Численное исследование многомерных задач распространения волн взрыва в горных выработках угольных шахт тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

На правах рукоп

Л*

Астанин Александр Владимирович

ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГОМЕРНЫХ ЗАДАЧ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЛН ВЗРЫВА В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

01 02 05 — механика жидкости, газа и плазмы

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Томск - 2005

Работа выполнена в Томском государственном университете.

Научный руководитель доктор физико-математических наук,

профессор Васенин И.М

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

профессор Глазунов А А

доктор физико-математических наук,

профессор

Ткаченко А С

Ведущая организация Институт угля и углехимии СО РАН

мин

Защита состоится " ¿¿3 " се^иГя^р^г^-2005г в ^ ч на заседании Диссертационного совета Д 212 267 13 при Томском государственном университете по адресу 634050, г Томск, пр Ленина, 36

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Томского государственного университета

Авторефепат разослан " ^ " 2005г

Учёный секретарь Диссертационного совета доктор физико-математических наук

Ю Ф Христенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Нарушение технологии угледобычи в угольных шахтах влечет за собой аварийные ситуации, часто проявляющиеся в виде взрывов метановоздушных или пылеуглеметановоздушных смесей Особо опасны для жизни людей взрывы, возникающие во время горноспасательных работ, так как существует угроза формирования объемов газа с взрывоопасной концентрацией метана из-за нарушения системы вентиляции. В таких условиях требуется оперативность и точность прогнозирования расстояний, на которых пребывание шахтеров и горноспасателей будет безопасным. В связи с этим, исследования, направленные на детальное изучение прохождения ударных волн через повороты, пересечения, загромождения горных выработок, через дисперсные защитные сооружения, парашютные перемычки, а так же расчет выброса метана при прохождении ударной волны являются акгуальными.

Исследования выполнялись по плану Томского государственного университета, тематике Научно-образовательного Центра "Физика и химия высокоэнергетических систем" и по договорам с Российским научно-исследовательским институтом горноспасательного дела (РосНИИГД). Цель работы. Основными целями работы являются:

• Исследовать распространение ударных волн в горных выработках с учетом их сложной геометрии в двумерной и трехмерной постановках;

• Построить физико-математическую модель и провести исследования взаимодействия ударных волн с выработанными пространствами, заполненными обрушенными породами;

• Провести аналитические и численные исследования газодинамических процессов, возникающих при взаимодействии ударной волны взрыва с защитной дисперсной преградой с учетом влияния различных факторов.

Задачи исследований:

1 Провести исследования газодинамических процессов, возникающих

при распространении удАрявк Н/едюнАЗвРвЯя ¡места поворотов,

( БИБЛИОТЕКА {

I ЯРВЪт

■ I ■ гтЛ

пересечений загромождений горных выработок через парашютные перемычки в двумерной постановке,

2 Провести исследования волновых эффектов, возникающих при распространении ударных волн через пересечения горных выработок в трехмерной постаттовке;

3 Исследовать влияние ударной волны на вытеснение метана из обрушенных пространств выработок;

4 Исследовать затухание ударной волны при прохождении пылевых и водных защитных перемычек.

Апробация работы. Результаты работы по мере их потучения докладывались и обсуждались на Международной конференции "Математические модели и методы их исследования" (Красноярск, 2001г) VI международной конференции "Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф" (Красноярск. 2001г), IV Международной научно-практической конференции "Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири" (Кемерово, 2001г) II Всероссийской научной конференции молодых ученых "Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики" (Томск, 2001г), Международной конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (Новосибирск, 2002г) ХЫ Международной студенческой конференции "Студент и научно-технический прогресс" (Новосибирск. 2003г), Международной конференции "VII Забабахинские научные чтения" (Снежинск. 2003г), I Всероссийской конференции молодых ученых "Физика и химия высокоэнергетических систем" (Томск, 2005г)

Научная новизна работы. В работе показано что течение газа в области сопряжений и поворотов горных выработок имеет сложный характер и для корректного определения коэффициента затухания в каждом случае необходимы тщательные исследования, в том числе численные Так же показано, что измерять давление газа для определения коэффициента затухания ударной волны при прохождении сопряжения ( тедует в некотором сечении расположение которого можно выбирать в результате численных расчетов.

Построена физическая и математическая модель взаимодействия ударной волны взрыва в угольных шахтах с выработанным пространством. Исследования в этом направлении позволили рассчитать объемы выброса метана при взаимодействии ударной волны взрыва с выработанным пространством. Хотя о наличии подобных выбросов известно было давно, количественные результаты, позволяющие оценивать эти выбросы, получены впервые.

В ходе исследований показана правомерность использования равновесной модели двухфазной среды при расчетах взрывозащитных пылевых и водных перемычек Показано, что волны давления, в которые превращается ударная волна внутри перемычки, многократно отражаются от её границ, постепенно затухая за счет ухода слабых преломленных волн. Построена модель, учитывающая распыление водоналивных перемычек во времени. Показано что времена распыления водных заслонов влияют на характер течения, однако на давления за перемычкой влияют слабо Добавление поверхностно-активных веществ при создании водоналивных перемычек так же не приводит к заметному понижению запреградного давления. Основным фактором понижения давления является масса перемычки

Обоснованность и достоверность результатов подтверждается корректностью физико-математических постановок, сравнением с результатами расчетов проведенных другими авторами и с экспериментальными данными.

Практическая значимость Результаты исследований

взаимодействия ударных волн с сопряжениями, поворотами и пересечениями горных выработок позволяют уточнять имеющиеся данные, используемые в расчетах взрывобезопасных расстояний в угольных шахтах

Полученные в диссертации оценки объемов вытесненного метана при прохождении ударных волн через обрушенные пространства позволяют рассчитывать возможность повторных взрывов и уточнять взрывобезопасньте расстояния, что можно использовать при оценках безопасности работ в угольных шахтах

Полученные результаты по моделированию взаимодействия ударных волн с дисперсными взрывозащитными перемычками вошли в "Аналитическую инженерную методику оценки затухания ударных волн при их прохождении через защитные сооружения", утвержденную 02 03.2003г Госгортехнадзором России

Положения, выносимые на защиту:

1 Картина течения при прохождении ударной волны через сопряжения и повороты горных выработок весьма сложна и поэтому значение коэффициента затухания ударной волны существенно зависит от места измерения параметров газа;

2 Прохождение ударных волн через выработанные пространства заполненные обрушенными породами, а так же взрывы внутри этих пространств способны вытеснять объемы метана

3 При взаимодействии ударной волны с водной или пылевой перемычкой волны давления, в которые превращается ударная волна внутри преграды, многократно отражаются от её границ, постепенно затухая за счет ухода слабых преломленных волн

4 При взаимодействии ударной волны с водоналивной или пылевой перемычкой основным фактором, влияющим на понижение давления за преградой является масса перемычки.

5 Времена диспергирования защитной водной перемычки влияют на характер течения однако на давление за перемычкой оказывают слабое влияние.

6 При взаимодействии ударных волн с системой, состоящей из водоналивной или пылевой перемычки и твердой преграды, процесс носит существенно волновой характер и поэтому может быть рассчитан путем численного решения уравнений газовой динамики

Публикации Основное содержание работы отражено содержание работы изложено в статьях, докладах и тезисах [1-11]

Структура и объём работы. Диссертация состоим из введения четырех глав и заключения изложенных на 153 страницах машинописного

текста, включая 65 рисунков, 9 таблиц, список литературы из 114 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследуемой проблемы сформулирована цель и задачи диссер1ационной работы, перечислены полученные в диссертации новые результаты, их практическая ценность, представлены положения, выносимые на защиту и описана структура диссертации

В первой главе (п 1.1) приведен краткий обзор существующих работ связанных с изучением формирования и распространения взрывов в горных выработках.

Метан, выделение которого сопряжено с добычей угля, смешиваясь вместе с кислородом образует горючую смесь Горение такой смеси в угольной шахте может перейти в детонацию с образованием ударных волн, которые представляют опасность для жизни шахтеров и горноспасателей Скорость детонации газовой смеси зависит от ее состава и изменяется в широких пределах, в несколько раз превышая скорость звука в этих смесях в исходном состоянии.

Степень поражения человека при воздействии ударных волн определяется давлением ударной волны, временем спада давления и удельным импульсом ударной волны взрыва, которые зависят от энергии взрыва и расстояния до центра взрыва

Задачи теории взрыва имеют весьма сложную структуру решения Для взрывных течений характерно чрезвычайно высокая нестационарность, одновременное наличие в потоке очень больших и очень малых плотностей, давлений, температур, положительных и отрицательных скоростей больших пространственных и временных градиентов этих величин

Для решения одномерных и двумерных задач о взрыве широкое распространение получили конечно-разностные методы Один из высокоэффективных конечноразностных методов явного типа был предложен С К Годуновым для расчета одномерных нестационарных течений со сложной структурой. Позже этот метод был обобщен на двух

и трехмерные случаи

Метод Годунова физичен и допускает использование подвижных и не:юдвижн?лх а так же равномерных и неравномерных сеток Стоит отметить, что несмотря на все преимущества метод Годунова имеет первый порядок точности

В последнее время большие достижения в моделировании распространения ударных волн взрыва в угольных шахтах были получены благодаря применению газодинамических методов и компьютерною моделирования Д Ю Палеевым А Ю Крайневым, Э Р Шрагером, И М Васениньгм и Лукашовым О Ю В работах проводились исследования распространения ударных волн взрыва по сети горных выработок с учетом различных факторов Для расчета распространения ударных волн по горным выработкам использовалась одномерное приближение, в то же время в местах сопряжения выработок использовалась одна трехмерная ячейка

С целью повышения безопасности работ горноспасателей и шахтеров используют взрывозащитные перемычки — они представляют собой перегородку выработки из прочных материалов и требуют много времени на возведение Для уменьшения избыточного давления во фронте ударной волны возможно использование дисперсных перемычек, выполненные в виде подвешенных мешков с водой или инертной пылью При взаимодействии ударной волны с такими перемычками происходит распыление конденсированной фазы и возникает двухфазное течение с жидкими и твердыми частицами Возникает вопрос о разработке методики расчета таких перемычек.

В п 12 кратко рассмотрены существующие методы расчета взрывобезопасных расстояний С 1997 до 2003 года в России действовала методика В М Плотникова, основанная на упрощенных аналитических соотношения, допускающих ручной счет Методика опирается на данные представленные в СНиП 2 01 54-84 Основным выходным параметров расчета является давление во фронте ударной волны, распространяющейся по одному маршруту

С 2003 года в России действует "Методика 1азодинамического

расчета параметров воздушных ударных волн при взрывах газа и пыли" Для расчета распространения воздушной ударной воины по участкам выработок используется одномерные дифференциальные уравнения газовой динамики, в которых учитываются процессы силового и теплового взаимодействия газового потока со стенками выработки В местах сопряжения горных выработок под различными углами течение газа описывается трехмерными дифференциальными уравнениями газовой динамики. Расчет ведется на персональном компьютере по специальной программе, автоматизирующей весь ход вычислительного процесса и позволяющей рассчитывать давление плотность и температуру в горных выработках в любой момент времени.

Обзор современного состояния математического моделирования взрывов смесей, методов расчета взрывобезопасных расстояний и взрывозащитных сооружений в угольных шахтах показывает, что в результате применения газодинамических методов и компьютерного моделирования в последние годы произошел качественный скачек в исследованиях подземной газовой динамики взрывов Тем не менее, существует очень много вопросов требующих дополнительных исследований, а такая проблема как выбросы метана практически не изучена. Поэтому целью данной диссертации являлось совершенствование методов расчета распространения ударных волн в горных выработках угольных шахт и учета их влияния на возможные выбросы метана

В главе 2 поставлена задача о распространении ударных волн взрыва через сопряжения, повороты, пересечения, загромождения горных выработок, а так же через парашютные перемычки В п.2 1 приводится математическая постановка задачи распространения ударной волны взрыва через сопряжения и повороты горных выработок в двумерной постановке Течение среды, в которой параметры течения терпят разрыв, описываются в плоском случае интегральными законами сохранения в виде:

ГДР

р ри ру

ри а = Р + ри2 Ь = риь

рУ риь Р + ру2

е (е + Р)и (■е + Р)у

р — плотность, и = (и, у) - вектор скорости Р — давление, е — р(е + (и2 + и2) /2) - полная энергия. Система уравнений (1] замыкается уравнением состояния, которое в случае идеального газа имеет вид

е = Р/[(к-1)р] (2)

где к - показатель адиабаты В расчетах перед ударной волной в начальный момент времени задавались параметры покоящейся атмосферы. За ударной волной заданной интенсивности параметры газа в начальный момент времени рассчитывались с помощью соотношения на прямом скачке. Величина скорости газа |и| за ударной волной находилась по формуле

у/(к -1) + (к+1) Р2/Р1 где с - скорость звука перед ударной волной Плотность рассчитывалась по уравнению Ггогонио

Р1_(к-1) + (к+1)Р2/Р1 Р\

(4)

{к + 1) + {к-1)Р2/Рг В качестве граничных условий на стенках выработанного пространства использовались условия непротекания (й,п) = 0, где п - единичная нормаль к границе Решение задачи проводилось численно методом Годунова с использованием ограничителя гшптос!

В ходе работы проводились исследования изменения осредпенного по грчению коэффициента затухания при удалении от сопряжения Было показано, что коэффициенты затухания в этом случае слабо меняются при удалении от сопряжения выработок, однако имеют свои максимумы

В работе были проведены исследования влияния места расположения точек измерения давления на коэффицент затухания На рисунке 1 представлена схема расположения таких точек Точки 1 2 и 3 располагались непосредственно на линии границы основного и

7 8

0.04 О.Об

0.08 0.1 I, сек.

0 8-О 6 О 40 2-О

-О 2

^ЗАТ

0.04 О.Об

О.ОВ 0.1

I. сек.

Рис 1. Схема расположения точек измерения давления и значения коэффициента затухания с течением времени в этих точках

примыкающего каналов, при этом точка 2 располагалась в середине отрезка 1-3 Точки 7, 8 и 9 располагались в том ортогональном каналу сечении, в котором осредненное по ширине выработки значение Кээт имело максимальное значение. Расчеты показали, что это точки 7, 8 и 9 необходимо поместить на расстоянии 10 метров от начала примыкающего канала. Значения коэффициента затухания с течением времени в этих точках представлено па трех графиках Легко заметить, что максимальное значение (~0 9) Кзат принимает в точке 3 — ударная волна отражается маховским образом от поверхности выработки. В точке 1 К,зг принимает даже отринательные значения, что обусловлено дифрагированием ударной волны на угле В точках 4, 5, 6 и 7, 8, 9 разброс значений коэффициента затухания заметно меньше.

В дальнейших исследованиях использовалось значение коэффициента затухания, осредненное по ортогональному сечению выработки В ходе работы были проведены расчеты Кзат для различных

углов сопряжений и различных отношений сечений горных выработок

В таблице 1 приведена небольшая часть полученных результатов Обозначения для этой таблицы представлены на рисунке 2 Величина Кззт2 измерялась в боковой ^ выработке Кэзтз - в продолжении прямой выработки Значения, представленные в круглых скобках получены по газодинамической методике, значение в фигурных — по методике В.М. Плотникова. Следует отметить, что в в целом результаты двумерного моделирования коррелируют с результатами, представленными для сравнения

Таблица 1.

Рис 2. Область сопряжения горных выработок

Я} : Яг '• Я3 а I ^зат2 #1 : Я2 : Я3 а •Кзат2 Кгал'А

о 5 5 90 1 0.378 | (0 25) , 1 {0 30} 0 862 (0 86) {0 80} 5 2-5 90 0.378 (0 39) {0 43} 0 862 (0 86) {0 8}

120 0.349 (0 27) {0 25} 0.864 (0.85) {0.835} 120 0.321 (0.38) {0.34} 0.937 (0.85) {0.833}

60 0 475 (0 42) {0 40} 0.827 (0 79) {0 73} 60 0 425 (0 63) {0 62} 0.92 (0 79) {0 73}

#! ■ Н2 : Я3 1 а ■Кэат2 Н\ ' Н2 - Нз а | А"затI 1

2 5 5 90 0 16 (0.13) {0 157} 0 50 (0.82) {0 42} 2.2-5 90 0 09 (0.25] {0 3} 0.54 (0 87) {0 88}

120 0 093 (0.165) {0 1-3} 0 51 (0.78) {0 43} 120 0 08 (0.27) {0 25} 0 52 (0 82) {0 42}

60 0 26 (0 21) {0 207} 0 48 (0 751, {0 38} ) 60 0 24 (0 42) {0 4} 0 51 (0 75) ь{0 43}

В п 2 2 представлены исследования распространения ударной волны через пересечение горных выработок в трехмерной постановке.

I

I

Полученные при расчетах значения коэффициента затухания качественно совпадают с данными, представленными в СНиП 2.01 54-84

В работе (п 2 3) так же проведены исследования прохождения ударных волн через парашютные перемычки горных выработок в плоской постановке Численное моделирование показало, что результат качественно согласуются с результатами других авторов Расчеты прохождения ударных волн через загромождения горных выработок показали что длина завала оказывает слабое влияние на величину давления после пре1рады Основным фактором, влияющим на понижение давления является отношение проходного сечения для ударной волны к сечению выработки

Проведенные расчеты позволяют сделать вывод, что расположение точки измерения давления при исследовании прохождения ударной волны через сопряжения повороты, пересечения, заграмождения горных выработок и через парашютные перемычки может влиять на коэффициент затухания и приводить к существенно различным результатам. Измерять давление газа для расчета коэффициента затухания ударной волны при её прохождении через сопряжения, повороты и пересечения следует в некотором сечении, расположение которого можно выбирать в результате численных расчетов

В главе 3 поставлена и решена задача о взаимодействии ударных волн с обрушенным пространством, заполненным метаном и проведен анализ полученных результатов Примерная картина вертикального сечения выработанною пространства, сопряженною с горной выработкой, имеет вид, показанный на рисунке 3. На этом рисунке заштрихованная область

Рис 3 Вертикальное сечение выработанного пространства

Рис 4 Расчетная область

обозначает часть сечения выработанного пространства, заполненного обрушенными породами, область "2" свободна от породы, а индекс "3" обозначает сечение горной выработки Свободное от породы пространство "4" образуется из-за среза породы, возникающего при подготовительных работах.

Интегральные законы сохранения массы, импульса, энергии, применяемые в теории фильтрации газов и жидкостей имеют следующий вид: д_ дь.

ре<Ш + J ер(й-п)с13 = О

п 5

рейсЮ. - I р gra.de dSl+ I ери (и ■ n)dS =

П П 5

П Х ' 5

~ J ери<Ш + J ер№ (и ■ п) = О

Здесь р — плотность газа; г - пористость обрушенных пород, (и ■ п) — скалярное произведение скорости газа и и вектора единичной нормали п к поверхности 5, р давление; е — удельная внутренняя энергия (известная функция р и р), Ес- объемная сила сопротивления пористой среды, дтепл — поток тепла между газовой фазой и породным скелетом.

Так как поставленная задача является достаточно сложной для решения в 1рехмерной постановке, то она решалась численно в плоском случае, пренебрегая изменениями параметров по высоте выработки Расчетная область представлена на рисунке 4. Разрывы пористости в данной постановке задачи не предполагались поэтому, от границ до центра обрушенного пространства е менялась по линейному закону На границах Гх- Гг Гз, Г, выставлялось граничное условие непротекания (и. п) = 0 На границах Г4 Гб задача состыковывалась с одномерной

В качестве начальных условий во всей области задавалось

атмосферное давление и плотность при температуре 20 °С. Ударная волна взрыва задавалась в центре выработки показанной на рисунке 4 серым прямоугольником Концентрация метана задавалась только в обрушенном пространстве и принималась равной 1

Поставленная задача решалась численно методом Годунова. В задаче исследовалась массовая доля выделившегося метана из обрушснно! о пространства с течением времени На рисунке 5 представлена зависимость доли вытесненного метана с течением времени для различных характерных диаметров частиц породы. Жирной сплошной линией показана зависимость для частиц диаметром 4.76 м. тонкой сплошной -0,476 м. жирной прерывистой 0,0476 м; тонкой прерывистой - 0,00476 м Расчеты показывают существенное влияние размеров частии породы на количество вытесненного метана и скорость его вытеснения Размер области в этом расчете составляли 100л« на 100*

На таком же участке обрушенного пространства изучалось влияние интенсивности первоначальной ударной волны взрыва на долю вытесненного метана (рис 6) Тонкой сплошной линии соответствует ударная волна с интенсивностью 2 (отношение давления за ударной волной к атмосферному); тонкой прерывистой интенсивность 4' жирной прерывистой - интенсивность 6 Из графиков видно, что при увеличении интенсивности ударной волны взрыва, количество вытесненного метана из обрушенного пространства так же увеличивается

Рис 5 Вытеснение метана для различных диаметров частиц породы

С„

Рис б Вытеснение метана при различной интенсивности ударной волны взрыва

В данной работе проводились исследования влияния взрыва внутри

обрушенного пространства на количество вытесненного метана На рисунке 7 схематично представлены варианты расположения областей взрывов (квадрат со стороной 10 м с давлением б атмосфер). На графиках (рис. 8) представлены зависимости массовой доли вытесненного метана от времени с течением времени для различных вариантов взрыва Отчетливо видно что чем ближе область взрыва к области, свободной от обрушенных пород тем больше метана может быть вытеснено Для вариантов взрыва 4,5 и б количество вытесненного метана слабо различается однако взрыв, который находиться ближе к границе обрушенных пород, вытесняет немного меньшее количество метана чем взрывы расположенные глубже в обрушенном пространстве.

— Обрушенное

1 пространство

I ; |1; Г— 2 ; 3

— 1 1 : ¡4; 5 ; 6

О 02 О 0160 012-О ООв-0 004

20 25 1. сек

10 15 20 25

Рис 7 Схема

расположения

взрывов

Рис 8 Вытеснение метана для различных вариантов взрыва

В главе 4 поставлена задача о взаимодействии ударных волн взрыва с водоналивными и пылевыми взрывозащитными перемычками В п. 4 1 проведена оценка параметров физических процессов, сопровождающих прохождение ударной волны через двухфазную среду водных и пылевых защитных перемычек Показано, что частицы с размерами, используемыми в расчетах, имеют скорости и температуры практически совпадающие со скоростью и температурой газа.

В п. 4 2 приведена равновесная модель двухфазного течения газа с частицами с учетом объема, занимаемого конденсированной фазой.

В п 4 3 проведены аналитические исследования прохождения ударной волны через защитную перемычку Картину взаимодействия волн и контактных разрывов в плоскости (х,€) изображена на рис 9 На этом рисунке изображена система волн, возникающих при взаимодействии

УВ с защитной преградой Наряду с аббревиатурой названия волн, контактных разрывов и номерами областей на этом рисунке в скобках приведены значения дав тения в атмосферах, которые получаются при

взаимодействии с преградой исходной УВ с давлением 16 атм Видно, что при проникновении за преграду начальная ударная волна ослабляется до 3,1 атм Но если вслед за исходной УВ не движется сильная волна разрежения, то вслед за первичной УВ влево может проникнуть волна сжатия, которая усилит исходящую волну

Результаты аналитических

х

* расчетов подтверждаются численными

Рис 9 Картина взаимодействия исследованиями В п 4 4 представлена УВ с дисперсной перемычкой ЧИСЛенная методика расчета

взаимодействия ударных волн взрыва с пылевыми и водными защитными преградами Постановка задачи выглядит следующим образом в области а < х < Ъ^ > 0 требуется найти обобщенное решение уравнений

Í

pdx - pudt — 0;

psdx — psudt = 0;

j) pudx — (P /ж2) dt =

Frdxdt;

5

P £ +

dx —

Pu + pu

u2

dt = -

Qdxdt,

e = [c.z+(l-z) c„] T, P

1

= (1 - z) —T, P

(10)

(H) (12)

(13) (14; (15)

скорость смеси ps нас ra

Р

Р V Рв где р - плотность смеси газа и частиц, и частиц в единице объема. Р — давление. £ - внутренняя энергия (известная функция Р и р, г — р„/р

Сопротивление среды Рс вследствие трения среды о стенки юрной

выработки и теплоотдача в стенки задаются соответственно формулами Fe = cfïlQ = аП (Т — Тст)

где Cf — коэффициент трения, П — периметр выработки, а — коэффициент теплоотдачи. Тст — температура стенки

Задача (10)—(15) решалась с начальными условиями

р (х, 0) = ро (я) ; Рв (z, 0) = ps0 (х) ;

и{х,0)=щ{х)- Р{х,0) = Р0{х); (16)

Ра = Рз0 [V (х - Хо) ~ TJ (Х - II)]

где ту (х) функция Хэвисайда, а плотность р вычислялась из формулы 1/р = z/pB + (1 — z) /рг, где рв - плотность материала, из которого состоит конденсированная фаза, рг — масса газа в единице объема Взрыв газа имитировался повышением давления и температуры на некотором участке (г^, € (а, Ь).

Левая граница, условие на которой совпадают с данными неподвижной атмосферы, устанавливалась столь далеко от преграды, чтобы в течении заданного промежутка времени она не сказывалась на событиях в окрестности преграды. За преградой на правой границе может предусматриваться твердая стенка, имитирующая прочную преграду и\х=ь = 0

На рис 10 в некоторый момент времени приведена зависимость Р (х) для случая z = 0, 99 и отношения давления в падающей ударной волне | = 8 На этом рисунке хорошо видна запреградная УВ и система волн сжатия, которая её нагоняет. В том случае, когда с преградой взаимодействует короткая УВ, до момента падения давления система запреградных волн сжатия не успевает образоват ься Зависимость Р (х) в этом случае рассчитанная для ударной волны, за которой следует сильная волна разрежения, показана на рис. 11

Затухание ударных волн при их взаимодействии с системой, состоящей из дисперсной защитной перемычки и твердой преграды рассмотрено в п 4 5 Результаты приведены в виде графиков позволяющих при известном возможном давлении на прочной преграде вычислить

толщину перемычки и расстояние от перемычки до преграды Пррдставленные результаты вошли в "Аналигическую инженерную методику оценки затухания ударных волн при их прохождении через защитные сооружения", которая утверждена Госгортехнадзором России

При взаимодействии ударных волн с водными защитными перемычками происходит превращение больших объемов воды в мелкие капли В п 4 6 представлен газодинамический метод расчета взаимодействия ударной волны с защитными преградами с учетом потерь энергии па образование новой поверхности Результаты расчетов показали, что учет работы на дробление воды приводит к понижению давления за водной перемычкой с концентрацией воды 100кг/м3 на 7%, а при концентрации З0кг/м3 — всего на 2%

В реальных условиях жидкость не мгновенно дробиться потоком, на разрушение требуется определенное время, называемое временем задержки В работе показано, что чем раньше наступает дробление капель, тем больше понижается давление в моменты времени близкие к начальному Вместе с тем окончательный результат понижения давления за водяной завесой практически не зависит от времени дробления

На параметры разбрызгиваемой воды можно влиять добавляя в нее поверхностно активные вещества, которые на порядок уменьшают коэффициент поверхностного натяжения. Однако, результаты расчетов показали, что дтя жидкостей, имеющих в 1000 раз большее и в 1000 раз меньшее значение коэффициента поверхностного натяжения, чем для

Рис 10 Распределение давления за дисперсной преградой и проникновение встн сжатия

200 ■

Р *Па

УВ

-

- /,м

1 | 1 | 1 | 1 | 1 |

0

20

40

60

30

100

Рис 11. Распределение давления за дисперсной преградой в случае короткой ударной волны

воды, запреградное давление практически не различается.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ В диссертационной работе на основании выполненных теоретических исследований решена актуальная задача, заключающаяся в исследовании газодинамических процессов, влияющих на безопасность работы шахтеров и горноспасателей.

На основе проведенных в работе исследований могут быть сделаны следующие выводы:

1 Результаты двумерного газодинамического расчета коэффициента затухания ударной волны взрыва при прохождении через сопряжения и повороты горных выработок имеют хорошее соответствие с результатом полученным в ходе экспериментальных исследований и в случае одномерного приближения

2 Проведенные исследования газодинамических процессов в области сопряжения и поворота горной выработки показали, что место измерения давления может влиять на коэффициент затухания и приводить к существенно различным результатам.

3 Длина загромождения горных выработок оказывает слабое влияние на величину давления после преграды, особенно при малой высоте препятствия Основным фактором, влияющим на запреградное давление является высота загромождения

4 Волны взрыва в выработанном пространстве могут проникать в обрушенные породы угольной птахты в виде волны фильтрации и вытеснять из последнего значительное количество метана. В результате параметрических исследований найдено что при прочих равных условиях, наибольшее влияние на количество вытесненного метана оказывают фильтрационные характеристики обрушенной породы: ее пористость и размеры частиц.

5. Волновая теория взаимодействия ударных волн с пылевыми и водными защитными перемычками позволила раскрыть физические процессы происходящие при таком взаимодействии. В области перемычки ударная волна попадает в своеобразную ловушку,

ограниченную контактными разрывами Волны давления, в которые превращается ударная волна внутри перемычки, многократно отражаются от её стенок, постепенно затухая за счет ухода слабых преломленных волн через границы

6 Разработана ''Аналитическая инженерная методика оценки затухания ударных волн при их прохождении через защитные сооружения" утвержденная 2 апреля 2003 года Госгортехнадзором России

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях'

1 Аналитическая инженерная методика оценки затухания ударных волн при их прохождении через защитные сооружения/Астанин А В , Васенин И.М , Горбатов В А. и др — Кемерово: Кузбассвузиздат, 2003. -• 40с.

2 Астанин А.В . Палеев Д Ю Численное исследование влияния ударной волны взрыва на выброс метана из обрушенных горных пород//Математические модели и методы юс исследования. Труды международной конференции. Под ред. В.К. Андреева и Ю В Шанько Т1/ Институт вычислительного моделирования СО РАН Красноярск, 2001. - С 47-50

3 Астанин А В , Васенин И М , Игишев В.Г Математическая модель взаимодействия ударной волны взрыва в горной выработке с водоналивными перемычками//Природно-техногенная безопасность Сибири В 2 т Т1 Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф Тр научн. мероприятий/ Научн ред Ю И Шокин Н А Махутов В В Москвичев - Красноярск. ИГ1Ц КГТУ 2001 - С 138-144

4 Астанин А.В . Васенин И М , Палеев Д Ю Исследование влияния ударной волны взрыва на выброс метана в угольных шахтах/'/Природно-техногенная безопасность Сибири- В 2 т Т1 Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф Тр научн мероприятий/ Научн ред Ю И Шокин Н А Махутов , В В Москвичев — Красноярск ИГЩ КГТУ, 2001 - С 138-144

5 Астанин А.В . Васенина Т.В. Взаимодействие ударных волн с взрывобезопасными преградами в горных выработках//Исследования по баллистике и смежным вопросам механики-. Сб.статей/Под ред. И Б.Богоряда — Томск Изд-во Том. ун-та, 2001. - С.4-5 6. Астанин А.В , Палеев Д.Ю. Численное исследование влияния ударной волны взрыва на выброс метана из обрушенных пород горных выработок//Материалы IV международной научно-практической конференции "СИБРЕСУРС - 2001"(27-29 ноября 2001г, Кемерово) - Кемерово. КузГТУ, 2001. - С.89-90 7 Астанин A.B., Васенин И.M Численное исследование взаимодействия ударной волны с дисперсными взрывобезопасными перемычками //Исследования по баллистике и смежным вопросам механики. Сб.статей/Под ред. И.Б Богоряда. — Томск'Изд-во Том ун-та, 2002. - С 4-5 8. Астанин A.B. Исследование влияния взрывов на выброс метана из обрушенных пород горных выработок//Изв вузов. Физика Тематический выпуск - 2004. - Т.47, № 10. - С.5-9 9 Астанин А В Численное моделирование распространения ударных волн в местах сопряжения горных выработок//Физика и химия высокоэнергетических систем: Сб материалов I Всероссийской конференции молодых ученых (26-29 апреля 2005г, Томск). — Томск-Томский госуниверситет, 2005. — С.183-184 10. Астанин А В. Численное исследование взаимодействия ударной волны взрыва с дисперсными защитными преградами//Тезисы Девятой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-9). — Екатеринбург-Красноярск, 2003 — С 352-353

11 Анализ интенсивности ударных волн в горных выработках при различных типах взрывов/Астанин A.B.. Васенин И.М , Крайнов А Ю и др // Тезисы международной конференции "Забабахинские научные чтения" - Снежинск: Изд-во РФЯЦ-ВНИИТФ, 2003. -С 47

Тираж 100 экз. Отпечатано в КЦ "Позитив" 634050, г Томск, пр. Ленина, 34а

РНБ Русский фонд

2006-4 12205

Введение

1 Состояние вопроса и задачи исследования

1.1 Обзор работ по теме диссертации.

1.2 Существующие методы расчёта взрывобезопасных расстояний

1.2.1 Методика В.М. Плотникова [87]

1.2.2 Методика газодинамического расчета параметров

Ь воздушных ударных волн при взрывах газа и пыли [89]

1.3 Цель и задачи исследования

2 Исследование распространения ударных волн в местах изменения геометрии горных выработок

2.1 Распространение ударных волн в местах изменения конфигурации горной выработки в двумерной постановке

2.2 Распространение ударных волн в местах изменения конфигурации горной выработки в трехмерной постановке

2.3 Исследование распространения ударных волн через насыпные преграды и парашютные перемычки.;

2.3.1 Распространение ударных волн взрыва через парашютные перемычки.

2.3.2 Распространение ударных волн взрыва через завалы (загромождения) в горных выработках.

2.4 Выводы по главе.

3 Исследование влияния взрывов на выброс метана из обрушенных пород горных выработок

3.1 Постановка задачи. ф 3.1.1 Физическая постановка.

3.1.2 Математическая постановка.;

3.2 Алгоритм численного решения.

3.3 Результаты расчетов.

3.4 Выводы по главе.

Исследование взаимодействия ударных волн с защитными сооружениями

4.1 Оценка параметров физических процессов, сопровождающих прохождение ударной волны через двухфазную среду водных и пылевых защитных перемычек.

4.1.1 Оценка релаксационных процессов для твердых частиц пыли.

4.1.2 Релаксационные процессы в среде, состоящих из газа и жидких частиц.

4.2 Равновесная модель двухфазного течения газа с частицами с учетом объема, занимаемого конденсированной фазой.

4.2.1 Термодинамические соотношения.

4.2.2 Законы сохранения в двухфазной равновесной смеси газа и частиц.

4.2.3 Соотношения на ударных волнах и волнах разрежения в равновесной двухфазной среде с учетом собственного объема частиц

4.3 Аналитические исследования прохождения ударной волны через защитную перемычку.

4.3.1 Алгоритмы расчета взаимодействия ударной волны с границами раздела газа и равновесной двухфазной среды

4.4 Численная методика расчета взаимодействия волн взрыва с пылевыми и водными защитными перемычками. ;

4.4.1 Постановка задачи.

4.4.2 Результаты расчетов.

4.5 Затухание ударных волн при их взаимодействии с системой, состоящей из дисперсной защитной перемычки и твердой преграды

4.5.1 Физические основы процесса.

4.5.2 О выборе диапазонов изменения параметров газодинамической модели.

4.5.3 Результаты расчетов.

4.6 Газодинамический метод расчета взаимодействия ударной волны с водными защитными преградами с учетом ПАВ

4.6.1 Вывод уравнений.

4.6.2 Постановка газодинамической задачи.

4.6.3 Результаты расчетов.

4.7 Выводы по главе.

Актуальность работы. Угольная шахта в настоящее время представляет собой сложный производственный комплекс в основе работы которого лежат строго регламентированная деятельность человека. Нарушение технологии, как правило, влечет за собой аварийные ситуации, часто проявляющиеся в виде взрывов метановоздушных или пылеуглеметановоздушных смесей. За последние 10 лет только на шахтах Кузбасса произошло более 20 аварий, в которых погибли больше 220 человек, при этом 206 из них стали жертвами взрывов метана.

Особо опасны для жизни людей взрывы, которые возникают во время горноспасательных работ. В этот момент, как правило, существующая в шахте система проветривания нарушается и существует угроза формирования объемов газа с взрывоопасной концентрацией метана. В таких условиях требуется оперативность и точность прогнозирования расстояний, на которых пребывание шахтеров и горноспасателей будет безопасным.

Поэтому исследования, направленные на детальное изучение прохождения ударных волн через повороты, пересечения, загромождения горных выработок, через дисперсные защитные сооружения, парашютные перемычки, а так же расчет выброса метана при прохождении ударной волны являются актуальными.

Исследования выполнялись по плану Томского государственного университета, тематике Научно-образовательного Центра "Физика и химия высокоэнергетических систем" и по договорам с Российским научно-исследовательским институтом горноспасательного дела (РосНИИГД). Цель работы. Основными целями работы являются:

• Исследовать распространение ударных волн в горных выработках с учетом их сложной геометрии в двумерной и трехмерной постановках;

• Построить физическую и математическую модель и провести исследования взаимодействия ударных волн с выработанными пространствами, заполненными обрушенными породами;

• Провести аналитические и численные исследования газодинамических процессов возникающих при взаимодействии ударной волны взрыва с защитной дисперсной преградой с учетом влияния различных факторов.

Задачи исследований:

1. Провести исследования газодинамических процессов, возникающих при распространении ударных волн через места поворотов, пересечения, загромождения горных выработок, через парашютные перемычки в двумерной постановке.

2. Провести исследования волновых эффектов, возникающих при распространении ударных волн через пересечения горных выработок в трехмерной постановке.

3. Исследовать влияние ударной волны на вытеснение метана из обрушенных пространств выработок.

4. Исследовать затухание ударной волны при прохождении пылевых и водных защитных перемычек.

Апробация работы. Результаты работы по мере их получения докладывались и обсуждались на Международной конференции "Математические модели и методы их исследования" (Красноярск, 2001г.), VI международной конференции "Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф" (Красноярск, 2001г.), IV Международной научно-практической конференции "Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири"(Кемерово, 2001г.), II Всероссийской научной конференции молодых ученых "Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики" (Томск, 2001г.), Международной конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (Новосибирск, 2002г.), ХЫ Международной студенческой конференции "Студент и научно-технический прогресс" (Новосибирск, 2003г.), Международной конференции "VII Забабахинские научные чтения" (Снежинск, 2003г.), I Всероссийской конференции молодых ученых "Физика и химия высокоэнергетических систем" (Томск, 2005г.).

Научная новизна работы. В работе показано, что течение газа в области сопряжений и поворотов горных выработок имеет сложный характер и для корректного определения коэффициента затухания в каждом случае необходимы тщательные исследования, в том числе численные. Так же показано, что измерять давление газа для расчета коэффициента затухания ударной волны при прохождении сопряжения следует в некотором сечении, расположение которого можно выбирать в результате численных расчетов.

Построена физическая и математическая модель взаимодействия ударной волны взрыва в угольных шахтах с обрушенным пространством. Исследования в этом направлении позволили рассчитать объемы выброса метана при взаимодействии ударной волны взрыва с выработанным пространством. Хотя о наличии подобных выбросов известно было давно, количественные результаты, позволяющие рассчитывать эти выбросы, получены впервые.

В ходе исследований показана правомерность использования равновесной модели двухфазной среды при расчетах взрывозащитных пылевых и водных перемычек. Показано, что волны давления, в которые превращается ударная волна внутри перемычки, многократно отражаются от её границ, постепенно затухая за счет ухода слабых преломленных волн. Построена модель, учитывающая распыление водоналивных перемычек во времени. Показано, что времена распыления водных заслонов влияют на характер течения, однако на давление за перемычкой влияют слабо. Добавление поверхностно-активных веществ при создании водоналивных перемычек так же не приводит к заметному понижению запреградного давления. Основным фактором понижения давления является масса перемычки.

Обоснованность и достоверность результатов подтверждается корректностью физико-математических постановок, сравнением с результатами расчетов и экспериментальными данными других авторов.

Практическая значимость Результаты исследований взаимодействия ударных волн с сопряжениями, поворотами и пересечениями горных выработок позволяют уточнять имеющиеся данные, используемые в расчетах взрывобезопасных расстояний в угольных шахтах.

Полученные в диссертации оценки объемов вытесненного метана при прохождении ударных волн через обрушенные пространства позволяют рассчитывать возможность повторных взрывов и уточнять взрывобезопасные расстояния, что можно использовать при оценках безопасности работ в угольных шахтах.

Полученные результаты по моделированию взаимодействия ударных волн с дисперсными взрывозащитными перемычками вошли в "Аналитическую инженерную методику оценки затухания ударных волн при их прохождении через защитные сооружения" [1], утвержденную 02.03.2003г. Госгортехнадзором России.

Положения, выносимые на защиту:

1. Картина течения при прохождении ударной волны через сопряжения и повороты горных выработок весьма сложна и поэтому значение коэффициента затухания ударной волны существенно зависит от места измерения параметров газа;

2. Прохождение ударных волн через выработанные пространства, заполненные обрушенными породами, а так же взрывы внутри этих пространств способны вытеснять объемы метана;

3. При взаимодействии ударной волны с водной или пылевой перемычкой волны давления, в которые превращается ударная волна внутри перемычки, многократно отражаются от её границ, постепенно затухая за счет ухода слабых преломленных волн; .

4. При взаимодействии ударной волны с водоналивной или пылевой перемычкой основным фактором, влияющим на понижение давления за преградой является масса перемычки;

5. Времена диспергирования защитной водной перемычки влияют на характер течения, однако на давление за перемычкой оказывают слабое влияние;

6. При взаимодействии ударных волн с системой, состоящей из водоналивной или пылевой перемычки и твердой преграды, процесс носит существенно волновой характер и поэтому может быть рассчитан путем численного решения уравнений газовой динамики.

Публикации Основное содержание работы отражено в 9 печатных работах.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения, изложенных на 153 страницах машинописного текста, включая 65 рисунков, 9 таблиц, список литературы из 114 наименований.

4.7. Выводы по главе

В результате проведенных в приведенной главе исследований, можно сделать следующие выводы:

1. На основании оценок параметров взаимодействия ударной волны построена физико-математическая модель двухфазного течения газа с частицами с учетом объема, занимаемого частицами.

2. Проведены аналитические исследования и показано, что в области перемычки ударная волна попадает в своеобразную ловушку, ограниченную контактными разрывами. Волны давления, в которые превращается ударная волна внутри перемычки, многократно отражаются от её границ, постепенно затухая за счет ухода слабых преломленных волн через границы. Если волна разрежения, идущая вслед за ударной волной, проникает в перемычку достаточно быстро, то ударная волна затухает внутри этой ловушки, пропуская за перемычку лишь слабую преломленную УВ. В то же время, бесконечная по своей протяженности падающая волна после многократных отражений в конце концов просачивается через перемычку в виде системы волн сжатия. Поэтому для правильных оценок защитных свойств перемычек необходимо учитывать реальную форму падающих волн взрыва и, прежде всего, волны разрежения, всегда возникающей при взрывах метановоздушных смесей в шахтах. Для решения последней задачи была создана численная методика и программа расчета, позволяющие моделировать реальные взрывы и их взаимодействие с защитными преградами в горных выработках.

3. Построена модель взаимодействия ударной волны с водной защитной перемычкой, учитывающая разрушение преграды во времени. Параметрические исследования показали, что времена диспергирования защитной водной перемычки влияют на характер течения, однако на давление за перемычкой оказывают слабое влияние. Основным фактором, влияющим на понижение давления является масса перемычки.

4. Добавление в водоналивные перемычки поверхностно-активных веществ не приводит к существенному изменению запреградного давления, так как энергия, затрачиваемая на образование капель, существенно меньше энергии ударной волны взрыва.

5. При проведении аналитических исследований затухания ударных волн при их взаимодействии с системой, состоящей из водоналивной или пылевой дисперсной перемычки и твердой преградой изучена качественная картина и найдено, что процесс носит существенно волновой характер и поэтому может быть рассчитан путем численного решения уравнений газовой динамики.

6. По результатам работы, проведенной в этой главе была создана "Аналитическая инженерная методика оценки затухания ударных волн при их прохождении через защитные сооружения" [1], утвержденная Госгортехнадзором России.

5. Заключение

В диссертационной работе на основании выполненных теоретических исследований решена актуальная научно-техническая задача, заключающаяся в исследовании газодинамических процессов, влияющих на безопасность работы шахтеров и горноспасателей.

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

1. Проведены исследования газодинамических процессов, возникающих при прохождении ударной волны через сопряжения и повороты горных выработок. Результаты расчетов показывают, что расположение точки измерения давления может влиять на коэффициент затухания и приводить к существенно различным результатам. Данный факт необходимо учитывать при проведении экспериментальных и теоретических исследований. Так же исследования показали, что измерять давление газа для расчета коэффициента затухания ударной волны при прохождении сопряжения следует в некотором сечении, расположение которого необходимо выбирать в результате численных расчетов. Для ряда случаев найдены расположения ортогональных к каналу горной выработки сечений, в которых значение коэффициента затухания является максимальным.

2. Результаты расчета коэффициента затухания ударной взрыва при прохождении через сопряжения и повороты горных выработок несколько лучше соответствуют с результатами, полученными в случае одномерного приближения. Большая разница с экспериментальными данными, по видимому, объясняется неизвестным расположением датчиков давления.

3. Проведено моделирование газодинамических процессов в области пересечения горных выработок в трехмерном случае. Полученные коэффициенты затухания ударных волн качественно повторяют результаты экспериментальных исследований.

4. Построена физическая и математическая модель взаимодействия ударной волны взрыва в угольных шахтах с выработанным пространством. Задача газовой динамики в области, занятой обрушенными породами, решена как газодинамическая задача фильтрации с учетом сил сопротивления. Проведенные исследования показали, что волны взрыва в выработанном пространстве могут проникать в обрушенное пространство угольной шахты в виде волны фильтрации и вытеснять из последнего значительное количество метана.

5. На основании оценок параметров взаимодействия ударной волны с водными и пылевыми защитными перемычками построена физико-математическая модель двухфазного течения газа с частицами с учетом объема, занимаемого частицами. Проведены аналитические исследования и показано, что в области перемычки ударная волна попадает в своеобразную ловушку, ограниченную контактными разрывами.

6. Построена модель взаимодействия ударной волны с водной защитной перемычкой, учитывающая разрушение перемычки во времени. Параметрические исследования показали, что времена диспергирования защитной водной перемычки влияют на характер течения, однако на давление за перемычкой оказывают слабое влияние. Основным фактором, влияющим на понижение давления является масса перемычки.

7. При проведении аналитических исследований затухания ударных волн при их взаимодействии с системой, состоящей из водоналивной или пылевой дисперсной перемычки и твердой преградой изучена качественная картина и найдено, что процесс носит существенно волновой характер и поэтому может быть рассчитан путем численного решения уравнений газовой динамики.

8. По результатам работы, проведенной в диссертации была создана "Аналитическая инженерная методика оценки затухания ударных волн при их прохождении через защитные сооружения" [1], утвержденная Госгортехнадзором России.

1. Состояние безопасности в угольной отрасли и пути ее повышения на современном этапе/Измалков A.B., Романченко С.Б., Подображин С.Н. и др.//Научные сообщения ИГД им. Скочинского. 2004. №327. С. 10-20

2. Oppenheim A.K., Urtiew P.A. Experimental observations of the transition to detonation in an explosive gas// Proc. Roy. Soc. 1966. V. A295. P. 13

3. Саламандра Г.Д. О взаимодействии пламени с ударнойволной//Физическая гидродинамика. — М.: Изд-во АН СССР, 1959. — С.163-167

4. Солоухин Р.И. Методы измерений и основные результаты в ударных трубах. — Новосибирск: Изд-во Новосиб. гос. ун-та, 1969.

5. Смирнов H.H., Бойченко А.П. Переход горения в детонацию в бензино-воздушных смесях// Физика горения и взрыва.— 1986.— Т.22. — №2.— С.65-68

6. Smirnov N.N. Tyurnikov M.V. Experimental investigation of deflagration to detonation transition hydrocarbon-air gaseous mixtures//Combust. Flame. 1995. V.100. P.661-668.

7. О переходе к детонации в неравномерно нагретом газе/Зельдович Я.В., Либрович В.В., Махвиладзе Г.М., Сивашинский Г.И.// ПМТФ — 1970 — т.- с. 76

8. Туник Ю.В. Моделирование медленного горения метановоздушной газовзвеси угольной пыли//Физика горения и взрыва.— 1997. — Т.ЗЗ. — №4. С.46-54.

9. Туник Ю.В. Распространение турбулентного горения метановоздушных смесей в трубах//Физика горения и взрыва. — 2000. — Т.36. — №3. — С.11-16.

10. Смирнов H.H., Никитин В.Ф. Влияние геометрии канала и температуры смеси на переход горения в детонацию в газах//Физика горения и взрыва. 2004. - Т.40. - №2. - С.68-83.

11. Физика взрыва/ Под ред. Л.П. Орленко. — Изд.З-е, переработанное. — В 2т. Т.1. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 832с.

12. Физика взрыва/ Под ред. Л.П. Орленко. — Изд.З-е, переработанное. — В 2т. Т.2. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. 656с.

13. Соколик A.C. Самовоспламенение, пламя и детонация в газах. — М.:Изд. АН СССР, 1960. 428 с.

14. Андреев К.К., Беляев А.Ф. Теория взрывчатых веществ. М: Оборонгиз, i960,- 596с.

15. Войцеховский Б.В. Динамика шахтного взрыва и его предотвращение // Физ. горения и взрыва. 1999. - Т.35. — №2. — С.68-69.

16. Лукашов О.Ю. Исследование волновых эффектов, возникающих при распространении ударных волн по разветвеленной сети горных выработок.: Автореф. дис. . канд. физ.-мат. наук — Томск, 2003.- 22 с.

17. Самарский A.A., Попов Ю.П. Разностные схемы газовой динамики. — М.: Наука, 1975. — 352с.

18. Рождественский Б.Л., Яненко H.H. Системы квазилинейных уравнений. М.:Наука, 1968. - 592с.

19. Рихтмайер Р., Мортон К. Разностные методы решения краевых задач. — М.:Мир, 1972. 418с.

20. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. — М.: Мир, 1980. — 616 с.

21. Остапенко В. В. О построении разностных схем повышенной точности для сквозного расчета нестационарных ударных волн // Ж. вычисл. мат. и мат. физ. 2000 .- Т.40. - №12. - С. 1857-1874.

22. Куликовский А.Г., Погорелов Н.В., Семенов А.Ю. Математические вопросы численного решения гиперболических систем уравнений. — М:ФИЗМАТЛИТ, 2001. 608с.

23. Годунов С.К. Разностный метод расчета ударных волн. //Успехи мат. наук. 1957. - Т.12. - №1. - С.176-177

24. Годунов С.К., Забродин А.В, Прокопов Г.П. Разностная схема для двумерных нестационарных задач газовой динамики и расчет обтекания с отошежшей ударной волной// Журнал вычислительной математики и математической физики. — 1961. Т.1. — №6. — С.1020-1050

25. Моделирование течений в шахтах / Коробейников В. П., Марков В. В., Меньшов И. С., Семенов И. В. // Соврем, пробл. мех. : Тез. докл. Юбил. науч. конф., посвящ. 40-летию Ин-та мех. МГУ, Москва, 22-26 нояб., 1999. М., 1999. - С.127-128.

26. Кемерово, 24-25 февр., 1999. Т. 2 / Кемеровская обл. Администрация. — Кемерово, 1999. — С. 201-206.

27. Особенности аэрогазодинамических процессов на выемочных участках / Полевщиков Г. Я., Преслер В. Т., Козырева Е. Н. // Вестн. Кузбас. гос. техн. ун-та. 1999, №6. - С.49-55.

28. Мадундо С., Гладуш А.Д. К вопросу об аэродинамике призабойного пространства //32 Науч. конф. по направлению "Техн. науки", 9-14 дек., 1996: 20 Науч.-техн. конф. студ. инж. фак. Рос. ун-та дружбы народов, 16-18 апр., 1996: Тез. докл. М., 1996. - С.197.

29. Одинцев В. Н. Внезапный выброс угля и газа разрушение природного угля как раствора метана в твердом веществе // Физ.-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. — 1997. №6. — С.18-28.

30. Взрывные явления. Оценка и последствия. Кн.2. /Бейкер У., Кокс П., Уэстайн П. и др.// Пер. с англ. — М.:Мир, 1986

31. Bellamy R.F., Zaschtchuk Р and others Textbook of Military Medicine, Part 1, V.5, Washington, 1991.

32. Газодинамический метод расчета взрывобезопасных расстояний./Васенин И.М., Крайнов А.Ю., Палеев Д.Ю., Шрагер Э.Р.//Безопасность жизнедеятельности в угольных регионах. Материалы IV Международн. научн.-практич. конференции. — Кемерово, 2000. — С.152-154.

33. Синергетика аварийных ситуаций в угольных шахтах./Васенин И.М., Палеев Д.Ю., Шрагер Э.Р.//Хаос и структуры в нелинейных системах. Мат. 3-ей международн. конф.— Караганда: Изд. КарГУ, 2002. — С.77-78.

34. Течение воздушно-метановой смеси в выработанных пространствах угольных шахт/Васенин И.М., Глазунов А.А.,. Глазунов П.А., Кувшинов Н.Е.//Хаос и структуры в нелинейных системах. Мат. 3-ей международн. конф. — Караганда: Изд. КарГУ, 2002. — С. 198-201.

35. Gasdynamic method of explosion-proof distance calculation./Vasenin I.M., Krainov A.Yu., Paleev D.Yu., Shrager E.R.//29-th International Conferenceof Safety in Mines Research Institutes, vol.1, — Szczyrk,Poland. 2001. — pp.297-306.

36. Моделирование взаимодействия ударной водны с завалами в горных выработках/Васенин И.М., Крайнов А.Ю., Палеев Д.Ю., Шрагер Э.Р.

37. Вычислительные технологии 2003.-Т. 8, Региональный вестник востока, Т. 3 (19). Совместный выпуск. Матер, между нар. конф. Вычислительные и информационные технологии. Новосибирск — Алматы - Усть-Каменогорск. Ч. I. — С.211-217

38. Взаимодействие ударной волны с водяными карманами и водоналивными перемычками./Васенин И.М., Крайнов А.Ю., Палеев Д.Ю., Шрагер

39. Э.Р. //Докл. VII. Международной конф. "Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф". — Красноярск-2003. — С.136-140.

40. Газодинамический метод расчета зон поражения при взрывах газа и пыли в угольных шахтах/Васенин И.М., Горбатов В.А., Палеев Д.Ю. и др. // Институт горного дела им. А.А.Скочинского. Научные сообщения, выпуск 327.-2004,- с.71-82.

41. Крайнов А.Ю. Моделирование самовоспламенения, зажигания, горения ивзрыва газовзвесей и процессов в сети горных выработок угольных шахт. Дис. . доктор физ.-мат. наук. Томск. 2003.

42. Баженова Т.В., Гвоздёва Л.Г. Нестационарные взаимодействия ударных волн.- М.: Наука, 1977.- — 274 с.

43. Cururaja J., Decker В. Е. L. Numerical solutions of flow behind shock waves in non-uniform régions.- "Proc. Instn Mech. Engrs", 1969-1970,184, pt. 36(1), paper 14.

44. Палеев Д.Ю., Терёхина E.M. Некоторые особенности формирования взрыва в выработанном пространстве// Вопросы безопасности труда на горных предприятиях: Сб. науч. трудов Кемерово:Изд. КузГТУ.— 2003. - С. 35-46.

45. Васенин И.М., Палеев Д.Ю., Терёхина Е.М. Математическая модель взрыва метана в выработанном пространстве//Вопросы безопасности труда на горных предприятиях: Сб. науч; трудов- Кемерово:Изд. КузГТУ.—2003.— С. 26-35.

46. Физика взрыва/ Под ред. К.П. Станюковича. — 2-е изд., перераб. — М.: Наука, 1975. 704с.

47. Станюкович К.П. Неустановившиеся движения сплошной среды. — М.:Наука, 1971. — 856с.

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

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

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

51. Бузуков А. А. Снижение параметров воздушной ударной волны с помощью воздушно-водяной завесы // Физ. горения и взрыва. — 2000.- Т.36. №3. - С. 120-130.

52. Иванедеев А.И., Кутушев А.Г., Нигматулин Р.И. Ударные и детонационные волны в газовзвесях//Итоги науки и техники — 1981.-Т.16.-М.: ВИНИТИ, С.209-287.

53. О режимах дробления капель и критериях их существования/Борисов A.A., Гельфанд Б.Е., Натанзон М.С., Коссов О.М.//Инж.-физ. журн. — 1981. №1. - С. 64-70

54. Бородин В.А., Дитяткин Ю.Ф., Ягодкин В.И. О дроблении сферической капли в газовом потоке//Журн. ПМТФ. — 1962, №1, — С.85-92

55. Бузуков A.A. Разрушение капель и струй жидкости воздушной ударной волной//Журн. ПМТФ. 1963. - №2. - С.154-158

56. Волынский М.С. О дроблении капель в газовом потоке/Докл. АН СССР.- 1948. т. - С.301-304

57. Волынский М.С. Изучение дробления капель в газвом потоке/Докл. АН СССР.- 1949. т. - С.237-240

58. Fox G.E., Debora E.K. Breakup liquid drops due to convective flow in shocked sprays. 14th Sympos. (Internat.) Combust., Pasadena, 1972, Pittsburg, Pa.— 1973,-pp. 1365-1373

59. О деформации капель в зоне реакции при гетерогенной детонации/Борисов A.A., Гельфанд Б.Е., Губин С.А. и др.//Журн. ПМТФ. 1970, №5, - С.39-44

60. Волынский М.С., Липатов A.C. Деформация и дробление капель в потоке газа//Инж. физ. журн. 1970. - №5. - С.838-843

61. Беленький Б.М., Евсеев Г.А. Экспериментальное исследование разрушения капли под воздействием газа, движущегося за ударной волной/ Изв. АН СССР. Мех. жидкости и газа — 1974. — №2.— С.163-165

62. Гельфанд Б.Е., Губин С.А., Когарко С.М. Деформация струй и капель жидкости в сносящем газовом потоке// Изв. АН СССР. Мех. жидкости и газа 1971. - №3.- С.82-88

63. Бухман С.В. Экспериментальное исследование распада капель// Вестн. АН КазССР. 1956. - №11. - С.80-87

64. Разрушение совкупности капель жидкости в ударных волнах/Гельфанд Б.Е., Губин С.А., Тимофеев Е.И., Шепарнев С.М. // Ж. ПМТФ. 1978. - т.- С.43-48

65. Р. Коул Подводные взрывы. М.: Изд-во ин. Лит., 1950. — 495 с.

66. Физические основы ультразвуковой технологии/Казанцев В.Ф., Мицкевич A.M., Агранат Б.А. — М.:Наука, 1970. — 689 с.

67. Заонегин B.JL, Козаченко JI.C., Костюченко В.Н. Экспериментальное исследование развитие газового пузыря и султана при подводном взрыве //Журн. ПМТФ. 1960. - Ш. - С.120-124

68. Кедринский В.К. Поверхностные эффекты при подводном взрыве (обзор) //Журн. ПМТФ. 1978. - №4. - С.66-87

69. Устав ВГСЧ по организации и ведению горноспасательных работ. М.: Недра, 1986.- 254 с.

70. Плотников В.М. Обеспечивается ли безопасность труда горноспасателей при угрозе взрыва газа и пыли в угольных шахтах? — Безопасность труда в промышленности. — 1992. — № 1. — С. 29-33.

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

72. Устав ГВГСС по организации и ведению горноспасательных работ. Киев, 1997,- 450 с.

73. 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.

74. Васенина Т.В., Лозовая О.А. Распространение ударных волн в местах сопряжения прямоугольных каналов//Исследования по баллистике исмежным вопросам механики: Сб. статей. — Томск:Изд-во Том. ун-та, 2002. -С.15-16.

75. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика:Учебн.пособ.:Для вузов. В 10 т. T. VI. Гидромеханика. — 5-е изд., стереот.— М.:ФИЗМАТЛИТ, 2001. 736с.

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

77. Cururaja J., Decker B.E.L. Numerical solutions of flow behind shock waves in non-uniform regions// Proc. Instn Mech. Engrs. — 1969-1970. 184. — Pt.36(l). P.14.

78. Patent 3977312 (USA). Parachute stepping for mine ventilation use /F.N. Kissel.- Р.ж. Горное дело, 1977, №4, 4В81П. 4-251

79. A.c. 748014 (СССР). Устройство для гашения энергии воздушной ударной волны в горной выработке/ В.М. Плотников, А.Н. Дик, В.В. Кирейцев и др. Опубл. Б.И., 1980, №26

80. Крайко А.Н., Миллер Л.Г., Ширковский И.А. О течениях газа в пористой среде с поверхностями разрыва пористости. //ПМТФ, 1982, № 3.

81. Справочник по теплообменникам. В двух томах. Т.1. М.: Энергоатомиздат, 1987. — 561 с.

82. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. — М.:Наука, 1978г. 336с.

83. Механика насыщенных пористых сред./ Николаевский В.Н., Басниев К.С., Горбунов А.Т., Зотов Г.А. — М.: Недра, 1979.- 334с.

84. Механика многофазных сред/ Крайко А.Н., Нигматулин Р.И., Старков В.К. и др. в кн. Итоги науки и техники.Гидромеханика — М: Наука. - 1972. - Т.6. - С.93-174.

85. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика:Учебн.пособ.:Для вузов. В 10 т. T.V Статистическая физика. — 5-е изд., стереот.— М.: ФИЗМАТ Л ИТ, 2002. 616с.

86. Ивандеев А.И., Кушуев А.Г., Нигматулин Р.И. и др. Газовая динамика многофазных сред — В кн. Итоги науки и техники.Механика жидкости и газа. М.: 1981,т.16. С.209-274

87. Стернин Л.Е., Шрайбер A.A. Многофазные течения газа с частицами.

88. М.: Машиностроение, 1994.— 400с.

89. Астанин A.B. Исследование влияния взрывов на выброс метана из обрушенных пород горных выработок//Изв. вузов. Физика. Темат. вып.- 2004. т.47. - № 10. - С.5-9

90. Астанин A.B., Васенина Т.В. Взаимодействие ударных волн с взрывобезопасными преградами в горных выработках//Исследования по баллистике и смежным вопросам механики: Сб.статей/Под ред. И.Б.Богоряда. — Томск:Изд-во Том. ун-та, 2001. — С.4-5

91. Астанин A.B. Численное исследование взаимодействия ударной волны взрыва с дисперсными защитными преградами//Тезисы Девятой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-9). — Екатеринбург-Красноярск, 2003. — С. 352-353

92. Анализ интенсивности ударных волн в горных выработках при различных типах взрывов/Астанин A.B., Васенин И.М., Крайнов А.Ю. и др.// Тезисы международной конференции "Забабахинские научные чтения". Снежинск: Изд-во РФЯЦ-ВНИИТФ, 2003. — С.47