаемых уменьшением плотности газа в силу его прогрева) и снижается только после его остывания. Восходящий от очага пожара поток прогретого газа притормаживает набегающий на него фильтрационный поток воздуха, о чём свидетельствует расположенная справа от него область пониженных скоростей фильтрации.

Таким образом, воздействие эндогенного пожара на фильтрационное течение является локальным и обнаруживает себя лишь при учёте сил плавучести. Очаг пожара в наибольшей степени изменяет характеристики фильтрационного потока, протекающего через него к дневной поверхности, почти не меняя при этом интенсивности набегающего потока. При температуре очага Тс < 750 К его наличие практически не влияет на величину утечек из гидромониторной камеры, так как при расстояниях между нею и очагом больших 30 м, увеличение утечек не превышает 5 %.

Результат управления газодинамической ситуацией, складывающейся в окрестности очага эндогенного пожара, с помощью одной азотоподающей и двух газоотсасывающих скважин на показан на рис. 7.4. Можно отметить следующие закономерности:

1. Азотоподающая скважина притормаживает набегающий на неё фильтрационный поток и повышает давление в зоне своего влияния. Скважина инерти-зирует пространство в районе очага пожара. Однако область максимальных концентраций несколько смещена за пределы очага пожара набегающим справа фильтрационным потоком. Это обстоятельство необходимо учитывать при определении места заложения скважины.

2. Газоотсасывающие скважины понижают давление в зоне своего влияния и отсасывают часть газов, проходящих через очаг пожара. Газоотсасывающие скважины в данной ситуации увеличивают область повышенных скоростей в промежутке между очагом пожара и скважинами и уменьшают скорости течения в вышележащей области. Кроме того, они увеличивают инертизируемую область.

Рис. 7.4. Поле течения вблизи очага пожара с азотоподающей и двумя га-зоотсасывающими скважинами: а - поле изобар и линий тока; б-изолинии скорости; в - изоконцентрации азота. Qcm~ 60 м3/мин, Рели = -10 Па

8. Моделирование процесса распространения ударных волн по сети горных выработок. Угольная шахта представляет собой сложную разветвлённую сеть горных выработок большой протяжённости. Взрыв в любой из выработок - всегда лфиводит. к формированию воздушных ударных волн, которые распространяются по горным выработкам, претерпевают многократные отражения в местах поворотов при изменении направления своего движения и сложным образом взаимодействуют друг с другом. В данной главе предложен газодинамический подход и методика расчёта распространения ударных волн по горным выработкам, позволяющие анализировать динамическую ситуацию в различных их точках и определять зоны, которые безопасны для пребывания людей и размещения горноспасательного оборудования.

Сеть горных выработок угольной шахты представляет собой систему каналов известного поперечного сечения, которые можно разбить на N прямолинейных участков. Тогда концы участков будут сопрягаться с зонами изменения конфигурации горных выработок. Эти зоны могут быть трех типов: 1) тупик; 2) выход на поверхность; 3) ветвление канала, поворот, изменение площади сечения.

Прямолинейные участки выработок. Для расчета газодинамического течения и распространения воздушной ударной волны в прямолинейных каналах постоянного поперечного сечения будем использовать одномерные уравнения газовой динамики, где в правых частях учитываются процессы силового и теплового взаимодействия газового потока со стенками канала

+ 0, (8.1)

йг 8 х

+ = 0, (8.2)

ог ох

|(/7мУ) + ~[(ри2 + ,)$] = -ттрП , (8.3)

^{рЕ5) + ~[(рЕи + ра)$] = ЧП , (8-4)

,л

Е = с^Т + — , р = рКТ , (8.5)

где Г - время; х - координата; р - плотность; р - давление; рь — плотность продуктов взрыва; Г — температура; И - газовая постоянная; и - скорость; Е - полная энергия; 5 - площадь поперечного сечения канала; П - периметр канала; ггар - сила трения о стенки канала; д - тепловой поток в стенки канала.

Силовое и тепловое взаимодействие потока газа со стенками. Для турбулентного течения газа в канале будем использовать эмпирические зависимости для определения сил трения потока о стенки и теплового потока в стенки:

1 г г, «ли 0.221 „ оиТ)3., ^ ,„ ,ч

к |«те«2. «/ = 0.0032 + Яе = , Охв = —, (8.6)

где с( - коэффициент сопротивления; Яе- число Рейнольдса; ^„-эквивалентный диаметр сечения прямолинейного участка канала; ц - коэффициент динамической вязкости.

При определении теплового потока для коэффициента теплообмена исполь-овалась критериальная зависимость:

Ыи = 0,022 Яе0 8 Рг0,4' В , Рг =

Л,.'

1Чи =

« 1К

д =

ехр

ехр

/ ^ (1

(1/5) ; • Г к8

(116) 1 „ ч

(!'8)ор,\ ' г ,8

'ор!

1>р1

(8.7)

= 13

5

де № - число Нуссельта; Рг - число Прандтля; X я - коэффициент теплопровод-гости; а - коэффициент теплообмена; с - теплоемкость; В- поправочный ко-ффициент, который учитывает влияние шероховатости стенок на процесс теплообмена; ! - характерное расстояние между выступами шероховатости; <5 - характерная величина выступа шероховатости.

Зоны изменения сечения и ветвления каналов. В этих зонах (рис. 8.1) сходятся каналы различного сечения и под различными углами и одномер-

ный подход для моделирования течения является недостаточным. Поэтому будем предполагать эту зону плоской а течение газа описывать уравнениями газовой динамики с двумя пространственными переменными (трением и теплообменом на участках стенок пренебрегаем из-за их малости):

5 (ри) = О,

/ А"

'ис. 8.1. Типичная зона вменения конфигурации I сечения каналов

дР д , ^ дх

а/

д£ь 81 е

ду

дх ду

О

(ри) +~0"2 + Р} +~{ри») = 0,

о1 ох ду

(ри) + (рш>) + -—(е"1 +Р) = 0. с( ох ду

~(рЕ) + ~(рЕи + ри) + — (р£о + ри) = 0, дс дх ду

Р=Р*Т,

(8.8) (8.9) (8.10) (8-11) (8.12) (8.13)

де и - скорость вдоль оси х; и- скорость вдоль оси у.

Начальные условия. В качестве начальных условий для систем уравнений 8.1) - (8.5) и (8.8) - (8.13) берутся значения давления, температуры и скорости аза как функции длины каналов в некоторый фиксированный момент времени, [ринимаемый за начало отсчета (момент взрыва). Из-за незнания реальных па-1аметров взрыва в качестве начальных условий используются параметры, опре-

деляемые из термодинамических расчётов для продуктов сгорания метановоз-душной смеси стехиометрического состава. Полагая, что протяжённость взрывоопасных зон в горных выработках известна, в них задаются давление, темпе-ратураи плотность продуктов взрыва, а в остальных координатах параметры газа, соответствующих нормальным условиям в шахте.

Граничные условия для уравнений (8.1) - (8.4) ставятся в зависимости от типа области изменения конфигурации и сечения горной выработки, с которой канал граничит. Если граница канала - тупик, то используется условие непротекания:

«¡гр=0. (8.14)

Если канал выходит на поверхность земли, то на этой границе предполагается постоянство давления и плотности:

Нг Р!гр=Лшг,<- (8-15)

Если канал граничит с зоной ветвления, то в качестве граничных условий используются значения потоков массы, импульса и энергии, определяемые из решения задачи о распаде произвольного разрыва в параметрах газа в соответствии:

М|гр=Л/(0, /|гр=Д0. Е\ГГ=Е(1). (8.16)

: Для системы уравнений (8.8) - (8.13) используются условия на границах зоны в виде (8.16), если на соответствующей стороне есть примыкающий канал; если нет - используется условие непротекания (8.14) на соответствующей стороне зоны.

Метод и методика численного решения. Для решения систем уравнений (8.1) - (8.5) и (8.8) - (8.13) применяется метод С.К. Годунова, основанный на использовании решения задачи о распаде произвольного разрыва в параметрах газа для определения потоков массы, импульса и энергии на границах расчётных ячеек. Для расчёта параметров течения в «двумерной зоне» используется метод С.К. Годунова для двумерных уравнений газовой динамики. В случае, если из ячейки «двумерной зоны» выходят каналы отличающегося сечения от площади боковой поверхности «двумерной зоны», то для расчёта потоков массы, импульса и энергии используется процедура расчёта распада произвольного разрыва параметров газа на скачке сечения канала.

Па основе системы уравнений с соответствующими краевыми условиями (8.1) - (8.16) разработана программа расчёта течения газа в системе горных выработок шахты. Выработки могут смыкаться друг с другом под различными углами в количестве двух, трёх или четырёх соединяющихся каналов. То есть т основу положена точная пространственная топология горных выработок.

Тестирование программы и отдельных её блоков проводилось на выполнимость законов сохранения массы и полной энергии и на решении ряда модельных задач (расчёт на установление давления, расчёт в симметричных конфигурациях расположения каналов и т.д.) Проведённые тесты показали выполнимость законов сохранения массы и полной энергии при расчёте течения в N ка-

штх (при отсутствии теплообмена и потерь энергии на трение) и непротиво->ечивость получаемых результатов при решении модельных задач.

Для сравнения газодинамической методики с официально действующей1 ¡ыло проведено: 1) исследование ослабления ударной волны на 13 типах изме-[ениях конфигурации горных выработок; 2) сравнение затухания ударной вол-гы на конкретной последовательности соединения горных выработок.

Выяснилось, что используемая двумерная ячейка при расчёте параметров ечения в местах сопряжения горных выработок в большинстве случаев даёт довлетворителыюе совпадение с экспериментальными данными за исключе-щемконфигураций 6-8,10-13 (табл. 8.1).

Наблюдается следующая закономерность: если расчёт ведётся для ударной олны, двигающейся в прямом направлении мимо бокового сопряжения с дру-ой выработкой (конфигурации 6-8, 10), то расхождения наблюдаются при > / ¥ > 1. Если же расчёт ведётся для ударной волны, пришедшей из боковой ыработки и изменившей направление движения (конфигурации 11 — 13), то асхождения наблюдаются при Л//7 < 1.

Отмеченное расхождение в результатах объясняется очень сложным харак-ером течения на таких конфигурациях. В практическом плане эти расхождения югут быть сняты путём введения поправок к давлению с учётом законов со-ранения. Однако при этом не будут выяснены причины расхождения. В дейст-ительности, из-за импульсного характера сложной системы пространственных дарных волн в сопряжениях выработок экспериментальные результаты не все-да могут вызывать доверие. Тем более, что эти результаты получены в услови-х рудников при взрывах промышленных ВВ, при которых амплитуды и длины бразующихся ударных волн сильно отличаются от аналогичных параметров ри взрывах газовых смесей в угольных шахтах. С другой стороны, в силу про-транственной структуры газодинамических процессов в окрестности сопряже-ия использованное в газодинамическом подходе приближение может привести ошибкам в расчётах. Поэтому имеет смысл в будущем провести в рассматри-аемых областях численные исследования на более мелкой сетке. Поскольку в аких областях газовая динамика процесса является определяющим фактором, э можно надеяться, что полученные на мелкой сетке результаты будут ближе к еальности, чем данные экспериментальных замеров.

Сравнение затухания ударной волны на конкретной последовательности со-цинения горных выработок показало, что при отсутствии волнового характера заимодействия распространяющихся ударных волн наблюдается хорошее сов-адение результатов расчётов по обеим методикам. Однако неучет в фициальной методике возможного одновременного прихода ударных волн в эну сопряжения двух выработок приводит к большим погрешностям в опреде-ении взрывобезопаспого расстояния.

Устав военизированной горноспасательной части (ВГСЧ) по организации и ведению горноспасательных работ на предприятиях угольной и сланцевой промышленности. - М., 1997. -201 с.

Таблица 8.1

Сравнение расчётных и экспериментальных коэффициентов затекания ударных волн при проходе ими местных сопротивлений

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 И 12 13

5 = ЗЛ7 ьГ Э 1*1 1Г ГгГ г/ 1РГ (р!\ J 1 -»Б Ж ПТрГ у Г У

0,2 1,24 1,33 1,41 1,24 0,72 0,69 0,47 0,46 0,43 0,367 0,93 0,94 0,55 0,96 0,96 0,97 0,39 0,43 0,92 0,92 0,52 0,34 0,55 1,18 0,58 0,86

0,4 1,05 1,18 1,32 1,17 0,63 0,62 0.39 0,43 0,38 0,34 0,67 0,88 0,92 0,92 0,92 0,94 0,29 0,34 0,87 0,83 0,46 0,32 0,52 0,90 0,56 0,81

0,6 0,89 1,03 1,22 1,12 0,55 0,543 0,33 0,40 0,34 0,31 0,83 0,82 0,89 0,87 0,89 0,91 0,23 0,28 0,85 0,76 0,41 0,30 0,48 0,79 0,53 0,78

0,8 0.77 0,90 1,11 1,06 0,48 0,473 0,28 0,34 0,30 0,28 0,80 0,76 0,88 0,83 0,87 0,87 0,19 0,24 0,83 0,68 0,36 0,29 0,45 0,65 { 0,50 0,74

1,0 0,67 0,80 1,00 1,00 0,42 0,40 0,25 0,30 0,27 0,25 0,79 0,73 0,86 0,80 0,85 0,835 0,16 0,20 0,82 0,60 0,31 0,27 0,41 0,51 0,47 0,70

1,25 0,57 0,70 0,89 0,88 0,36 0,35 0,21 0,263 0,243 0,22 0,77 0,62 0,85 0,70 0,84 0,73 0,13 0,18 0,81 0,52 0,27 0,24 0,38 I 0,48 | 0,43 0,61

1,67 0,47 0,57 0,67 0,70 0,29 0,28 0,17 0,21 0,207 0,177 0,76 0,51 0,84 0,56 0,81 0,59 0,105 0,14 0,80 0,42 0,22 0,19 0,34 0,39 0,40 0,49

2,5 0,32 0,48 0,46 0,52 0,21 0,207 0,13 0,157 0,165 0,13 0,75 0,38 0,82 0,42 0,78 0,43 0,07 0,10 0,78 0,31 0,14 0,13 . 0,24 0,30 0,31 0,36

5,0 0,17 0,30 0,24 0,30 0,12 0,12 0,07 0,05 0,102 0,077 0,75 0,21 0,79 0,24 0,75 0,25 0,04 0,06 0,76 0,18 0,074 0,08 0,13 0,16 0,16 0,20

Предлагаемый газодинамический подход изменяет традиционный порядок асчёта затухания ударной волны с помощью калькулятора и специальных ио-юграмм. Он учитывает пространственную топологию сети горных выработок, озволяет рассчитывать распространение ударных волн сразу по всем возмож-ым направлениям и предоставляется возможность получения информации по юбому рассчитываемому параметру в любой точке выработки в любой момент ремени.

В отличии от официальной методики газодинамический подход учитывает: ) возможный одновременный приход ударных волн в места сопряжения выра-оток; б) взаимодействие ударных волн друг с другом; в) наличие тупиковых ыработок, из которых выходит отражённая ударная волна и способная догнать оловную ударную волну; г) наличие волн разрежения.

Расчёты показали, что после отрыва от продуктов взрыва интенсивность дарной волны быстро снижается, скорость её движения становится дозвуковой по горным выработкам распространяется уже затухающая волна сжатия. При том необходимо учитывать, что:

-повороты и сопряжения выработок являются возмущающими факторами, сточником встречных и догоняющих волн, сложным образом взаимодейст-ующих друг с другом;

- возможны ситуации, когда давление усиливается как по ходу распростра-ения ударной волны, так и с течением времени в отдельных точках горных ыработок;

- слабая волна сжатия, давление которой упало ниже опасного для человека редела (1,09 атм), распространяясь по выработке может отразиться от встреч-ой преграды или встретиться с такой же очень слабой волной. В результате акого взаимодействия возможно образование уже в другой выработке волны с авлением, превышающим безопасный предел 1,09 атм;

-зона безопасного нахождения людей может иметь разрывный характер и тдельные её участки могут находиться в самых неожиданных местах, опреде-яемых условиями взрыва и пространственной топологией сети горных выра-оток.

Распространяясь от первоначального очага воспламенения, ударная волна о ходу своего движения может подойти к другому локальному скоплению ме-ана и взорвать его. Поскольку при подходе к удалённому скоплению взрывча-ой смеси ударная волна теряет свою первоначальную интенсивность и уже не пособна за счёт ударного сжатия воспламенить эту среду, то воспламенение гожет произойти, например, за счёт электрической дуги при обрыве силового абеля или фрикционной искры при соударении стальных металлоконструкций. Математическая модель такого процесса строится на основе уравнений (8.1) -3.5), причём в зонах локального скопления метана (загазованности), в случае го воспламенения, в правой части уравнения энергии учитывается тепловыде-ение от горения:

?- (р£5) + ^{(рЕи + • (8Л7>

81 дх

где <2 - теплота сгорания единицы массы метановоздушной смеси заданной концентрации, g(x) - П-образная функция:

[О, х < О,

1, х > О,

.(8,18)

где х0 и х, - координаты начала и конца зоны загазованности, которые определяются из уравнений:

йХь ,, , „ ¿х{

= и Л гор

+ и(х0),

игор = ин5(х0),

Л

ё(х0) =

(8.19)

(8.20)

= "(*1). 1, х = х0,

где 1/н - скорость нормального распространения пламени.

На рис 8.2 приведены результаты расчёта распространения ударной волны по прямолинейной выработке длиной 800 м с площадью поперечного сечения 10 м . В начале выработки произошёл взрыв метановоздушной смеси и сформировалась зона повышенного давления длиной 50 м. На расстоянии 400 м от начала выработки находится зона скопления метановоздушной смеси стехио-метрической концентрации длиной 50 м. В момент когда волна сжатия, распространяющаяся по горной выработке от места взрыва, доходит до границы этой зоны, происходит воспламенение метановоздушной смеси.

Р, атм

4,00

3,00

Рис. 8.2. Изменение давления в горной выработке в различные моменты времени при 0„- 1000 м/с: У-0,003 с, 2 — 0,068, 3-0,13, 4- 0,21, 5- 0,28, 6-0,35, 7-0,43, 8- 0,5, Р-0,58, 10-0,66, 11- 0,71, 12-0,78, 13 - 0,84, 14 - 0,91, 15 - 0,98, 16 - 1,05, /7-1,12, 18- 1,19, 19-1,21

2,00

1,00

Из рис. 8.2 видно, что от места первоначального взрыва по выработке рас-эостраняется ударная волна, интенсивность которой постепенно падает (кри->ie 1-10). В момент прихода ее на границу зоны загазованности происходит зспламенение и давление в волне начинает повышаться за счет тепловыделе-ля от горения метановоздушной смеси. Смесь быстро сгорает и в этой области 1блюдается достаточно большой всплеск давления, имеющий "двугорбый" вид .ривая И). За счет движения газа зона загазованности смещается вдоль вырастай и к моменту её сгорания правая граница х, сдвигается на расстояние ) м. После завершения процесса горения формируется двухволновая структу-i распределения давления, распространяющаяся в противоположные стороны, ггенсивность которой уменьшается по мере её движения по негорящему газу ривые 12 у 13,14у..., 19).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основе выполненных теоретических и экспериментальных :следований предложены и научно обоснованы новые технические решения з активному воздействию на взрывоопасные области и очаги горения в уголь-з1Х шахтах, внедрение которых вносит значительный вклад в повышение безо-юности горноспасательных работ при ликвидации сложных подземных ава-ш.

Основные научные результаты, выводы и практические рекомендации закопаются в следующем:

1. Предложен принципиально новый дистанционный способ тушения пожа-m и предотвращения взрывов в подготовительных выработках и устройство 1Я его осуществления (A.c. 863881, 964185, 1059210, 1245714, 1270366, $61350). Способ позволяет с безопасного расстояния быстро подавлять пла-гнное горение в очаге пожара и флегматизировагь атмосферу подготовитель-эй выработки без изменения концентрации кислорода, что обеспечивает безо-icnocTb ведения горноспасательных работ.

2. Разработана математическая модель транспортирования паров галоидоуг-;водородов в воздушном потоке негерметичного вентиляционного трубопро->да, позволяющая рассчитывать его аэродинамическую характеристику и ис-[едовать режим работы вентилятора в зависимости от концентрации транслируемых паров и угла наклона выработки к горизонту. Расчёты показали, :о введение галоидоуглеводородов в вентиляционный трубопровод увеличи-1ет его аэродинамическое сопротивление и повышает депрессию вентилятора, зичём при горизонтальном расположении трубопровода снижается расход на о конце при неизменной производительности вентилятора, при положитель-,ix углах наклона трубопровода производительность вентилятора и расход на жце его уменьшаются, при отрицательных - увеличиваются.

3. Разработана математическая модель, описывающая транспортирование 1ров галоидоуглеводородов в условиях прогрева трубопровода пожарными га-ми, численное решение которой показало, что прогрев трубопровода даже без

введения в него галоидоуглеводородов приводит к увеличению его аэродина мического сопротивления, снижению производительности вентилятора и уве личению его депрессии. ~~ -—___________

4. Установлены минимальные флегматизирующие концентрации для мета новоздушных сред: хладона 114В2 - 1,1 %, бромистого этила - 3,8 %, составо! БФ-2 - 2,9 % и БФ(1:1) - 2,0 % и для метановоздушных сред при содержашп водорода 1, 2 и 3 %, которые являются выше огнегасительных при объёмное пожаротушении. В частности, при содержании водорода 3 % минимальны« флегматизирующие концентрации хладона 114В2 - 3,3 %, бромистого этила -6,2 %, составов БФ-2 - 6,3 %, БФ(1:1) - 4,6 %. Бедные смеси рекомендуете) флегматизировать хладоном 114В2, богатые - составом БФ(1:1).

5. Разработана двумерная математическая модель газодинамических про цессов, протекающих в выработанных пространствах крутых пластов с угло», падения более 55°, построенная на двучленном законе фильтрации газа в обру шенном массиве и учитывающая неоднородность газовоздушной среды, кото рая выражается в неоднородности поля плотности газа, вызываемой наличиел градиентов концентраций и температур. Силы плавучести, возникающие з; счёт неоднородности поля плотности, сопоставимы по вкладу с силами сопро тивления и градиентом давления.

6. Разработана двухтемпературная математическая модель тепломассопере носа в окрестности очага эндогенного пожара в обрушенном массиве, позво ляющая учитывать теплообмен подвижной газовой фазы с породным скелетол и рассчитывать поля скоростей фильтрации, плотности смеси газов, давления концентраций и температур твёрдой и газовой фазы.

7. На основе метода контрольного объёма Патанкара разработана эффек тивная методика расчёта тепломассопереноса в выработанных пространствах обеспечивающая получение стационарного решения методом установления < дефектом массы менее 0,005 %. %. Проверка адекватности математической мо дели показала удовлетворительное совпадение расчётных и экспериментальны: величин с относительной погрешностью, не превышающей 25 %. Тестирован» математической модели и методики расчёта дало совпадение численных ре зультатов с аналитическим решением с погрешностью 3,8 % на сетках 15x15 i 1,4 % на сетках 40x40.

8. Численное моделирование газодинамических процессов в выработанно!\ пространстве щитового участка показало:

- метановыделение как фактор, порождающий неоднородность газовоз душной среды, существенно влияет на структуру течения в выработанных про странствах крутых пластов. Устранение перепада давления по столбу и уравни вание давления на действующем участке с давлением на дневной поверхност! не обеспечивают полного прекращения утечек в выработанное пространстве вследствие наличия естественной тяги;

- величина утечек зависит от интенсивности метановыделения и влияни этого фактора, увеличивающего утечки, тем значительнее, чем меньше перепа, давления по столбу h„. При hCT> 100 Па расчёт утечек может производиться бе

i'cта метановыделения, при 50 < h„ < 100 Па неучёт метановыделения приво-IT к занижению значения утечек на 10 - 25 %, при /г„< 50 Па неучёт этого актора ведёт к грубым ошибкам в определении величины утечек;

- в условиях устойчивых вмещающих пород при интенсивности метановы-:ления q\ < 5-10'5 кг/м3с рост перепада давления по столбу h„ ведёт к сокра-ению размеров потенциально взрывоопасных областей. В условиях среднеус-»йчивых и неустойчивых вмещающих пород зависимость размеров взрыво-гасных областей от параметра h„ имеет немонотонный характер. Доля площа-i выработанного пространства /г, приходящаяся на потенциально взрыво-1асные области, не превышает 0,1, если отношении i утечек в выработанное эостранство к дебиту метана в зоне интенсивного дробления менее 5-10"3, при ¡менении с, в интервале от 2,5-Ю"2 до 4,3-103^ 0,5.

9. Предложен принцип управления газодинамическими процессами при ло-шизации очагов эндогенных пожаров - формирование в выработанном про-ранстве потоков газов с регулируемыми параметрами (A.c. 1317157, 1573204, 701937). Реализация этого принципа позволяет активно воздействовать на ;рывоопасные области и очаги горения и позволяет: а) перемещать очаг в не-)ходимом направлении; б) фиксировать его в определённой точке; в) поддер-ивать необходимую интенсивность горения или снижать её. 10. Моделирование активного воздействия на взрывоопасные области и очаг горения в выработанном пространстве показало, что

- наличие пенной завесы приводит к повышению давления в области, рас-зложенной между нею и рабочим щитом при нагнетательном способе провет-1вания. При расстояниях между рабочим щитом и пенной завесой, меньших её аксимальяого размера, наличие пенной завесы сокращает утечки в вырабо-:нное пространство более чем на 30 %;

- перераспределяя фильтрационный поток, пенная завеса увеличивает ин-нсивность проветривания отдельных частей выработанного пространства, по-ому рекомендуется осуществлять применение пенных завес в сочетании с га-ютсасывающими скважинами, блокирующими нежелательные потоки утечек;

- используя фильтрационный поток в качестве несущей фазы, можно »анспортировать инертный газ в требуемую область выработанного пространна, обеспечивая нужное направление потока при помощи пенных завес и га-ютсасывающих скважин. Этот способ рекомендуется для тех случаев, когда сутствует возможность пробурить скважину непосредственно в область, под-:жащую инертизации;

- совместное применение азотоподающей и газоотсасывающей скважины, люльзуемой для блокирования проветривания области, подлежащей инерти-ции, сокращает вынос из неё инертного газа, что позволяет увеличить объём тертизируемой области;

- воздействие эндогенного пожара на фильтрационное течение является жальным и в наибольшей степени проявляется в области, расположенной в юскости падения пласта над очагом пожара. При температуре очага 7с < 750 его наличие практически не влияет на величину утечек из гидромониторной

камеры, так как при расстояниях между нею и очагом больших 30 м увеличение Утечек, вызываемоеего наличием,~не превышает 5 %._____

11. Предложен газодинамический подход и методика расчёта ударно-волновых процессов, позволяющие рассчитывать распространение, отражение и взаимодействие ударных волн и волн разрежения в разветвлённой сети горных выработок любой сложности

12. Рассмотрен вопрос о прохождении пламени и ударной волны по горным выработкам с учётом локальных скоплений метана по пути перемещения. Расчёты показали, что при воспламенении зон локального скопления метана происходят резкое усиление ударной волны, формирование двухволновой структуры распределения давления, распространяющейся в противоположные стороны, и смещение зоны загазованности за счёт движения газа.

13. Внедрение в частях ВГСЧ предложенных способов, средств, научных рекомендаций, методики расчёта параметров ударных волн и нормативных документов по активному воздействию на взрывоопасные области и очаги горения в выработках и выработанных пространствах позволяет предупреждать взрывы, обеспечивать охрану труда горноспасателей в зоне ведения аварийных работ и имеет важное социальное и народнохозяйственное значение.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Палеев Д.Ю., Брабандер О.П. Математическое моделирование активного воздействия на взрывоопасные области и очаги горения в угольных шахтах.-Томск: Изд. том. гос. ун-та, 1999.- 202 с.

2. Умнов А.Е., Голик A.C., Палеев Д.Ю., Шевцов Н.Р. Предупреждение и локализация взрывов в подземных условиях.- М.: Недра, 1990,- 286 с

3. Петров А.И., Голик A.C., Палеев Д.Ю., Лагутин В.И. Опыт предотвращения взрывов и тушение пожаров на шахтах Кузбасса.- М.: ЦНИЭИуголь, 1984.53 е.: ил,- (Серия «Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело»: Обзорная информация; Вып. 5).

4. Лагутин В.И., Палеев Д.Ю. Принцип управления газодинамическими процессами при локализации очагов эндогенных пожаров// Уголь.- 1995, № 5.-С. 55-57.

5. Голик A.C., Палеев Д.Ю., Орлов Н.В. Флегматизация взрывов и тушение пожаров в тупиковых выработках угольных шахт// Вентиляция шахт и рудников: Сб. научных трудов/ ЛГИ,- Л, 1981.- № 8,- С. 75-78.

6. Голик A.C., Палеев Д.Ю., Чуриков Ю.В., Левчук В.Ф. Превентивная флегматизация сложных газовых сред хладонами при тушении эндогенных пожаров// Безопасность труда в промышленности.- 1983 - № 2.- С. 29-30.

7. Голик A.C., Палеев Д.Ю. Флегматизация сложных газовых сред i шахтах// Первый Всесоюзный симпозиум по макроскопической кинетике и химической газодинамике: Тезисы докладов, Алма-Ата, октябрь 1984.- Черноголовка, 1984.-Т.2, ч.2. С. 21.

8. Палеев Д.Ю., Патрушева С.Л. Расчёт испарения отдельной капли галоидоуглеводорода,- Вост. отделение ВНИИГД. Прокопьевск, 1986.- 9 с. (Рукопись деп. ЦНИЭИуголь, 07.01.86, № 3574-уп).

9. Голик A.C., Палеев Д.Ю., Квашнин В.И. Предотвращение взрывов и тушение пламени в тупиковых выработках// Лок&тизация и тушение подземных пожаров.- Кемерово: Кн. изд-во, 1989. Вып. 11. -С. 82-85.

10. Брабандер О.П., Палеев Д.Ю. Обоснование перехода к двумерной модели фильтрации газа в выработанном пространстве// Борьба с подземными пожарами.- Кемерово: Кн. изд-во, 1992. Вып. 13,- С. 22-26.

11. Палеев Д.Ю., Брабандер О.П. Методика расчета газодинамики выработанного пространства при запуске азота в пожароопасные зоны// Борьба с подземными пожарами - Кемерово: Кн. изд-во, 1992. Вып. 13. - С. 15-21.

12. Брабандер О.П., Палеев Д.Ю. Особенности фильтрационного течения в выработанных пространствах крутых пластов// Борьба с подземными пожарами,-Кемерово: Кн. изд-во, 1995. Вып. 14.-С. 150-156.

13. Васенин И.М., Крайнов А.Ю., Палеев Д.Ю., Шрагер Э.Р. Моделирование распространения воздушных ударных волн от взрыва метановоздушной смеси в разветвлённой системе горных выработок угольных шахт// Доклады Всероссийской научной конференции «Байкальские чтения по математическому моделированию процессов в синергетических системах». Улан-Удэ — Томск: Изд-во Том. гос. ун-та, 1999.

14. Временное руководство по применению хладонов и их смесей при ведении горноспасательных работ на шахтах Кузбасса/ Голик A.C., Лагутин В.И., Палеев Д.Ю. и др.// Кемерово, 1984,- 132 с.

15. Руководство по тушению пожаров в тупиковых выработках (первая редакция)/ Юрьев А.П., Продан И.Д., Лагутин В.И., Палеев Д.Ю. и др.// Донецк, 1985,- 93 с.

16. Руководство по флегматизации взрывов в тупиковых подготовительных выработках хладоновыми составами на шахтах Кузбасса и Карагандинского бассейна/Лагутин В.И., Голик A.C., Палеев Д.Ю. и др.// Кемерово, 1987.- 94 с.

17. Руководство по применению инертных газов при ликвидации подземных пожаров в шахтах/ Болбаг И.Е., Лагутин В.И., Палеев Д.Ю. и др.// Донецк, 1989,- 187 с.

] 8. A.c. № 863881 СССР, МКИ Е21 F 5/00. Способ тушения пожара в горной выработке/ Голик A.C., Лагутин В.И., Чуприков А.Е., Палеев Д.Ю., Глазков П.С. (СССР); ВО ВНИИГД,- № 2649985/22-03; Заявл. 31.01.78; Опубл. 15.09.81; Бюл. № 34,- 3 с.-: ил. 3.

19. A.c. № 964185 СССР, МКИ Е21 F 5/00. Устройство для подачи ингибитора в очаг пожара/ Чуприков А.Е., Голик A.C., Палеев Д.Ю., Торгашин И.Н. (СССР); ВО ВНИИГД.- № 2928717/22-03; Заявл. 23.05.80; Опубл. 07.1082; Бюл. № 37.- 3 с.-: ил. 2.

20. A.c. № 1059210 СССР, МКИ Е21 F 5/00. Устройство для подачи ингибитора в очаг пожара/ Чуприков А.Е., Мещеряков Б.Г., Скляров A.A., Гилёв Г.Н.,

Палеев Д.Ю. (СССР); ВО ВНИИГД.- № 3395765/22-03; Заявл. 11.02.82; Опубл. 07.12.83; Бюл."№~45.-"3 с!-: ил. 3:-

21. A.c. № 1245714 СССР, МКИ Е21 F 5/00. Способ предотвращения взрыва газовоздушной смеси/ Голик A.C., Баринов Г.П., Палеев Д.Ю., Чуриков Ю.В. (СССР); ВО ВНИИГД,- № 2548100/22-03; Заявл. 25.11.77; Опубл. 23.07.86; Бюл. № 21- 2 с.-: ил. 1.

22. A.c. № 1270366 СССР, МКИ Е21 F 5/00. Способ тушения пожаров и предотвращения взрывов в подземных горных выработках/ Беляев О.Н., Палеев Д.Ю., Чуриков Ю.В., Филиппов А.И. (СССР); ВО ВНИИГД- № 3896713/2203; Заявл. 20.05.85; Опубл. 15.11.86; Бюл. № 42.- 3 с.-: ил. 4.

23. A.c. № 1361350 СССР, МКИ Е21 F 5/04. Устройство для подачи ингибитора в очаг пожара/ Чуприков А.Е., Палеев Д.Ю., Голубев В.М. (СССР); ВО ВНИИГД- № 4017948/22-03; Заявл. 04.02.86; Опубл. 23.12.87; Бюл. № 47.- 4 с.: ил. 3.

24. A.c. № 1701937 СССР, МКИ Е21 F 5/00. Способ тушения очагов подземных пожаров/ Портола В.А., Гуттер A.A., Лагутин В.И., Чуприков А.Е., Палеев Д.Ю. (СССР); ВО ВНИИГД,- № 4764727/03; Заявл. 30.11.89; Опубл. 30.12.91; Бюл. № 48,- 3 с.-: ил. 2.

25. A.c. № 1573204 СССР, МКИ Е21 F 5/00. Способ предупреждения и активной локализации эндогенных пожаров/ Лагутин В.И., Чуприков А.Е., Палеев Д.Ю., Кудрявцев Г.И. (СССР); ВО ВНИИГД.- N° 4417700/23-03; Заявл. 27.04.88; Опубл. 23.06.90; Бюл. № 23,- 4 с.-: ил. 2.

26. A.c. № 1317157 СССР, МКИ Е21 F 5/00. Способ тушения эндогенного пожара/ Голик A.C., Голик Г.А., Палеев Д.Ю., Лапин В.А. (СССР); ВО ВНИИГД- № 3993392/22-03; Заявл. 19.12.85; Опубл. 15.06.87; Бюл. № 22,- 4 с.-: ил. 3.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Особенности газовой динамики подготовительных выработок и выработанных пространств.

1.2. Анализ дистанционных способов воздействия на взрывоопасные области и очаги горения в угольных шахтах.

1.3. Распространение ударных волн в горных выработках.

1.4. Цель и задачи исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ПАРОВ

ГАЛОИДОУГЛЕВОДОРОДОВ НА АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕТИ И ВЕНТИЛЯТОРА.

2.1. Математическая модель транспортирования паров галоидоуглеводородов по вентиляционному трубопроводу.

2.2. Транспортирование паров галоидоуглеводородов по горизонтальному трубопроводу.

2.3. Транспортирование паров галоидоуглеводородов по наклонному трубопроводу.

2.4. Влияние прогрева вентиляционного трубопровода на транспортирование паров галоидоуглеводородов в зону очага пожара

2.5. Стендовые исследования.

Выводы.

3. ОПТИМАЛЬНЫЕ ФЛЕГМАТИЗИРУЮЩИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ

ГАЛОИДОУГЛЕВОДОРОДОВ ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ПЛАМЕННОГО

ГОРЕНИЯ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВЗРЫВОВ В ШАХТАХ.

3.1. Методика проведения лабораторных исследований.

3.2. Исследование флегматизации метановоздушных сред парами хладона 114В2, бромистого этила и их смесей.

3.3. Исследование флегматизации метановодородовоздушных сред парами хладона 114В2, бромистого этила и их смесей.

Выводы

4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДИФФУЗИОННО-ФИЛЬТРАЦИОННОГО ДВИЖЕНИЯ ГАЗА В ВЫРАБОТАННЫХ ПРОСТРАНСТВАХ КРУТЫХ ПЛАСТОВ.

4.1. Обоснование перехода к двумерной модели фильтрации газа в выработанном пространстве.

4.2. Физическое и математическое обоснование аналитического выражения сил сопротивления в пористой среде.

4.3. Анализ уравнений фильтрации и состояния газа.

4.4. Математическая модель диффузионно-фильтрационного движения метановоздушной смеси.

4.5. Алгоритм и методика расчёта.

4.6. Проверка адекватности математической модели.

Выводы.

5. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ ЩИТОВОГО УЧАСТКА.

5.1. Математическая модель газодинамических процессов в выработанном пространстве щитового участка

5.2. Особенности диффузионно-фильтрационного течения в выработанном пространстве щитового участка.

5.3. Влияние интенсивности метановыделения и глубины опускания рабочего щита на величину утечек в выработанное пространство

5.4. Функциональная зависимость утечек через щитовые перекрытия Выводы.

6. ПОТЕНЦИАЛЬНО ВЗРЫВООПАСНЫЕ ОБЛАСТИ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ ЩИТОВОГО УЧАСТКА.

6.1. Влияние интенсивности метановыделения на формирование взрывоопасных областей.

6.2. Воздействие вентиляционных параметров на размеры взрывоопасных областей.

6.3. Размеры и особенности расположения взрывоопасных областей в .зависимости от свойств вмещающих пород.

Выводы

7. АКТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ СИТУАЦИЕЙ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ

7.1. Принцип управления газодинамическими процессами при локализации очагов эндогенных пожаров. Математическая модель.

7.2. Управление фильтрационным потоком с помощью пенных завес

7.3. Управление фильтрационным потоком с помощью пенных завес и газоотсасывающих скважин.

7.4. Управление фильтрационным потоком с помощью газоотсасывающих скважин.

7.5. Управление фильтрационным потоком с помощью пенных завес, азотоподающих и газоотсасывающих скважин.

7.6. Газодинамическая ситуация в выработанном пространстве при наличии очага эндогенного пожара.

Выводы.

8. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАСПРОСТРАНЕНИЯ

УДАРНЫХ ВОЛН ПО СЕТИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК.

8.1. Математическая модель распространения ударных волн по сети горных выработок.

8.2. Сравнение расчётных и экспериментальных коэффициентов затекания ударных волн при проходе ими местных сопротивлений горных выработок.

8.3. Сравнение с существующей методикой

8.4. Моделирование взрыва на аварийном участке.

8.5. Прохождение ударных волн по горным выработкам с учётом локальных скоплений метана по пути перемещения.

Выводы.

Актуальность работы. Современная угольная шахта - это сложный производственный комплекс, в основе работы которого лежат строго регламентированная деятельность человека и естественные процессы сдвижения и разрушения горных пород, дающие толчок сложным физическим процессам, оказывающим огромное влияние на интенсивность и безопасность горных работ. Нарушение технологии угледобычи, как правило, влечёт за собой аварийные ситуации, часто проявляющиеся в виде загазований, самонагреваний угольных скоплений, воспламенений и взрывов метановоздушных смесей. Ликвидация таких аварийных ситуаций всегда сопровождается крупными экономическими потерями, травмированием или гибелью горнорабочих и горноспасателей. Основное место их проявления - выработанные пространства, сопряжённые с ним выработки выемочного участка и подготовительные выработки.

Если подготовительные выработки характеризуются необходимостью их принудительного проветривания и опасностью быстрого загазования с угрозой взрыва, то в выработанных пространствах могут инициироваться опасные физико-химические и газодинамические процессы, оказывающие негативное воздействие далеко за пределами выемочного участка. Сформированные из обрушенных пород и неизбежных потерь угля, выработанные пространства представляют собой пористую среду больших геометрических размеров с высокой проницаемостью и аэродинамически связанную с горными выработками. Выработанные пространства становятся областями интенсивных аэродинамических течений, провоцирующих самонагревание угля, переходящее в эндогенный пожар. Осложнённый выходом открытого огня в действующие выработки, такой пожар - опасное и трудно прогнозируемое явление, ещё недостаточно изученное, способы и средства ликвидации которого недостаточно эффективны.

Важной составляющей оснащения военизированных горноспасательных частей (ВГСЧ) являются средства дистанционного воздействия на очаг пожара или взрывоопасную среду с безопасного расстояния. Эти средства используют принудительную подачу огнетушащих составов по трубопроводам, скважинам или транспортирование их в спутных потоках вентиляционных 6 трубопроводов, горных выработок, выработанных пространств. По существу используются методы гидро- и газодинамического воздействия на объекты, зарождение и развитие которых происходит по законам газовой динамики и тепломассообмена. Однако эти методы не всегда подкреплены строгими научными расчётами и тактика их применения в критических ситуациях часто основывается исключительно на личном опыте и интуиции горноспасателей.

Невозможность проведения прямых натурных экспериментов делают особенно актуальной разработку математических моделей, описывающих весь комплекс нежелательных процессов в системе «горные выработки - выработанное пространство». С их помощью можно прогнозировать газодинамическое состояние исследуемой системы при активном на неё воздействии и разрабатывать более эффективные способы и средства ликвидации аварийных ситуаций, связанных с угрозой воспламенения и взрыва метана.

Сложные подземные аварии могут сопровождаться взрывами с формированием ударных волн, распространяющихся по горным выработкам и сокрушающих всё на своём пути. Поэтому актуальной является разработка математических моделей, позволяющих рассчитывать распространение ударных волн в разветвлённой сети горных выработок с целью выбора безопасных мест расстановки людей и оборудования, задействованных в ходе ликвидации аварии.

Все исследования выполнялись по тематике Российского научно-исследовательского института горноспасательного дела (РосНИИГД) по проблеме Минуглепрома СССР П191710 в рамках постановления ГКНТ и Госплана СССР от 7.07.81 г. № 223/140; по отраслевой научно-технической программе Минтопэнерго России "Разработка и совершенствование средств противоаварийной защиты угольных предприятий" от 24.02.93 г. Диссертационная работа обобщает результаты 8 научно-исследовательских тем, выполненных в 1981-1999 гг. под руководством и непосредственном участии автора (№№ Г.Р.: 01825066377, 01829010618, 01830063164, 01860072720, 01900307000, 01930321000, 01950005092, 0980009368).

Цель работы - обоснование и разработка дистанционных методов активного воздействия на потенциально взрывоопасные области и очаги горения 7 флегматизирующими составами, применение которых повысит эффективность и безопасность горноспасательных работ в угольных шахтах.

Идея работы состоит в обеспечении активного воздействия на недоступные для горноспасателей пожаро- и взрывоопасные области за счёт формирования искусственных и использования существующих газодинамических потоков в качестве несущей фазы для транспортирования флегматизи-рующих составов.

Методы исследования: методы механики сплошных сред и математической физики для построения и обоснования математических моделей газодинамических процессов в горных выработках и выработанных пространствах; аналитическое и численное решение математических моделей с применением аппарата теории дифференциальных уравнений и ЭВМ; экспериментальные исследования в лабораторных и шахтных условиях.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Закономерности изменения режима работы вентилятора местного проветривания и аэродинамической характеристики вентиляционного трубопровода при транспортировании паров галоидоуглеводородов в воздушном потоке зависят от концентрации транспортируемых паров, температуры пожарных газов и угла наклона выработки к горизонту.

2. Флегматизирующие концентрации хладона 114В2, бромистого этила, составов БФ-2 и БФ(1:1) для метановоздушных и метановодородовоздушных сред (при содержании водорода от 1 до 3 %) зависят от газовой ситуации в горной выработке и должны избирательно использоваться при ликвидации аварии.

3. Математическая модель, описывающая диффузионно-фильтрационное течение в выработанных пространствах должна строиться с учётом сил плавучести, порождаемых неоднородностью газовоздушной среды, влияние которых соизмеримо с влиянием сил сопротивления и градиента давления.

4. Двухтемпературная математическая модель тепломассопереноса в обрушенном массиве, обеспечивающая описание газодинамических процессов в окрестности очага эндогенного пожара.

5. Алгоритм и методика расчёта диффузионно-фильтрационного течения в выработанных пространствах, построенная в развитие метода контрольного 8 объёма Патанкара к решению гидродинамических задач на основе полиномиальной аппроксимации экспоненциальной схемы, снимающей ограничение по сеточному числу Рейнольдса.

6. Математический алгоритм активного управления газодинамикой выработанного пространства, обеспечивающий прогноз параметров изменения фильтрационных потоков и газового состава в заданной области за счёт воздействия пенных завес, азотоподающих и дегазационных (газоотсасываю-щих) скважин.

7. Газодинамический подход для расчёта ударно-волновых процессов позволяющий рассчитывать распространение, отражение и взаимодействие ударных волн и волн разрежения в разветвлённой сети горных выработок любой сложности.

Достоверность научных положений подтверждается:

- использованием известных экспериментальных результатов для задания исходных данных и правых частей дифференциальных уравнений;

- решением тестовых задач, сравнением с результатами решений по альтернативным методикам, сравнением с известными экспериментальными результатами, проведением исследования сходимости решений путём увеличения дискретности расчётной области;

- удовлетворительной сходимостью численного эксперимента с данными газовых съёмок выемочных участков угольных шахт;

- подтверждением результатов теоретических исследований транспортирования паров галоидоуглеводородов экспериментальными данными с погрешностью, не превышающей 9 %;

- положительными результатами промышленного применения дистанционного способа транспортирования паров галоидоуглеводородов при ликвидации аварий на шахтах Кузбасса и успешным использованием нормативных документов, разработанных на основе результатов исследований.

Научная новизна работы:

- установлены зависимости аэродинамической характеристики вентиляционного трубопровода, режима работы вентилятора местного проветривания, параметров движения паровоздушной смеси по вентиляционному трубопроводу, изменение объёмного расхода паровоздушной смеси на срезе 9 вентиляционного трубопровода от концентрации транспортируемых паров галоидоуглеводородов, температуры пожарных газов и угла наклона выработки к горизонту. Введение галоидоуглеводородов в вентиляционный трубопровод увеличивает его аэродинамическое сопротивление и повышает депрессию вентилятора, причём при горизонтальном расположении трубопровода снижается расход на его конце при неизменной производительности вентилятора, при положительных углах наклона трубопровода производительность вентилятора и расход на конце его уменьшаются, при отрицательных - увеличиваются.

- определены минимальные флегматизирующие концентрации для ме-тановоздушных сред: хладона 114В2 - 1,1 %, бромистого этила - 3,8 %, составов БФ-2 - 2,9 % и БФ(1:1) - 2,0 % и для метановоздушных сред при содержании водорода 1, 2 и 3 %, которые являются выше огнегасительных при объёмном пожаротушении. В частности, при содержании водорода 3 % минимальные флегматизирующие концентрации хладона 114В2 - 3,3 %, бромистого этила - 6,2 %, составов БФ-2 - 6,3 %, БФ(1:1) - 4,6 %. Бедные смеси рекомендуется флегматизировать хладоном 114В2, богатые - составом БФ(1:1).

- разработана математическая модель газодинамических процессов с учётом неоднородности газовоздушной среды и порождаемых ею сил плавучести, позволяющая выявлять особенности, присущие диффузионно-фильтрационному течению в выработанных пространствах крутых пластов;

- разработана математическая модель тепломассопереноса в обрушенном массиве в окрестности очага эндогенного пожара на основе двухтемпе-ратурного подхода, учитывающего теплообмен газовой фазы с пористым породным скелетом;

- на основе подходов Патанкара построены эффективные численные алгоритмы и методики расчёта тепломассопереноса в выработанном пространстве;

- установлены особенности влияния неоднородности газовоздушной среды в выработанном пространстве крутых пластов, порождаемой метано-выделением, на структуру течения, распределение фильтрационных потоков, величину утечек, расположение и размеры потенциально взрывоопасных областей;

10

- разработан моделирующий алгоритм для выбора параметров активного управления газодинамикой выработанного пространства с использованием пенных завес, азотоподающих и дегазационных скважин;

- впервые предложен газодинамический подход для расчёта ударно-волновых процессов в горных выработках и разработана методика численного решения, учитывающая пространственную топологию сети горных выработок.

Практическая ценность работы заключается:

- в разработке методов активного воздействия на взрывоопасные области и очаги горения в подготовительных выработках и выработанных пространствах (А. с. 863881, 1245714, 1270366, 1317157, 1573204, 1701937);

- в создании методики расчёта параметров воздушных ударных волн при взрывах метана в угольных шахтах.

Результаты выполненных исследований позволяют:

- избирательно подходить к выбору хлад она 114В2, бромистого этила, составов; БФ-2 и БФ(1:1) при ликвидации аварии в зависимости от газовой ситуации в выработке;

- определять параметры транспортирования паров галоидоуглеводоро-дов в воздушном потоке вентиляционного трубопровода в зависимости от их концентрации, температуры пожарных газов и угла наклона выработки к горизонту

- применять разработанные математические модели для прогноза газодинамических ситуаций в выработанных пространствах крутых пластов с учётом природных и технологических факторов;

- рассчитывать величину утечек в выработанное пространство щитового участка в зависимости от свойств вмещающих пород, интенсивности метано-выделения, вентиляционных характеристик участка и глубины отработки по аппроксимационной формуле, полученной на основе обобщения результатов численных экспериментов;

- определять размеры и расположение потенциально взрывоопасных областей в выработанном пространстве щитового участка и воздействовать на них газодинамическими методами;

11

- разрабатывать алгоритмы управления газодинамической ситуацией в выработанном пространстве в зависимости от природных и технологических факторов с учётом возмущающего воздействия очага эндогенного пожара;

- рассчитывать газодинамические параметры ударных волн, распространяющихся по горным выработкам, и определять места безопасного размещения людей и оборудования, задействованных в ходе ликвидации аварии;

- повысить эффективность и безопасность ведения горноспасательных работ за счёт активного воздействия на потенциально взрывоопасные области и очаги горения, значительно сократить трудоёмкость, длительность и, в конечном счёте, сумму экономического ущерба от аварий.

Реализация работ в промышленности. Результаты исследований вошли во «Временное руководство по применению хладонов и их смесей при ведении горноспасательных работ на шахтах Кузбасса» (1984 г.), «Руководство по тушению пожаров в тупиковых выработках» (1985 г.), «Руководство по тушению пожаров в тупиковых подготовительных выработках хладоно-выми составами на шахтах Кузбасса и Карагандинского бассейна» (1987 г.), «Руководство по применению инертных газов при ликвидации пожаров в шахтах» (1989 г.). Перечисленные документы используются при обучении личного состава ВГСЧ и во время ликвидации аварий на угольных шахтах страны.

Результаты работы использованы при разработке конструкторской документации на производство устройства подачи хладона в вентилятор (УПХВ), которое применяется горноспасателями Кузбасса в аварийных условиях с 1981 г.

Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные её части докладывались и обсуждались на заседаниях Учёного совета РосНИ-ИГД, на технических советах ПО «Прокопьевскуголь» и штаба ВГСЧ Кузбасса, на I Всесоюзной научно-практической конференции «Предупреждение и тушение подземных пожаров» (г. Донецк, 1978 г.), на I Всесоюзном симпозиуме по макроскопической кинетике и химической газодинамике (г. Алма-Ата, 1984 г.), на Всесоюзных совещаниях по управлению вентиляцией и газодинамическим явлениям в шахтах (г. Новосибирск, 1981, 1984, 1987, 1991 гг.), на Всесоюзной конференции по современным способам борьбы с под

12 земными пожарами и ведения горноспасательных работ на горнорудных предприятиях (г. Свердловск, 1984 г.), на XXIV Международной конференции научно-исследовательских институтов по безопасности работ в горной промышленности (г. Донецк, 1991 г.), на Международной научно-практической конференции «Наукоёмкие технологии угледобычи и углепереработки» (г. Кемерово, 1998 г.), на II Международной научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах» (г. Кемерово, 1998 г.), на Всероссийской научной конференции «Байкальские чтения по математическому моделированию процессов в синергетических системах» (г. Улан-Удэ - г. Томск, 1999 г.).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 26 печатных работах, из которых 2 монографии, 1 брошюра, 4 нормативных документа и 9 изобретений.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав и заключения, изложенных на 269 страницах машинописного текста включая 103 рисунка, 15 таблиц, список литературы из 209 наименований. Общий объём 294 страницы.

Выводы

В данной главе рассмотрен газодинамический подход для расчёта распространения ударных воздушных волн по горным выработкам угольной шахты, позволяющий анализировать динамическую ситуацию в различных точках горных выработок и определять зоны, которые безопасны для пребывания людей и размещения горноспасательного оборудования. По результатам исследований можно сделать следующие выводы:

1. Современная угольная шахта представляет собой сложную разветвлённую сеть горных выработок большой протяжённости. Взрыв в одной из таких выработок всегда приводит к формированию серии воздушных ударных волн, которые распространяются по горным выработкам, претерпевают многократные отражения в местах поворотов при изменении направления своего движения и сложным образом взаимодействуют друг с другом.

2. Предложен газодинамический подход для расчёта ударно-волновых процессов в разветвлённой сети горных выработок любой сложности. Он основан на решении системы нестационарных уравнений газовой динамики, где в правых частях учитываются процессы силового и теплового взаимодействия газового потока со стенками выработок.

265

3. Разработана методика численного решения системы газодинамических уравнений, в основу которой положен метод С.К. Годунова, использующий решение задачи о распаде произвольного разрыва в параметрах газа для определения потоков массы, импульса и энергии на границах расчётных ячеек.

4. Используемая двумерная ячейка при расчёте параметров течения в местах сопряжения горных выработок в большинстве случаев даёт удовлетворительное совпадение с экспериментальными коэффициентами затекания, рекомендуемыми в методике [2].

5. Газодинамический подход к расчёту распространения ударных волн по горным выработкам показал близкие с официально используемой методикой [2] результаты. Однако были выявлены ситуации, в которых наблюдались большие отклонения. Отклонения вызваны тем, что в методике [2] не учитывается:

- возможный одновременный приход ударных волн в места сопряжения выработок;

- взаимодействие ударных волн друг с другом;

- наличие тупиковых выработок, из которых выходит отражённая ударная волна и способная догнать головную ударную волну;

- наличие волн разрежения.

6. Давление в горных выработках может усиливаться как по ходу распространения ударной волны, так и с течением времени в отдельных точках горных выработок. Зоны безопасного нахождения людей могут находиться в самых неожиданных местах, определяемых условиями взрыва и пространственной топологией горных выработок.

7. Рассмотрен вопрос о прохождении пламени и ударной волны по горным выработкам с учётом локальных скоплений метана по пути перемещения. Результаты расчётов показали, что при воспламенении зон локального скопления метана происходят резкое усиление ударной волны, формирование двухволновой структуры распределения давления, распространяющейся в противоположные стороны, и смещение зоны загазованности за счёт движения газа.

266

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные результаты, выводы и практические рекомендации заключаются в следующем:

1. Предложен принципиально новый дистанционный способ тушения пожаров и предотвращения взрывов в подготовительных выработках и устройство для его осуществления (A.c. 863881, 964185, 1059210, 1245714, 1270366, 1361350). Способ позволяет с безопасного расстояния быстро подавлять пламенное горение в очаге пожара и флегматизировать атмосферу подготовительной выработки без изменения концентрации кислорода, что обеспечивает безопасность ведения горноспасательных работ.

2. Разработана математическая модель транспортирования паров галои-доуглеводородов в воздушном потоке негерметичного вентиляционного трубопровода, позволяющая рассчитывать его аэродинамическую характеристику и исследовать режим работы вентилятора в зависимости от концентрации транспортируемых паров и угла наклона выработки к горизонту. Расчёты показали, что введение галоидоуглеводородов в вентиляционный трубопровод увеличивает его аэродинамическое сопротивление и повышает депрессию вентилятора, причём при горизонтальном расположении трубопровода снижается расход на его конце при неизменной производительности вентилятора, при положительных углах наклона производительность вентилятора и расход на конце трубопровода уменьшаются, при отрицательных - увеличиваются.

3. Разработана математическая модель, описывающая транспортирование паров галоидоуглеводородов в условиях прогрева трубопровода пожарными газами, численное решение которой показало, что прогрев трубопровода даже без введения в него галоидоуглеводородов приводит к увеличению его аэродинамического сопротивления, снижению производительности вентилятора и увеличению его депрессии.

4. Установлены минимальные флегматизирующие концентрации для метановоздушных сред: хладона 114В2 - 1,1 %, бромистого этила - 3,8 %, составов БФ-2 - 2,9 % и БФ(1:1) - 2,0 % и для метановоздушных сред при содержании водорода 1, 2 и 3 %, которые являются выше огнегасительных при объёмном пожаротушении. В частности, при содержании водорода 3 %

267 минимальные флегматизирующие концентрации хлад она 114В2 - 3,3 %, бромистого этила - 6,2 %, составов БФ-2 - 6,3 %, БФ(1:1) - 4,6 %. Бедные смеси рекомендуется флегматизировать хладоном 114В2, богатые - составом БФ(1:1).

5. Разработана двумерная математическая модель газодинамических процессов, протекающих в выработанных пространствах крутых пластов с углом падения более 55°, построенная на двучленном законе фильтрации газа в обрушенном массиве и учитывающая неоднородность поля плотности газа, вызываемую наличием градиентов концентраций и температур. Силы плавучести, возникающие за счёт неоднородности поля плотности, сопоставимы по вкладу с силами сопротивления и градиентом давления.

6. Разработана двухтемпературная математическая модель тепломассо-переноса в окрестности очага эндогенного пожара в обрушенном массиве, позволяющая учитывать теплообмен подвижной газовой фазы с породным скелетом и рассчитывать поля скоростей фильтрации, плотности смеси газов, давления, концентраций и температур твёрдой и газовой фазы.

7. На основе метода контрольного объёма Патанкара разработана эффективная методика расчёта тепломассопереноса в выработанных пространствах, обеспечивающая получение стационарного решения методом установления с дефектом массы менее 0,005 %. Проверка адекватности математической модели показала удовлетворительное совпадение расчётных и экспериментальных величин с относительной погрешностью, не превышающей 25 %. Тестирование математической модели и методики расчёта дало совпадение численных результатов с аналитическим решением с погрешностью 3,8 % на сетках 15Ф15 и 1,4 % на сетках 40Ф40.

8. Численное моделирование газодинамических процессов в выработанном пространстве крутого пласта показало:

- метановыделение как фактор, порождающий неоднородность газовоздушной среды, существенно влияет на структуру течения. Устранение перепада давления по столбу и уравнивание давления на действующем участке с давлением на дневной поверхности не обеспечивают полного прекращения утечек в выработанное пространство, вследствие наличия естественной тяги;

- величина утечек зависит от интенсивности метановыделения и влияние этого фактора, увеличивающего утечки, тем значительнее, чем меньше пере

268 пад давления по столбу hCT. При hCT > 100 Па расчёт утечек может производиться без учёта метановыделения, при 50 < /гст < 100 Па неучёт метановыде-ления приводит к занижению значения утечек на 10-25 %, при /гсх< 50 Па неучёт этого фактора ведёт к грубым ошибкам в определении величины утечек;

- в условиях устойчивых вмещающих пород при интенсивности метановыделения qx < 5-10 кг/мЗ-с рост перепада давления по столбу hCT ведёт к сокращению размеров потенциально взрывоопасных областей. В условиях среднеустойчивых и неустойчивых вмещающих пород зависимость размеров взрывоопасных областей от параметра hCT имеет немонотонный характер. Доля площади выработанного пространства хъ приходящаяся на потенциально взрывоопасные области, не превышает 0,1, если отношении утечек в выработанное пространство к дебиту метана в зоне интенсивного дробления менее 5-10"3, при изменении в интервале от 2,5-10"2 до 4,3-10"3/2 > 0,5.

9. Предложен принцип управления газодинамическими процессами при локализации очагов эндогенных пожаров - формирование в выработанном пространстве потоков газов с регулируемыми параметрами (A.c. 1317157, 1573204, 1701937). Реализация этого принципа позволяет активно воздействовать на взрывоопасные области и очаги горения и позволяет: а) перемещать очаг в необходимом направлении; б) фиксировать его в определённой точке; в) поддерживать необходимую интенсивность горения или снижать её.

10. Моделирование активного воздействия на взрывоопасные области и очаги горения в выработанном пространстве показало, что

-наличие пенной завесы приводит к повышению давления в области, расположенной между нею и рабочим щитом при нагнетательном способе проветривания. При расстояниях между рабочим щитом и пенной завесой, меньших её максимального размера, наличие пенной завесы сокращает утечки в выработанное пространство более чем на 30%;

-перераспределяя фильтрационный поток, пенная завеса увеличивает интенсивность проветривания отдельных частей выработанного пространства, поэтому рекомендуется осуществлять применение пенных завес в сочетании с газоотсасывающими скважинами, блокирующими нежелательные потоки утечек;

-используя фильтрационный поток в качестве несущей фазы, можно транспортировать инертный газ в требуемую область выработанного про

269 странства, обеспечивая нужное направление потока при помощи пенных завес и газоотсасывающих скважин. Этот способ рекомендуется для тех случаев, когда отсутствует возможность пробурить скважину непосредственно в область, подлежащую инертизации;

- совместное применение азотоподающей и газоотсасывающей скважины, используемой для блокирования проветривания области, подлежащей инертизации, сокращает вынос из неё инертного газа, что позволяет увеличить объём инертизируемой области;

- воздействие эндогенного пожара на фильтрационное течение является локальным и в наибольшей степени проявляется в области, расположенной в плоскости падения пласта над очагом пожара. При температуре очага Тс < 750 К его наличие практически не влияет на величину утечек из гидромониторной камеры, так как при расстояниях между нею и очагом больших 30 м увеличение утечек, вызываемое его наличием, не превышает 5 %.

11. Предложен газодинамический подход и методика расчёта ударно-волновых процессов, позволяющие рассчитывать распространение, отражение и взаимодействие ударных волн и волн разрежения в разветвлённой сети горных выработок любой сложности.

12. Рассмотрен вопрос о прохождении пламени и ударной волны по горным выработкам с учётом локальных скоплений метана по пути перемещения. Расчёты показали, что при воспламенении зон локального скопления метана происходят резкое усиление ударной волны, формирование двухволно-вой структуры распределения давления, распространяющейся в противоположные стороны, и смещение зоны загазованности за счёт движения газа.

13. Внедрение в частях ВГСЧ предложенных способов, средств, научных рекомендаций, методики расчёта параметров ударных волн и нормативных документов по активному воздействию на взрывоопасные области и очаги горения в выработках и выработанных пространствах позволяет предупреждать взрывы, обеспечивать охрану труда горноспасателей в зоне ведения аварийных работ и имеет важное социальное и народнохозяйственное значение.

270

1. Соболев Г.Г. Горноспасательное дело. 2-е изд. перераб. и доп.- М.: Недра, 1979.-432 с.

2. Устав военизированной горноспасательной части (ВГСЧ) по организации и ведению горноспасательных работ на предприятиях угольной и сланцевой промышленности. М., 1997. - 201 с.

3. Орлов Н.В., Судиловский М.Н. Пособие по горноспасательному делу. -М.: Недра, 1976.-221 с.

4. Скочинский A.A., Огиевский В.М. Рудничные пожары. М.: Углетехиз-дат, 1954.-387 с.

5. О выборе технических средств тушения пожаров в зависимости от степени их развития/ Н.Д. Зрелый, Н.Т. Москаленко, А.П. Юрьев, И.Д. Продан// Тактические приёмы ведения горноспасательных работ и техническое оснащение ВГСЧ,- Донецк, 1982.- С. 20-28.

6. Козлюк А.И. Исследование термодинамических процессов при развитии и тушении подземных пожаров и разработка системы противопожарной защиты угольных шахт: Автореф. Дис. докт. техн. наук.- Донецк, 1975.

7. Мухин В.Е. Интенсивность горения и стадии подземного пожара// Совершенствование техники безопасности на шахтах.- М.: Недра, 1966,- С. 95107.

8. Осипов С.Н., Жадан В.М. Вентиляция шахт при подземных пожарах.-М.: Недра, 1973.- 152 с.

9. Устинов A.M., Орлов Н.В., Колякин Г.В. Замыкание конвективных потоков в тупиковой выработке. Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело: Научн.-техн. реф. сб./ ЦНИЭИуголь.- 1975.- № 5.- С. 26-27.

10. Устинов A.M., Колякин Г.В., Журба JT.A. Частные случаи конвекции в тупиковых выработках// Горноспасательное дело Донецк, 1976. Вып. 12. -С. 71-74.

11. Определение интенсивности проветривания выработок за счёт изотермической конвекции /В.Н. Подпальный, В.И. Гудков, И.А. Пономарёв и др// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело: Научн.-техн. реф. сб./ ЦНИЭИуголь.- 1971.- № 3.271

12. Изотермическая конвекция в горных выработках / В.Н. Подпальный, JI.A. Журба, В.И. Гудков и др.// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело: Научн.-техн. реф. сб./ ЦНИЭИуголь.- 1968.- № 11-12.

13. Маевская В.М., Рапоцевич А.П. Замер малых скоростей воздуха в горных выработках// Вопросы безопасности в угольных шахтах:Труды ВостНИИ. Т.8.- М.: Недра, 1967.- С. 187-193.

14. Орлов Н.В., Чеховских A.M., Устинов A.M. Нейтрализация взрывоопасных газов при пожаре в тупиковой метанообильной выработке// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело: Научн.-техн. реф. сб./ЦНИЭИуголь,- 1977.-№8,-С. 18-21

15. Осипов С.Н. Борьба со взрывами газа в горных выработках.- М.: Недра, 1972.-160 с.

16. Детонационное горение метана в тупиковых выработках шахт/ A.M. Чеховских, В.И. Гудков, П.Н. Шадрин и др.// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело: Научн.-техн. реф. сб./ ЦНИЭИуголь.-1968.-№ 11-12.

17. Балтайтис В.Я. Тушение пожаров на угольных шахтах.- М.: Недра, 1977.248 с.

18. Предупреждение прорыва глины в горные выработки/ Широков А.П., Кулаков Ю.Н., Синельников Л.М., Башев И.Ф., Дьяченко Н.З.- М.: Недра, 1972.- 84 с.

19. Мясников A.A., Рябченко A.C., Садчиков В.А. Управление газовыделением при отработке угольных пластов. М.: Недра, 1987.- 216 е., ил.

20. Шевченко JT.A. Управление метановыделением при разработке мощных угольных пластов Кузбасса. Кемерово: Кн. изд-во, 1988. - 160 с.

21. Ушаков К.З., Бурчаков A.C., Медведев И.И. Рудничная аэрология.- М.: Недра, 1978,- 440 с.

22. Веселовский B.C., Виноградова Л.П., Орлеанская Г.Л., Терпогосова Е.А. Проблемы борьбы с рудничными пожарами от самовозгорания углей и руд// Проблемы современной рудничной аэрологии.- М.: Недра, АН СССР, 1974.- С. 216-220.

23. Игишев В.Г. Борьба с самовозгоранием угля в шахтах.- М.: Недра, 1987.176 с.272

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

25. Мясников A.A., Маевская В.М., Белавенцев Л.П. и др. Аэродинамический режим выработанных пространств при разработке угольных пластов длинными столбами по простиранию.- М.: ЦНИЭИуголь, 1972,- 17 с.

26. Маевская В.М. Определение влияния оптимальных утечек воздуха на процесс самовозгорания угля при щитовой системе разработки// Научные сообщения ВостНИИ по безопасности работ в горной промышленности.-Кемерово, 1961.- №2,- С. 54-62.

27. Бонецкий В.А., Богатырёв В.Д., Садохин В.П. Оценка фильтрационных прососов воздуха при выборе схем проветривания// Вентиляция шахт и предупреждение эндогенных пожаров.- Кемерово: ВостНИИ, 1975.т. 26,- С. 39-47.

28. Александров В.А., Крикунов Г.Н. и др. Влияние депрессии шахты на возникновение эндогенных пожаров// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело.- М.: ЦНИЭИуголь, 1974,- № 2.- С. 9, 10.

29. Захаров А.Б., Быкова З.С., Эйнер Ф.Ф. Применение средств вентиляции для борьбы с подземными пожарами в шахтах Кузбасса// Горноспасательное дело.- Донецк, 1971. Вып. 4.- С. 27-29.

30. Пучков Л.А. Аэродинамика подземных выработанных пространств,- М.: Изд-во Московского госуд. горного университета, 1993,- 267 с.

31. Клебанов Ф.С. Аэродинамическое управление газовым режимом в шахтных вентиляционных сетях.-М.: Наука, 1974.- 136 с.

32. Милетич А.Ф. Утечки воздуха и их расчёт при проветривании шахт.- М.: Недра, 1968,- 148с.

33. Мясников A.A., Масляев А.Е. Определение пожароопасных депрессий щитовых забоев// Труды ВостНИИ по безопасности работ в горной промышленности.- Кемерово, 1971.-№ 15.-С. 103-121.

34. Мясников A.A., Павлов А.Ф., Бонецкий В.А. Повышение эффективности и безопасности горных работ.- М.: Недра, 1979.- 216 с.

35. Маевская В.М., Белавенцев Л.П., Рапоцевич А.П. О допустимой депрессии щитовых выемочных участков// Уголь.- 1968.- № 10.- С. 57-59.273

36. Ушаков К.З. Графоаналитический метод исследования движения воздуха в выработанном пространстве// Изв. вузов. Горный журнал.- 1967.- № 1.-С. 61-65.

37. Маевская В.М., Белавенцев Л.П., Рапоцевич А.П. Аэродинамический режим при щитовой системе разработки// Вопросы безопасности в угольных шахтах.- М.: Недра, 1969.Т. 11.- С. 162-173.

38. Маевская В.М., Рапоцевич А.П., Белавенцев Л.П., Парахин П.А. Влияние режима проветривания щитовых выемочных участков на их пожароопас-ность// Вопросы безопасности в угольных шахтах.- М.: Недра, 1969. Т. 11,-С. 147-162.

39. Вылегжанин Вл. Н. Шахтные исследования скоростей фильтрации и коэффициентов затухания газовых концентрационных волн// ФТПРПИ-1987,- № 1.- С. 99-101.

40. Мащенко И.Д., Стекольщиков Г.Г., Богатырёв В.Д., Воронкова H.H. Фильтрационные потоки воздуха при отработке крутых пластов// Эффективные способы управления газовыделением в угольных шахтах.- Кемерово: ВостНИИ, 1981.-С. 117-127.

41. Мясников A.A., Рябченко A.C., Садчиков В.А. Управление газовыделением при разработке угольных пластов.- М.: Недра, 1987.- 216 с.

42. Абрамов Ф.А. Рудничная аэрогазодинамика.- М.: Недра, 1972.- 274 с.

43. Мясников A.A., Садохин В.П., Жирнова Т.С. Применение ЭВМ для решения задач управления метановыделением в шахтах.- М.: Недра, 1977.248 с.274

44. Абрамов Ф.А., Фельдман Л.П., Святный В.А. Моделирование динамических процессов рудничной аэрологии,- Киев.: Наукова думка, 1981.283 с.

45. Мащенко И.Д., Богатырев В.Д. К вопросу математического моделирования процессов переноса примесей в выработанном пространстве// Проблемы аэродинамики угольных шахт.- Кемерово, 1984,- С. 61-66.

46. Умнов А.Е., Голик A.C., Палеев Д.Ю., Шевцов Н.Р. Предупреждение и локализация взрывов в подземных условиях.- М.: Недра, 1990.- 286 с

47. Голик A.C., Палеев Д.Ю., Кунавина H.A. Распределение фильтрационных потоков воздуха в выработанном пространстве.- Прокопьевск, 1986.- 20 с. (Рукопись деп. ЦНИЭИуголь 20.02.86, № 3629-уп).

48. Маевская В.М., Поликаров А.Г., Щур Л.Н., Косарь Л.Ф. Принципы моделирования метановоздушной смеси в выработанном пространстве// Спо275собы и средства предупреждения самовозгорания угля в шахтах.- Кемерово: ВостНИИ, 1988.- С. 81-87.

49. Фельдман Л.П. Исследование нестационарного движения газовой смеси в выработанном пространстве участка численными методами// Разработка месторождений полезных ископаемых.- Киев: Техника, 1974. Вып. 36.- С. 137-143.

50. Фельдман Л.П., Лапко В.В. Оптимальное управление проветриванием выемочных участков// Изв. вузов. Горный журнал.- 1973.- № 1.- С. 123128.

51. Фельдман Л.П. Исследование движения и диффузии газовых смесей в выработанных пространствах участков угольных шахт численными методами // Изв. вузов. Горный журнал.- 1977.- № 2.- С. 74-81.

52. Брабандер О.П., Палеев Д.Ю. Математическое моделирование фильтрационного течения смеси газов в выработанном пространстве с учётом сил плавучести.- Вост. отделение ВНИИГД. Прокопьевск, 1990.- 14 с. (Рукопись деп. ЦНИЭИуголь, 26.12.90, № 5224-уп).

53. Пучков Л.А., Каледина Н.О. Влияние режима проветривания на распределение метана в выработанном пространстве// Изв. вузов. Горный журнал.- 1980.-№ Ю.-С. 46-49.

54. Бусыгин К.К., Попов И.Н., Зинченко И.Н. Закономерности изменения концентрации метана в выработанном пространстве вблизи очистной выработки// Вентиляция шахт и рудников.-Л.: ЛГИ, 1978. Вып. 5.- С. 42-47.

55. Фрейдман С.Л. О концентрации метана в выработанном пространстве участка (первоначальная оценка экспериментальных результатов)// ФТПРПИ.- 1984,- № 7.- С. 54-58.

56. Устройство «Вихрь» для локализации и тушения подземных пожаров порошком// A.A. Король, Н.В. Орлов, И.Д. Половинко и др.// Предупреждение и тушение подземных пожаров: Тезисы докл. первой науч.-произв. конф. I секция.- Донецк, 1978.- С. 81-82.

57. Ивченко А.И., Король A.A., Зильберт М.И. Определение параметров дистанционного тушения подземных пожаров тонкодисперсными порошками// Современные методы и средства противоаварийной защиты шахт.-Донецк, 1983.- С. 64-68.276

58. Козлюк А.И. Водоснабжение угольных шахт для борьбы с пожарами и пылью.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Недра, 1979.- 287 с.

59. Худосовцев Н.М., Козлюк А.И., Чарков В.П., Яремчук М.А. Современные средства пожарной защиты угольных шахт: Обзор/ ЦНИЭИуголь.- М., 1982.- 42 с.

60. Гладков Ю.А. Аппараты, приборы и оборудование горноспасательной службы: Каталог/ ЦНИЭИуголь.- М.,1981.-142 с.

61. Правила безопасности в угольных шахтах.- Самара: Самар. Дом печати, 1995,- 242 с.

62. Соболев Г.Г. Инертные газы надёжное средство предупреждения взрывов при подземных пожарах// Уголь.- 1976.- № 3. С. 65-70.

63. Сухаревский В.М. Изоляция подземных пожаров с применением инертных газов.- М.: Углетехиздат, 1954.- 101 с.

64. Применение инертных газов для сокращения времени изоляции пожарных участков// А.И. Козлюк, М.А. Яремчук, A.A. Клейнер, Э.А. Попов// Уголь.- 1982.-№3.- С. 37-39.

65. Розловский А.И. Основы техники взрывобезопасности при работе с горючими газами и парами.- М.: Химия, 1980.- 376 с.

66. Осипов С.Н., Файнвейц Л.М., Гасюкевич В.К. Нейтрализация взрывчатых свойств метановоздушных смесей некоторыми фреонами// Безопасность труда в промышленности.- 1968.- № 7.- С. 31-33.

67. Баратов А.Н. Обзор исследований по химическому ингибированию пламён// Проблемы горения и тушения/ ВНИИПО.- М., 1968. С. 23.

68. Семёнов H.H. Цепные реакции.- М.: Госкомхимиздат, 1934,- 110 с.

69. Баратов А.Н. Химическое ингибирование пламени// Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева. 1967. Т.12 (3).- С. 273.

70. Баратов А.Н., Карагулов Ф.А., Макеев В.И. Исследования в области ин-гибирования пламён Н2-02-№ смесей галоидоуглеводородов// Физика горения и взрыва.- 1970.- № 1.

71. Предотвращение взрывов и тушение пожаров газо- и парообразными добавками/ Сост. В.Ф. Заказнов, JI.A. Куршева: Обзорная информация.- М., 1982,- 44 с.277

72. Кучер В.М. О химическом и теплофизическом действии галоидоуглеводородов на концентрационные пределы распространения пламени углеводородов// Проблемы горения и тушения/ ВНИИПО.- М., 1968. С. 44.

73. Защита озонового слоя. Halons: L'ONV protege l'ozone. Darnel R. //Face riscue.- 1988,- № 241,- P. 65, 67, 69, 71-72.

74. Охрана окружающей среды и хладоны. Integrity testing for halón. Whiteley R.A.//Fire Surv.- 1989.- № 5.- С. 17-20.

75. Баратов А.Н., Иванов E.H. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности,- М.: Химия, 1979.- 368 с.

76. Распределение паров хладона 114В2 при подаче его в помещение большой высоты/ Н.Б. Арбузов, А.К. Купчиков, В.М. Николаев, A.B. Шариков// Пожаротушение /ВНИИПО.- М., 1985.- С. 113-118.

77. Бесчастнов М.В., Соколов В.М. Предупреждение аварий в химических производствах.- М.: Химия, 1979.- 390 с.

78. Веселов А.И., Мешман JIM. Автоматическая пожаро- и взрывозащита предприятий химической и нефтеперерабатывающей промышленности.-М.: Химия, 1975.-278 с.

79. Лучше фреон/ А. Баратов, М. Голгер, Н. Полознов, В. Кулаков// Пожарное дело.- 1975.- № 1,- С. 21-22.

80. Баратов А., Тесленко Г., Макеев В. Новый огнетушащий состав// Пожарное дело,- 1973.-№ 11.-С. 24-25.

81. Кошмаров Ю.А., Мышак Ю.А. Новый комбинированный состав для поверхностного тушения// Противопожарная защита объектов народного хозяйства,- М., 1979.- С. 89-95.

82. Кулаков В.Г., Полознов Н.М., Цуприк В.П. Тушение пожаров в герметичном объёме азотно-хладоновым составом// Пожарная техника и тушение пожаров/ВНИИПО,-М., 1981.-С. 134-140.

83. Кучер В.М., Цыган P.M. Огнегасительные составы на основе галоидоуглеводородов: инф. материал/ ЦНИИПО.- М., 1968. 22 с.

84. Матвеева Г.И. Огнетушащие составы на основе галоидоуглеводородов: обзор патентов/ ВНИИПО.- М., 1976,- 32 с.

85. Матвеева Г.И. Применение микрокапсулированных продуктов в пожаротушении и огнезащите: экспресс-информация/ ВНИИПО.- М., 1978.- 5 с.278

86. Мышак Ю.А., Баратов А.Н. Комбинированные огнетушащие составы// Средства и способы пожаротушения: сборник научных трудов/ ВНИИ-ПО.-М, 1981.-С. 60-64.

87. ГОСТ 15899-79. Хладон 114В2. Технические условия.- М.: Изд-во стандартов, 1979.- 6 с.

88. Доровский А .Я., Зенин В. Д. О возможности тушения метана в горных выработках огнегасительными составами на основе бромистого этила// Сборник статей по горноспасательному делу — Кемерово: Кн. изд-во, 1965. Вып. 4,- С. 15-20.

89. Белопол А.Н. Тушение горящего метана в шахтах галоидированными углеводородами// Уголь.- 1957.- № 2.- С. 58-61.

90. Белопол А.Н., Дмитрюк Н.Ф. Борьба с подземными пожарами в сложных горногеологических и горнотехнических условиях угольных шахт/ ЦНИЭИуголь.- М., 1974,- 60 е.- (Техника безопасности и горноспасательное дело).

91. Голик A.C., Баринов Г.П. Фреоновый огнетушитель ОГСФ-5// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело: Науч. техн. реф. сб./ ЦНИЭИуголь.- 1977.- № 7.

92. Голик A.C., Лагутин В. И. Применение фреона для тушения пожаров в шахте// Колыма,- 1978.- № 10.- С. 22-24.

93. Зенин В.Д., Сурначёв Б.А. Огнетушитель одноразового действия ООД-2 для тушения горящего метана в забоях подготовительных выработок// Борьба с авариями в шахтах.- Кемерово: Кн. изд-во, 1972.- С. 10-16.

94. Зенин В.Д., Лагутин В.И., Кухаренко Л.В. Тушение пожара одноразовыми огнетушителями// Безопасность труда в промышленности.- 1972,- № 8.-С. 17-18.

95. Куприс И.С. Мощная противопожарная установка МПУ-1// Борьба с авариями в шахтах.- Кемерово: Кн. изд-во, 1970. Вып. 2,- С. 110-113.

96. Голик A.C., Баринов Г.П., Палеев Д.Ю. Установка генерирования огнега-сительной фреоновой аэрозоли// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело: Науч. техн. реф. сб./ ЦНИЭИуголь.- 1981.- № 1.-С. 13-14.

97. Голик A.C., Лагутин В.И., Палеев Д.Ю. Флегматизация взрывов газа при локализации и тушении эндогенных пожаров галоидированными углеводородами// Локализация и тушение подземных пожаров. Кемерово: Кн. изд-во, 1983. № 10.-С. 13-14.

98. Extinqushing methods of mine roadway fires. Matsuura S., Komai Т., Yotsu-moto Y., Kunitani I., Isei Т., Akiyosi M., Suzuki Т., Kinoshita M., Uchida S., Tashiro J.// Cauko to xoan, Mining and Safaty.- 1981.- 21.- № 7,- 337-346.

99. Greitz E.G. J. Res. Nat. Bureau Standarts, 1970.74A. 521.

100. Грин X., Лейн В. Аэрозоли пыли, дымы и туманы.- Л.: Химия, 1969.428 с.

101. Палеев Д.Ю., Патрушева С.Л. Расчёт испарения отдельной капли галоидоуглеводорода.- Вост. отделение ВНИИГД. Прокопьевск, 1986,- 9 с. (Рукопись деп. ЦНИЭИуголь, 07.01.86, № 3574-уп).

102. Витман Л.А., Кацнельсон Б.Д., Палеев И.И. Распыливание жидкости форсунками." М.;Л.: Госэнергоиздат, 1962.- 264 с.

103. Новые способы борьбы с пылью в угольных шахтах/ Ф.М. Гельфанд, В.П. Журавлёв, А.П. Поелуев, Л.И. Рыжих.- М.: Недра, 1975.- 288 с.

104. Томановская В.Ф., Колотова Б.Е. Фреоны. Свойства и применение.- Л.: Химия, 1970.- 182 с.

105. Палеев Д.Ю. Дистанционный способ тушения пожаров и предотвращения взрывов в метанообильных тупиковых выработках угольных шахт: Дис. к.т.н./ КузПИ.- Кемерово, 1987.

106. A.c. № 863881 СССР, МКИ Е21 F 5/00. Способ тушения пожара в горной выработке/ Голик A.C., Лагутин В.И., Глазков П.С., Палеев Д.Ю. (СССР); ВО ВНИИГД,- № 2649985/22-03; Заявл. 31.07.78; Опубл. 15.09.81; Бюл. № 34.- 3 с.-: ил. 3.

107. A.c. № 1245714 СССР, МКИ Е21 F 5/00. Способ предотвращения взрыва газовоздушной смеси/ Голик A.C., Баринов Г.П., Палеев Д.Ю., Чуриков Ю.В. (СССР); ВО ВНИИГД,- № 2548100/22-03; Заявл. 25.11.77; Опубл. 23.07.86; Бюл. № 27,- 2 с.-: ил. 1.

108. A.c. № 1059210 СССР, МКИ Е21 F 5/00. Устройство для подачи ингибитора в очаг пожара/ Чуприков А.Е., Мещеряков Б.Г., Скляров A.A., Ги280лёвГ.Н, Палеев Д.Ю. (СССР); ВО ВНИИГД.- № 3395765/22-03; Заявл. 11.02.82; Опубл. 07.12.83; Бюл. № 45,- 3 с.-: ил. 3.

109. A.c. № 1361350 СССР, МКИ Е21 F 5/04. Устройство для подачи ингибитора в очаг пожара/ Чуприков А.Е., Палеев Д.Ю., Голубев В.М. (СССР); ВО ВНИИГД.- № 4017948/22-03; Заявл. 04.02.86; Опубл. 23.12.87; Бюл. № 47.- 4 с.-: ил. 3.

110. A.c. № 964185 СССР, МКИ Е21 F 5/00. Устройство для подачи ингибитора в очаг пожара/ Чуприков А.Е., Голик A.C., Палеев Д.Ю., Торгашин И.Н. (СССР); ВО ВНИИГД,- № 2928717/22-03; Заявл. 23.05.80; Опубл. 07.1082; Бюл. № 37.- 3 с.-: ил. 2.

111. Глузберг Е.И. Теоретические основы прогноза и профилактики шахтных эндогенных пожаров.- М.: Недра, 1986.-161 с.

112. Глузберг Е.И., Гращенков Н.Ф., Шалаев B.C. Комплексная профилактика газовой и пожарной опасности.- М.: Недра, 1988.- 181 с.

113. Маевская В.М., Белавенцев Л.П. Исследование теплового баланса процесса самовозгорания углей // Изв. вузов. Горный журнал.- 1967.- № 7,-С. 54-58.

114. Игишев В.Г., Гуттер A.A., Игишева A.A. К вопросу борьбы с самовозгоранием угля на больших глубинах// ФТПРПИ,- 1985.-№3.-С.91-95.281

115. Голик Г.А., Голик A.C., Афанасьев Ф.А. Ингибирование гетерогенного процесса окисления природных углей// Химия твёрдого топлива.- 1987.-№ 4,- С. 64-70.

116. Осипов С.Н. Применение инертных газов при ликвидации подземных пожаров.- Киев: Техника, 1972.- 170 с.

117. Медяник C.B., Маевская В.М., Кравченко М.П., Каргин К.В. Оценка экономического ущерба от эндогенных пожаров// Экономика и управление промышленностью.- 1979.- № 6.- С. 8-11.

118. Лагутин В.И., Игишев В.Г. Основы локализации эндогенных пожаров в действующих выемочных полях// Локализация и тушение подземных пожаров.- Кемерово, 1989. Вып. 11.- С.3-8.

119. Бот В, Мюллер Р. Тушение подземных пожаров с применением азота в каменноугольной промышленности ФРГ // Глюкауф,- 1979.- № 19.- С. 1116.

120. Осипов С.Н., Белик И.П., Горб В.Ю., Греков С.П., Юраков С.И. Опыт изоляции эндогенного пожара на шахте Феликса Кона с применением азота//Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело: реф. сборник /ЦНИЭИу го л ь. 1968.- № 3.- С. 47-50.

121. Романчук А.Л. Анализ ликвидации аварии на шахте „Нижне-Кранская" в 1965 году// Поглощение инертных газов в горных выработках.-Тула; Донецк, 1969.- С. 132-137.

122. Bacharach J.P.L., Groven L.L., Stewarl D.B. Underground mine fire control with inerting System // CIM Bull.- 1986.- 79.- № 885.- P. 67-72.

123. Both W. Fighting Mine Fires with Nitrogen in the Germen coal Industry // The Mining Enginering,.- 1981.- Vol. 140.- P. 236,237.

124. Frocer C.-E. Fire fighting expertise in French underground mines // Mine Vent. Proc. 2nd US Mine Vent.Symp., Peno, Nev., 23-25 Sept. 1985 Rotterdam; Boston, 1985,-P. 3-10.

125. Бот В., Линдберг Б. Ликвидация рудничных пожаров методом инертиза-ции на шахтах, входящих в зону обслуживания Главной горноспасательной станции в Эссене с 1979 по 1989 гг.// Глюкауф.- 1990.- № 5/6,- С. 4952.

126. Судиловский М.Н., Колышенко М.В., Эйнер Ф.Ф. Предупреждение и ликвидация аварий на шахтах ФРГ.- М.: Недра, 1988.- 144 с.282

127. Хайн Н., Кок Ф.-И. Тактика применения азота при ликвидации подземных пожаров и задачи горноспасателей// Глюкауф.- 1980.- № 15.- С. 1622.

128. Кок Ф.-И., Линдберг Б. Стратегия борьбы с подземными пожарами с использованием азота//Глюкауф.- 1985.- № 18.- С. 20-26.

129. Калюсский А.Е., Горб В.Ю. Изменение концентрации азота в откаточном штреке при запуске в изолированный участок// Горноспасательное дело,-Донецк, 1971. Вып. 4,- С. 99-102.

130. Горб В.Ю. Исследование процессов фильтрации азота через выработанное пространство// Горноспасательное дело.- Донецк, 1971. Вып. 4.-С.102-104.

131. Fauconniel С.J., Meyer J.R. Conceptual mathematical models for the injection of nitrogen sealed collery fires// J.S. Afr.Inst.Mining and Met.- 1986.- 86.-№3,- P.81-88.

132. Голик A.C., Палеев Д.Ю., Кунавина H.A. Обеспечение взрывобезопасной локализации эндогенных пожаров в Кузбассе.- Восточное отделение ВНИИГД, Прокопьевск, 1986.- 22 с. (Рукопись деп. в ЦНИЭИуголь 30.06.86, №3806-уп).

133. Портола В.А. Оценка воздействия пенных завес на аэродинамику выработанного пространства// Управление вентиляцией и газодинамическими процессами в шахтах.- Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1989.- С. 72-74.

134. Полубаринова-Кочина П.Я. О неустановившейся фильтрации газа в угольном пласте// Прикл. математ. и мех.- 1953.- Т. 17.- № 6.- С. 735-738.

135. Мелвин-Хьюз Э.А. Физическая химия.- М.: ИЛ, 1962,- 1148 с.

136. Колмаков В.А. О критериях оценки границ применимости законов сопротивления// Вопросы рудничной аэрологии.- Кемерово: КузПИ, 1973. Вып. З.-С. 91-99.

137. Алехичев С.П., Вассерман Л.Д. Воздухораспределение в рудниках с зонами обрушения.- Л.: Наука, 1973.- 73 с.283

138. Шевелев Г.А. О режиме движения воздуха через выработанное пространство// Уголь Украины.- 1965.- № 6.- С. 44-45.

139. Лейбензон Л.С. Собрание трудов. Т.2.- М.: АН СССР, 1953.- 544 с.

140. Щелкачев В.Н., Лапук Б.Б. Подземная гидравлика.- М.; Л.: Гостоптехиз-дат, 1949.- 524 с.

141. Механика в СССР за 50 лет. Механика жидкости и газа. Т. 2.- М.: Наука, 1970.- 890 с.

142. Кричевский P.M. О выделении метана из угольных пластов в подготовительные выработки//Бюллетень МакНИИ.- 1947.- № 16.- С. 38-44.

143. Кричевский P.M. К прогнозу выделения метана на угольных шахтах Донбасса // Бюллетень МакНИИ.-1947.- № 15.- С. 37-46.

144. Алехичев С.П., Пучков Л.А. Аэродинамика зон обрушения и рост блоковых утечек воздуха.- Л.: Недра, 1968.- 67 с.

145. Справочник по рудничной вентиляции/ Под ред. К.З.Ушакова.- М.: Недра, 1977.-328 с.

146. Колмаков В.А. Новое выражение закона сопротивления//Вопросы рудничной аэрологии.-Кемерово, КузПИ, 1973. Вып. 3.- С. 76-90.

147. Христианович С.А. Движение грунтовых вод, не следующих закону Дар-си// Прикл. мат. и мех,- 1940.- Т. 4.- № !. с. 33-35.

148. Колмаков В.А. Метановыделение и борьба с ним в шахтах.- М.: Недра, 1981.- 134 с.

149. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газов в пористых средах.- М.:Недра, 1984.- 208 с.

150. Минский Е.М. Элементы статистического исследования фильтрационных движений// Труды ВНГНИИ. 1958. Вып.2 (10).- С. 3-25.

151. Бэр Я., Заславски Д., Ирмей С. Физико-математические основы фильтрации воды.- М.: Мир, 1971.- 452 с.

152. Forchheimer Ph.Hydraulik.-Leipzig, 1930.- 542 p.

153. Muskat M.The flow of homogeneons fluids through porous media.- New-York, 1946.- 736 p.

154. Богатырев В.Д., Беляева H.B. Моделирование фильтрационных потоков в выработанных пространствах при помощи представления их вентиляционной сетью// Вопросы безопасности горных работ в шахтах.- Кемерово: ВостНИИ, 1984.- С.34-38.284

155. Цейтлин Я.И., Смолий Н.И. Сейсмические и ударные воздушные волны промышленных взрывов. -М.: Недра, 1981. 192 с.

156. Савенко С.К., Гурин A.A., Малый П.С. Ударные воздушные волны в подземных выработках. М.: Недра, 1973. - 152 с.

157. Тушение подземных пожаров на угольных шахтах/ Г.Г. Соболев, В.П. Чарков, A.M. Кушнарёв и др. М.: Недра, 1977. - 248 с.

158. Исследовать процессы воспламенения метановоздушной смеси и распространения пламени и ударных волн по горным выработкам. Отчёт по НИР (РосНИИГД): Рук. работы: Д.Ю. Палеев, И.М. Васенин. № гос. регистрации 0980009368.- Кемерово, 1999.- 104 с.

159. Пак В.В., Иванов С.К., Верещагин В.П. Шахтные вентиляционные установки местного проветривания.- М.: Недра, 1974,- 240 с.

160. Казаков С.П., Черкасов B.C. Об учёте потерь кинетической энергии при движении воздуха по трубопроводу с проницаемыми стенками// ФТПРПИ.- 1980.- № 1.- С. 65-67.

161. Воронин В.Н. Основы рудничной аэродинамики. М.: Углетехиздат, 1951.492 с.

162. Вентиляторы местного проветривания типа СВМ и «Проходка 500М».: Руководство по эксплуатации/ Томский электромеханический з-д им В.В. Вахрушева,- Томск, 1974.- 17 с.

163. Теплотехнический справочник. 2-е изд., перераб./ Под ред. В.Н. Юренева и П.Д. Лебедева. T. 1.-М.: Энергия, 1975.- 744 с.

164. Картавый Н.Г. Стационарные машины.- М.: Недра, 1981.- 327 с.

165. Временное руководство по применению хладонов и их смесей при ведении горноспасательных работ на шахтах Кузбасса/ ВО ВНИИГД. Г. Прокопьевск, 1984.- 158 с.

166. Руководство по изоляции пожаров в шахтах, опасных по газу.- М.: Недра, 1971.-215 с.

167. Монахов В.Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. М.: Химия, 1972.-416 с.285

168. ГОСТ 13919-68. Газы и горючие. Методы определения пределов воспламенения.- М.: Изд-во стандартов, 1968.

169. Методика раздельного определения паров бромистого этила и тетрафтор-дибромэтана при их совместном присутствии в воздухе на лабораторном интерферометре ИТР-1/ ВО ВНИИГД.- Ленинск-Кузнецкий, 1975.

170. Баратов А.Н. Новые средства пожаротушения// Журнал Всесоюзного химического общества им Д.И. Менделеева.- 1976,- Т. 21.- № 4. С. 369379.

171. Турбулентность, принципы и применение/ Под ред. У. Фроста, Т. Моул-дена.- М.: Мир, 1980.- 536 с.

172. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т. 2,- М.: Наука, 1976. 576 с.

173. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т. 1.- М.: Наука, 1976. 536 с.

174. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1973.- 848 с.

175. Николаевский В.Н. Механика пористых и трещиноватых сред.- М.: Недра, 1984.- 232 с.

176. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики.- М.: Наука, 1981.315 с.

177. Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред.- М.: Наука, 1984.- 520 с.

178. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости,- М.: Энергоатомиздат, 1984.- 149 с.

179. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт,- Макеевка; Донбасс, 1989,- 320 с.

180. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт.- М.: Недра, 1975,-238 с.

181. Хашин В.Н. Газовыделение при разработке мощных сближенных пластов// Безопасность работ в угольных шахтах.- М.: Недра, 1970. Т. 12. -С. 2-50.

182. Мясников A.A., Таран Н.П. Потенциальная метаноносность и предполагаемые запасы метана во вмещающих породах шахт Кузбасса// Вопросы безопасности горных работ в шахтах.- Кемерово: ВостНИИ, 1984.- С. 147157.

183. Попов В.Б., Гущин-Квятковский Л.П. Тушение подземных пожаров аэродинамическим методом// Безопасность труда в промышленности.-1992,-№ 1,-С. 8-12.

184. A.c. № 1701937 СССР, МКИ Е21 F 5/00. Способ тушения очагов подземных пожаров/ Портола В.А., Гуттер A.A., Лагутин В.И., Чуприков А.Е., Палеев Д.Ю. (СССР); ВО ВНИИГД.- № 4764727/03; Заявл. 30.11.89; Опубл. 30.12.91; Бюл. № 48.- 3 с.-: ил. 2.

185. A.c. № 1317157 СССР, МКИ Е21 F 5/00. Способ тушения эндогенного пожара/ Голик A.C., Голик Г.А., Палеев Д.Ю., Лапин В.А. (СССР); ВО ВНИИГД.- № 3993392/22-03; Заявл. 19.12.85; Опубл. 15.06.87; Бюл. № 22,-4 с.-: ил. 3.

186. Палеев Д.Ю., Брабандер О.П. Управление фильтрационным потоком с помощью пенных завес в выработанном пространстве гидродобычного участка.- Восточное отделение ВНИИГД.- Прокопьевск, 1991.-13 с. (Рукопись деп. в ЦНИЭИуголь 10.04.91, № 5264-уп)

187. Палеев Д.Ю., Брабандер О.П. Управление фильтрационным потоком в выработанном пространстве с помощью дегазационных скважин.- Восточное отделение ВНИИГД.- Прокопьевск, 1991.- 9 с. (Рукопись деп. в ЦНИЭИуголь 10.04.91, № 5262-уп).

188. Щербань А.Н., Кремнев O.A., Журавленко В.Я. Руководство по регулированию теплового режима шахт.- М.: Недра, 1977.- 359 с.

189. Ржевский В.В., Новак Г.Я. Основы физики горных пород.- М.: Недра, 1984.-359 с.287

190. Чёрный Г.Г. Газовая динамика.- М.: Наука, 1988,- 424 с.

191. Численное решение многомерных задач газовой динамики/ С.К. Годунов, A.B. Забродин, М.Я. Иванов и др.- М.: Наука, 1976. 400 с.

192. Исаченко В.П., Осипова В.Ф., Сукомел A.C. Теплопередача. М.: Энергия, 1975,- 486 с.

193. Дулов В.Г. Распад произвольного разрыва параметров газа на скачке площади сечения// Вестник ЛГУ. 1958. Серия математики, механики и астрономии.- № 19.- С. 76-100.

194. Палеев Д.Ю., Брабандер О.П. Математическое моделирование активного воздействия на взрывоопасные области и очаги горения в угольных шахтах.- Томск: Изд. том. гос. ун-та, 1999.- 202 с.2891. УТВЕРЖДАЮ

195. Внедрения опытной партии модуля для запуска хладона УПХВг. Прокопьевск15 февраля 2000 г.

196. За время эксплуатации изделие показало себя работоспособным и надёжным устройством. Модуль УПХВ позволяет эффективно ликвидировать аварии в тупиковых выработках шахт и повышает безопасность ведения горноспасательных работ.

197. Изделия находятся на расчёте в ПО ВГСО в полной технической исправности и готовности к применению.1. Заместитель командираотряда по оперативно-технической работе

198. Командир оперативного взвода ПО ВГСО1. А.В. Беликов290

199. УТВЕРЖДАЮ Заместитель начальникаоб использовании результатов докторской диссертационной работы заведующего лабораторией РосНИИГД Палеева Дмитрия Юрьевичаг. Кемерово 17 февраля 2000 г.

200. Зам. директора РосНИИГД по научной работе, д.т.н. проф.

201. Зав. лабораторией проблем горноспасательного дела, д.т.н.1. СПРАВКА

202. Сведения об использовании данного изобретения опубликованы в бюл. «Внедрённые изобретения» т. 1, ч. 2, 1990 г., стр. 682.

203. Начальник отдела исследовании и защ^уинтеллектуальной содвд^шюета | п .Ггр . К.В. Закудаев