Управление распространением ударных волн в сети выработок угольной шахты при взрыве газа и пыли

Руденко, Юрий Фёдорович

Управление распространением ударных волн в сети выработок угольной шахты при взрыве газа и пыли тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

Руденко, Юрий Фёдорович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Томск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2009 ГОД ЗАЩИТЫ

01.02.05 КОД ВАК РФ

Диссертация по механике на тему «Управление распространением ударных волн в сети выработок угольной шахты при взрыве газа и пыли»

Автореферат диссертации на тему "Управление распространением ударных волн в сети выработок угольной шахты при взрыве газа и пыли"

На правах рукописи

РУДЕНКО Юрий Фёдорович

УПРАВЛЕНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕМ УДАРНЫХ ВОЛН В СЕТИ ВЫРАБОТОК УГОЛЬНОЙ ШАХТЫ ПРИ ВЗРЫВЕ ГАЗА И ПЫЛИ

01.02.05 — Механика жидкости, газа и плазмы

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

1 о ДЕК 2009

Томск - 2009

003487507

Работа выполнена в Томском государственном университете.

Научный руководитель:

доктор технических наук, ст. н. с. Палеев Дмитрий Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор, Глазунов Анатолий Алексеевич,

доктор физико-математических наук, профессор, Ткаченко Алексей Степанович

Ведущая организация:

Московский государственный горный университет

Защита диссертации состоится «_25_»_декабря_2009 г. в «_» часов 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.

Автореферат разослан « 25 » ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.ф.-м.и., ст. н. с.

Ю.Ф. Христенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Взрыв метана в угольной шахте, сопровождающийся формированием и распространением по сети горных выработок ударных волн (УВ) — очень опасный вид подземной аварии. Угрожая жизни и здоровью горнорабочих, взрыв всегда приводит к разрушению выработок и повреждению расположенного в них горного оборудования. При этом социальные, материальные и финансовые потери могут достигать катастрофических размеров. Особую опасность представляют взрывы, возникающие в ходе ведения горноспасательных работ, когда проветривание шахты нарушено и существует реальная угроза быстрого формирования зон с высокой концентрацией метана вблизи источников высокой температуры. Это заставляет осуществлять превентивные меры по снижению интенсивности УВ, распространяющихся в выработках, где находятся люди и перераспределять их энергию но другим, менее опасным направлениям.

До 2004 года в России использовались методики, основанные на ручном счёте и большом количестве эмпирических коэффициентов. С их помощью рассчитывалось затухание только переднего фронта УВ, распространяющейся по заданному маршруту. В них не рассматривалось отражение и взаимодействие УВ, и формирование волн разрежения. На базе фундаментальных исследований взрывных процессов в Томском государственном университете (И.М. Васенин, А.Ю Крайнов, Э.Р. Шрагер), в Институте угля и углехимии СО РАН (Д.Ю. Па-леев, О.Ю. Лукашов) и в Центральном штабе ВГСЧ (Ю.Ф. Руденко, В.Н. Косте-ренко) была разработана принципиально новая методика моделирования распространения УВ по сети горных выработок, и проведено её внедрение на угольных шахтах. В новой методике применён газодинамический подход, основанный на численном решении нестационарных уравнений газовой динамики. Расчёт распространения У В в разветвленной сети горных выработок ведётся сразу по всем возможным направлениям.

Разработанная газодинамическая методика даёт возможность прогнозировать процесс протекання взрыва в угольной шахте и принятия научно обоснованных управляющих решений в сложных ситуациях. Однако она не учитывает различные типы взрывозащитных сооружений, с помощью которых можно перераспределять энергию УВ и управлять их распространением в горных выработках. Поэтому для повышения безопасности ведения горноспасательных работ необходимо дальнейшее усовершенствование газодинамической методики, что подчёркивает актуальность настоящего исследования.

Диссертационная работа выполнена в Центральном штабе ВГСЧ в ходе разработки и промышленного внедрения «Методики газодинамического расчета параметров воздушных ударных волн при взрывах газа и пыли» и в Сибирской угольной энергетической компании (СУЭК) при апробировании «Инструкции по определению зон поражения горных выработок при взрывах (вспышках) газа и пыли в угольных шахтах».

Цель работы: разработать методы управления распространением ударных волн в горных выработках.

Идея работы состоит в использовании газодинамического метода расчёта зон поражения при взрывах метановоздушных смесей в угольных шахтах для анализа влияния завалов, водяных и сланцевых заслонов, вентиляционных, парашютных и изолирующих перемычек, в том числе взрывоустойчивых и водоналивных на перераспределение энергии ударных волн в горных выработках.

Задачи исследований:

1. Исследовать влияние положения источника воспламенения и формы выделения энергии на распределение давления после сгорания метановоз-душной смеси.

2. Адаптировать газодинамический метод расчёта распространения воздушных УВ при взрывах метановоздушных смесей в угольных шахтах для анализа работы взрывозащитных сооружений.

3. Исследовать способы перераспределения энергии У В в горных выработках с помощью специальных устройств, способных снижать интенсивность ударных волн в выработках, где ведутся горноспасательные работы

4. Обосновать и выработать практические рекомендации применения взрывозащитных сооружений в реальных условиях.

Методы исследований: Для достижения поставленной цели исследований использовался комплекс методов, включающий анализ и обобщение данных научно-технической литературы по рассматриваемым вопросам, методы механики сплошных сред и математической физики для построения и обоснования математических моделей по распространению УВ в горных выработках и их численное решение с применением ЭВМ, проведение тестовых расчётов, сравнение полученных результатов математического моделирования с существующими эмпирическими методиками аналогичных расчётов и экспериментальными данными других авторов.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Методы расчета ослабления УВ на различных преградах должны разрабатываться как составные части методики газодинамического расчета распространения ударных волн в горных выработках, учитывать параметры преграды, её положение относительно поворотов и разветвлений выработок, параметры и форму волны как перед преградой, так и после неё.

2. При слабой дефлаграции перепады давления в воздушных УВ на больших расстояниях от взрыва или вспышки определяются только величиной энергии их источника, при этом распространение УВ в горных выработках можно описывать с использованием одномерных моделей газовой динамики, а начальные условия задавать на основе гипотезы мгновенного взрыва.

3. Математическая модель движения газодисперсной смеси в равновесном приближении с удовлетворительной точностью обеспечивает описание взаимодействия УВ с водоналивными перемычками, водяными и сланцевыми заслонами, расположенными в горных выработках.

4. Водяной заслон (или водоналивная перемычка), установленный на пути движения ударной волны перед взрывоустойчивой перемычкой (ВУ/7) на расстоянии меньшем, чем 100 м, увеличивает давление торможения на ВУП из-за поршневого эффекта вовлеченной в движение образовавшейся газодисперсной

среды. С увеличением расстояния давление торможения на ВУП падает и, начиная с 400 м, выходит на постоянное значение.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждается:

- обоснованностью исходных предпосылок и использованием апробированных методов математического моделирования распространения УВ в горных выработках в широком диапазоне изменения их геометрических и аэродинамических параметров;

- удовлетворительной сходимостью результатов математического моделирования с расчётами других авторов и имеющимися экспериментальными данными.

- положительными результатами онытно-иромышленной проверки усовершенствованной методики и программного комплекса в отрядах ВГСЧ, в компании СУЭК и в экспертных комиссиях по расследованию аварий на угольных шахтах Кузбасса.

Научная новизна работы:

1. Показано, что разрабатываемые методы расчета ослабления УВ на различных преградах должны опираться на реальную газодинамическую обстановку, формирующуюся в шахте после взрыва, являться составными частями методики газодинамического расчета распространения УВ в горных выработках, учитывать параметры преграды, её положение относительно поворотов и разветвлений выработок, параметры и форму набегающей волны, включающей, как правило, и волну разрежения.

2. Установлено, что в условиях горных выработок при слабой дефлаграции перепады давления в воздушных УВ на больших расстояниях от взрыва или вспышки определяются только величиной энергии их источника, при этом распространение УВ в горных выработках можно описывать с использованием одномерных моделей газовой динамики, а начальные условия задавать на основе гипотезы мгновенного взрыва.

3. Разработана принципиально новая методика расчёта взаимодействия ударных волн с инженерными взрывозащитными сооружениями, основанная на включении математической модели движения газодисперсной смеси в равновесном приближении в газодинамическую методику расчёта распространения УВ в горных выработках. Параметры водоналивных перемычек, водяных и сланцевых заслонов, задаются распределением дисперсной фазы в выработках в начальных условиях, а параметры взрьшозащитных парашютных перемычек и загромождений, задаются локальным изменением площади поперечного сечения выработки.

4. Установлено, что водяной заслон (или водоналивная перемычка), установленный на пути движения УВ перед ВУП на расстоянии меньшем, чем 100 м, увеличивает давление торможения на ВУП из-за поршневого эффекта вовлеченной в движение образовавшейся газодиснерсной среды. С увеличением расстояния давление торможения на ВУП падает и, начиная с 400 м, выходит на постоянное значение.

Практическая ценность работы заключается:

- в обосновании применения методики газодинамического расчёта параметров воздушных УВ при взрывах метановоздушных смесей в угольных шахтах для анализа работы инженерных взрывозащитных сооружений;

- в разработке методов и средств управления распространением УВ в горных выработках для решения проблемы безопасности ведения горноспасательных работ.

Результаты выполненных исследований позволяют:

- повысить точность определения зон поражения при взрывах метановоздушных смесей в угольных шахтах;

- определять места безопаспого размещения людей и оборудования, задействованных в ходе ликвидации аварии;

- прогнозировать интенсивность распространения УВ по горным выработкам с учётом влияния завалов в горных выработках, водяных и сланцевых заслонов, вентиляционных, парашютных и изолирующих перемычек, в том числе взрыво-устойчивых и водоналивных.

Личным вкладом автора является:

- проведение многопараметрического анализа процесса распространения УВ при взрывах метановоздушных смесей в угольных шахтах для анализа работы взрывозащитных перемычек;

- исследование процесса перераспределения энергии ударных воли в горных выработках с помощью специальных устройств, способных снижать интенсивность УВ в заданных областях;

- разработка практических рекомендаций управления распространением ударных волн в горных выработках для решения проблемы безопасности проведения горноспасательных работ;

- разработка и внедрение в ВГСЧ угольной промышленности нормативного документа и программного комплекса для расчета параметров воздушных УВ волн при взрывах газа и пыли в угольных шахтах.

Реализация работ в промышленности. Результаты исследований вошли в «Методику газодинамического расчета параметров воздушных ударных волн при взрывах газа и пыли», которая утверждена Госгортехнадзором РФ (2003 г.). «Методика ...» использовалась экспертными комиссиями при расследовании аварий на шахтах «Распадская» (2000 г.), «Алардинская» (2003 г.), «Зиминка» (2003 г.), «Тайжина» (2005 г.), «Ульяновская» (2007 г.), «Есаульская» (2007 г.), используется ВГСЧ и в учебном процессе ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» (г. Новокузнецк).

Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные ее части докладывались и обсуждались на семинарах кафедры прикладной аэромеханики ТГУ, на технических советах Госгортехнадзора РФ, Центрального штаба ВГСЧ угольной промышленности РФ и компании СУЭК, на 6-й международной научной конференции «Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент» (Астана, 2008), X международной конференции "Энергетическая Безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности" (Кемерово, 2008), «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» (Новокузнецк, 2009).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 11 печатных работах и одном нормативном документе.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения, изложенных на 122 страницах машинописного текста, включая 55 рисунков, 2 таблицы, список литературы из 113 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цель и идея работы. Даётся описание научных положений, выносимых на защиту, подчёркивается их обоснованность, достоверность, новизна и практическая ценность.

В первой главе (п. 1.1) дан краткий анализ условий возникновения взрывов в шахтах и приведены особенности распространения УВ и поражающих факторов в сети горных выработок.

Катастрофические взрывы в угольных шахтах в конце XIX века заставили учёных разных стран серьёзно подойти к изучению процессов горения и взрыва. Теоретической основой для выполнения работ прикладного характера послужили работы советских ученых в области физики взрыва: H.H. Семенова, Л.Д. Ландау, Я.Б. Зельдовича, Д.А. Франк-Каменецкого, К.И. Щелкина, Л.Н. Хитри-на, Л.И. Седова, К.П. Станюковича, В.Н. Вилюнова, Л.А. Вулиса и многих других, а также зарубежных исследователей: Льюиса, Г. Эльбе, Г. Тейлора, Ф. Вильямса, Ф. Бартльме. Известны работы А.Г. Абинова, A.M. Быкова, И.М. Ва-сенина, Ф. М. Гельфанда, В.И. Гудкова, A.A. Турина, Н.Д. Зрелого, В.Г. Игише-ва, А.Ю. Крайнова, С.Н. Осипова, Д.Ю. Палеева, В.М. Плотникова, B.C. Сергеева, A.M. Чеховских, Э.Р. Шрагера и других ученых, принявших участие в разработке, теоретическом и экспериментальном обосновании способов и средств локализации взрывов газа и пыли в шахтах.

В СССР проблемой взрывов в шахтах стали заниматься в 1925 г. в МакНИИ (г. Макеевка), затем в ВостНИИ (г. Кемерово), ИГД им. A.A. Скочинского (г. Люберцы), ВНИИГД (г. Донецк). После распада СССР разработка методов расчёта распространения ударных волн в горных выработках продолжилась сначала в РосНИИГД (г. Кемерово), затем в ИУУ СО РАН (г. Кемерово) и ТГУ (г. Томск).

Анализ аварий показал, что на возникновение и развитие взрывного процесса существенное влияние оказывают специфические условия горных выработок: повышенная шероховатость и запыленность их поверхности, большая влажность рудничной атмосферы, неравномерность концентраций горючего в исходной смеси по длине и высоте, загромождённость выработок технологическим оборудованием. При этом в условиях шахт возможны два типа взрывов. Первый - когда в выработке формируется однородная смесь метана с воздухом взрывчатой концентрации. При её воспламенении происходит быстроразвивающаяся реакция, сразу переходящая во взрыв с соответствующим ростом давления. Второй - когда смесь метана с воздухом неоднородна, метан располагается в виде слоевого скопления под кровлей и лишь на границе между ним и чистым воздухом

образуются взрывоопасные метановоздушные смеси. Поэтому при воспламенении вначале происходит медленное выгорание такого слоевого скопления метана без заметного повышения давления. Вследствие образования тепловых потоков, турбулентности и связанного с ними перемешивания слоя метана с воздухом скорость горения увеличивается, и реакция принимает взрывной характер. До тех пор пока реакции протекают без заметного повышения давления, их обычно называют вспышками. Наиболее опасны взрывы метановоздушных смесей с участием угольной пыли.

При взрывах в угольных шахтах формируется зона поражения — совокупность горных выработок, на которые воздействовал хотя бы один поражающий фактор взрыва. Поражающие факторы взрыва - факторы, воздействие которых приводит к травме, отравлению или гибели людей, к внезапному нарушению нормального состояния горных выработок, изменению состава рудничной атмосферы, повреждению оборудования, механизмов, различных устройств и сооружений. К поражающим факторам взрыва относятся: фронт пламени, ударная волна и волна разрежения, изменение состава шахтной атмосферы. Степень их опасности определяется величиной расстояния, на которое они распространяются. Наименьшую имеет фронт пламени, распространяющийся на десятки, а при взрывах угольной пыли - на сотни метров (в исключительно редких случаях -на километры). Наибольшую степень опасности имеет УВ, которая, как правило, распространяется на километры и нередко выходит на поверхность.

При потенциальной угрозе взрыва люди должны находиться на взрывобезо-пасных расстояниях вне зоны поражения, которая должна рассчитываться по специальным методикам, ретроспективный анализ которых приведён в п. 1.2. С 2004 года в России применяется «Методика газодинамического расчёта параметров воздушных ударных волн при взрывах газа и пыли», в которой сеть выработок угольной шахты интерпретируется как пространственная система каналов с N прямолинейными участками в виде связного ориентированного графа. На прямолинейных участках используются одномерные газодинамические уравнения, учитывающие процессы силового и теплового взаимодействия потока со стенками. В сопряжениях выработок течение описывается трехмерными уравнениями газовой динамики. Реализующий эту методику программный комплекс «Ударная волна» позволяет прогнозировать протекание взрыва в угольной шахте и принимать научно обоснованные управляющие решения в сложных ситуациях. В этой методике взрыв рассмотрен в упрощенной постановке как распад произвольного разрыва в начальных параметрах газа, в результате которого происходит расширение продуктов реакции с отрывом ударной волны от границы загазованного объёма. Однако такой идеализированный подход к описанию сложного процесса воспламенения и взрывного сгорания метановоздушной смеси требует серьёзного научного обоснования. Именно в пределах загазованного объёма происходит выделение всей энергии взрыва, от которой зависит величина расстояний, на которые распространяются поражающие факторы по сети горных выработок. Ошибки в задании этой информации в качестве исходных данных при расчёте зон поражения могут привести к трагическим последствиям в ходе ведения горноспасательных работ.

При потенциальной опасности взрыва область воздействия каждого поражающего фактора должна быть минимизирована. В п. 1.3 приведён анализ инженерных средств, применяемых для защиты от поражающих факторов взрыва и управления распространением УВ в горных выработках. Для этой цели используются быстровозводимые аэродинамические сопротивления: взрывозащитные парашютные перемычки, завалы, загромождения, водяные и сланцевые заслоны. Их устанавливают вблизи сопряжений горных выработок на пути предполагаемого движения ударных волн. Происходит снижение интенсивности волны при её взаимодействии с преградой и перераспределение её энергии по другим выработкам.

Перспективными в этом отношении является совместное применение известных средств защиты, например водяных заслонов и взрывоустойчивых перемычек, для уменьшения нагрузок на них и более эффективного снижения интенсивности УВ до безопасного уровня в местах ведения горноспасательных работ. Между тем этот способ взрывозащиты ещё недостаточно исследован. Необходимы научно обоснованные рекомендации по изменению характеристик водяных заслонов для расширения их функциональных возможностей.

Методы математического моделирования взрывных процессов в угольных шахтах можно рассматривать как альтернативный вариант исследования процессов взаимодействия УВ с взрывозащитными сооружениями. Однако газодинамическая методика нуждается в дальнейшем уточнении и расширении круга решаемых задач, касающихся управления распространением УВ в горных выработках.

В п. 1.4 сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе разработана методика расчета взаимодействия ударных волн взрыва с инженерными взрывозащитными сооружениями: завалами, водяными и сланцевыми заслонами, вентиляционными, парашютными и изолирующими перемычками, в том числе взрывоусгойчивыми и водоналивными.

В (п. 2.1) анализ преимуществ газодинамического подхода при описании физических процессов взаимодействия УВ с инженерными взрывозащитными сооружениями привёл к утверждению, что методы расчета ослабления УВ на различных преградах должны разрабатываться как составные части газодинамической методики. Эти методы должны учитывать параметры преграды, её положение относительно поворотов и разветвлений выработок, параметры и форму волны как перед преградой, так и после неё.

В п. 2.2 дано обоснование математической модели взрыва (вспышки) при недостатке, и даже полном отсутствии информации о расположении и форме облака взрывчатой смеси, концентрации в нем метана, месте инициирования и форме энерговыделения. Численными расчётами поведения УВ на больших расстояниях от места взрыва (вспышки) установлено, что при слабой дефлаграции, несмотря на неопределённость ряда начальных параметров, всё-таки возможен их разумный выбор. При этом расчёты можно вести в одномерной постановке.

Показано, что при слабой дефлаграции перепады давления в одномерных воздушных ударных волнах на больших расстояниях от взрыва определяются только величиной энергии их источника Исключение имеет место в случае мед-

ленного сгорания загазованного объема, при котором возникающие волны не представляют серьезной опасности для людей.

Для задачи о распространении одномерной дефлаграции из центра симметрии загазованной области конечного размера получено автомодельное решение для момента достижения её границ фронтом горения. Численными расчётами показано, что это решение, описываемое кусочно-постоянными функциями, можно использовать в качестве начальных данных для численного решения газодинамической задачи о распространении волн взрыва. Причём во всех опасных для человека случаях величины перепадов давления на больших расстояниях могут рассчитываться с помощью модели мгновенного взрыва.

В п. 2.3 приводится усовершенствованный газодинамический метод, в основу которого положена модель движения газодисперсной смеси в равновесном приближении, позволяющий рассчитывать распространение УВ в сети горных выработок и их взаимодействие с водяными и сланцевыми заслонами.

Л дх

до,5 ВрлгБ

' -+-Ц— = 0;

81 Л

дх

= 0;

Е = е+-с,(1-!7)+СзЧ

дх

: д(ри1 + р)3

01 дх

дрЕЗ д(рЕи+ ри)5

01 дх

р(1/р-а) = ЯТ;

р(Ур-а)

тт ®

-=<?Г1;

ф-ч)+с3г}' 1 2

4 = я (Г,-Г), Ш

»7 =

(К-1)

Р = Р11+Р>, Ръ

я=р3/(т)>

= 0.0032 +

0.221

,0.237 ■

Кс

= 0,022Ке0,8Рг'

ехр

1 С") )

ехр ((>>»))

(1/3) V 4 'орг )

Рг=А Л

№

а[)п,

— > 8

- =13.

(1) (2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10) (П)

(12)

где I - время; х - координата; р - плотность газокапельной (газопылевой) смеси; р - давление; и - скорость; Т— температура;^, с\, - теплоемкости газа при постоянном давлении и объеме; с3 — удельная теплоемкость воды (пыли); 5 - площадь сечения выработки; П - периметр выработки; р/ - плотность продуктов взрыва;

р} - объемная плотность воды (пыли); р^ - шютность воды (вещества частиц); Я -газовая постоянная; Е - полная энергия газокапельной (газопылевой) смеси; е -внутренняя энергия газокапельной (газопылевой) смеси; а - собственный объем воды (частиц пыли), взвешенной в одном кубическом метре газопылевой смеси; ц - массовая доля воды (пыли) в единице объема газокапельной (газопылевой) смеси; К - эффективный показатель адиабаты; с/-коэффициент сопротивления; Ке - число Рейнольдса; Ми - число Нуссельта; Рг - число Прандтля; ц - коэффициент вязкости газа; Ц.ку - эквивалентный диаметр сечения прямолинейного участка выработки; «г- коэффициент теплообмена; Тх - температура стенок выработки; - коэффициент теплопроводности газа; Л - поправочный коэффициент, учитывающий влияние шероховатости стенок на процесс теплообмена; I -характерное расстояние между выступами шероховатости; 5 — характерная величина выступа; г„, р - сила трения о стенки выработки;.

В зонах сопряжения горных выработок движение газопыпевой среды описывается системой уравнений:

(13)

0; (14)

(15)

(16)

(17)

(18)

= 0; (19)

(20)

ф дри дру + др\ч д1 дх ду <?г

д1

ду

др(и дргУ 0рг™ дх ду 02

Ф; | др,и | Ф,у ф,1У дх ду д~

дри дриу дриIV _ : - — ~ >

<?/ дх ду д.

дру дрю/ фп V _

д1 дх ду д:

др\ч дрип др\гм д1 дх ду дг

дрЕ д(рЕи + ри) д(рЕу + р\>) д(рЕм>-\- рк)

д!

дх

--а | = ЯГ, Р )

ду

Е = СТ +

дг

и+1У

где и - скорость ВДОЛЬ оси X, V - ВДОЛЬ ОСИ>>, IV - вдоль оси: Начальные условия. В прямолинейных выработках:

р(х,0) =

хеЗГ Гг.. л еЗГ Г р, х еЗГ

Цх, 0)= ' />/(*>°Нп

хеЗГ [Г0 лйЗГ [0 *гЗГ

В зонах изменения конфигурации и сечения выработок: \РЬ еЗГ Г Т„ вЗГ

и(х,у,:, 0) = 0,

д(*,0) =

,о)={;

Г0 вне ЗГ' 0) = 0, к{х,у,:, 0) = 0, р,ы в зоне водяного (сланцевого) заслона,

0 вне зоны водяного (сланцевого) заслона;

м(х,0) = 0, (21)

р, еЗГ 0 внеЗГ'

(22)

(23)

\р.х взоневодяного (сланцевого) заслона, рАх,у,г,0) = < (¿4)

[О вне зоны водяного (сланцевого) заслона;

где РЬ,ТЬ, рг - давление, температура и плотность продуктов сгорания в области взрыва; Р0, Т0 - начальное давление и температура в выработке; ЗГ - зона выработки, загазованная метаном; рш — начальная объемная плотность воды (пыли) в зонах заслонов.

Граничные условия. Для уравнений (1)-(7), (13)-(20) ставятся в зависимости от вида сопряжения, с которым прямолинейная выработка граничит. Если граница выработки туник или изолирующая перемычка, то используется условие непротекания:

<=0. (25)

Если выработка выходит на поверхность и газ вытекает в атмосферу, то ставится одно граничное условие, если газ втекает из атмосферы, то ставятся два граничных условия:

= = А™ (26)

Если выработка граничит с областью ветвления, то выбор граничного условия производится при расчете распада в зависимости от параметров состояния газа, величины и направления скорости по обе стороны границы.

Математическая модель течения газа с частицами (1)-(26) отличается от известной газодинамической модели дополнительным уравнением сохранения массы дисперсной фазы и записью теплоемкости несущей среды. При больших концентрациях частиц, занимаемый ими объем учитывается в уравнении состояния. При отсутствии дисперсной фазы /},(*,() = р3(х,у,и обе модели становятся тождественными.

Численное решение математической модели (1)-(26) осуществлялось путём совместного использования одномерной и трёхмерной модификаций метода С.К. Годунова.

Сравнение результатов расчетов прохождения УВ через водяные и сланцевые заслоны по равновесной модели с известными экспериментальными данными показало их хорошее совпадение.

В п. 2.4 изложены методы учёта в математической модели взаимодействия УВ с инженерными взрывозащитными сооружениями:

- водяные и сланцевые заслоны учитываются автоматически путем задания в начальных условиях распределения дисперсной фазы в выработках;

- взрывозащитные перемычки парашютного типа моделируются локальным уменьшением площади поперечного сечения горных выработок на величину площади купола парашютной перемычки;

- искусственные загромождения в виде завалов из груженых вагонеток или обрушенной кровли не полностью перекрывают сечение горной выработки. Они моделируются изменением площади проходного сечения выработки;

- взрывоустойчивые перемычки моделируются граничными условиями непротекания, которые используются до наступления критической величины дав-

ления на перемычку. Если давление на перемычку превосходит величину, на которую она рассчитана, то перемычка «убирается»;

- взрывы локальных скоплений метана моделируются заданием в начальных условиях областей загазованности (длины области, концентрации в ней метана). До взрыва параметры газа в этих областях полагаются равными начальным. При приходе к области загазованности УВ происходит мгновенный взрыв метапо-воздушной смеси, параметры которого вычисляются из размеров области и концентрации метана.

В третьей главе выполнен анализ эффективности элементов управления распространением УВ в сети горных выработок. Определялось влияние расстояния от сопряжения выработок, на котором установлены взрывозащитные сооружения, и влияние взаимного расположения взрывозащитных сооружений на гашение энергии УВ и изменение направления движения передней УВ в сети выработок.

В п. 3.1 исследовалось влияние расстояния между сопряжением и местом установки взрывозащитных перемычек парашютного типа (ВЗПП) (рис.1). Давление в подошедшей к сопряжению УВ 3.05 атм, Купол парашюта перекрывает сечение выработки на 70 %, т.е. коэффициент перфорации а = 0.3. В таблице 1 приведены значения расстояния Ь от сопряжения, на котором установлена ВЗНП, давление в УВ в выработке 2 и в выработке 3 (7'3) за перемычкой. Р.™6 -давление, рассчитанное через известные коэффициенты затухания УВ.

-:---Таблица 1.

1-* -

Рис. 1 - Т-образпое сопряжение выработок: давлепие перед сопряжением 3.05 атм, коэффициент перфорации а= 0.3

Видно, что с установкой ВЗПП давление в выработке 2 резко увеличивается (строка 2 табл. 1), а в выработке 3 позади перемычки уменьшается. С увеличением Ь давления в выработке 2 и в выработке 3 позади перемычки уменьшаются, и на расстоянии 100 м давление в выработке 2 становится равным давлению в УВ, когда перемычка на сопряжении не установлена (см. строки 1 и 6 табл. 1). Аналогичное исследование других типов сопряжений показало, что 100 м является критическим расстоянием, на котором взаимодействие УВ с парашютной перемычкой не влияет на параметры УВ в зоне сопряжения.

Расчёты, проведённые в п. 3.2, показали, что управление затуханием УВ с помощью последовательного использования нескольких ВЗПП позволяет снизить перепад давления в УВ на значительную величину.

При опасности сильного взрыва на пути УВ часто устраивают завал или загромождение выработки. Эффективность одного и двух последовательно расположенных завалов с коэффициентом перфорации а = 0.2 исследована в п. 3.3.

Ь,м Р2,атм Рг,атм

1 ВЗПП вс установлена 1.50 2.75 2.72

2 4.0 . 2.15 1.93 1.90

3 10.0 2.00 1.91

4 20.0 1.80 1.85

5 40.0 1.60 1.78

6 100.0 1.50 1.75 1.80

Взрыв метановоздушной смеси моделировался в тупике на длине 30 м с давлением 16 атм. Кривые давления на рис. 2 построены с интервалом 0.5 с.

При отсутствии завалов УВ через 2100 м имеет давление 0,3 атм. Если в выработке на расстоянии 200 м от тупика установлен завал, то за завал выходит волна меньшей интенсивности. Энергия УВ поддерживается высоким давлением в области между завалом и тупиком, поэтому ее интенсивность с пройденным расстоянием практически не меняется (см. рис. 2а). Тем не менее интенсивность УВ после прохождения ею расстояния 2100 м 0,12 атм, что значительно ниже, чем при отсутствии завала. При переносе завала на 600 м от тупика давление УВ на расстоянии 2100 м от места взрыва составляет 0,115 атм (см. рис. 26). Два завала, установленные на расстоянии 200 и 600 м от тупика, более эффективно снижают давление в УВ, чем один. УВ на расстоянии 2100 м имеет уже безопасное для человека давление 0,08 атм (см. рис. 2в).

Если давление в УВ может превысить давление, на которое рассчитана взрыво-устойчивая перемычка, перед ней можно создать завал, который частично отразит набегающую УВ. В п. 3.4 исследован такой способ управления распространением УВ, результаты которого приведены на рис. 3. Видно, что если перед завалом максимальное давление торможения равно 6,81 атм, то после завала - 5,02 атм, а на перемычке, расположенной в 100 м от завала, - 4,66 атм. Поскольку после прохождения завала давление в УВ падает медленно, то располагать его можно на любом расстоянии перед перемычкой.

По результатам расчётов был построен график (рис. 4), с помощью которого можно по интенсивности набегающей УВ при различных значениях доли проходного сечения выработки а найти величину коэффициента затухания К0, а затем, используя следующее соотношение быстро определить давление позади завала

^-=(^-1)^+1. (27)

Рис. 2 - Завалы на расстоянии: а) 200 м; 6) 600 м; в) 200 и 600 м; а =

0.2

где Рк - давление торможения в УВ после прохожде1шя завала, атм; Рп - давление торможения в УВ перед завалом, атм; К0 - коэффициент затухания УВ при прохождении завала. Учитывая, что давление на перемычку можно считать таким же, пренебрегая падением давления при прохождении волной небольшого расстояния от границы завала до перемычки. Используя рис. 4 и соотношение (27), можно в аварийной ситуации, не прибегая к численным расчётам, сделать быструю оценку взрывоустойчиности перемычки. Ошибка не превышает 6 %.

Рис. 3 - Давление торможения в УВ: Рис. 4 - Значения коэффициента зату-] - перед завалом; 2 - после завала; хания УВ при прохождении завала от

3 - на перемычке интенсивности УВ при различных а

В п. 3.5 рассмотрен способ управления распространением УВ, когда вместо завала перед взрывоустойчивой перемычкой установлен, водяной заслон или водоналивная перемычка. В этом случае вместо ожидаемого понижения давления на перемычку, можно получить его увеличение, по сравнению со случаем, когда водяного заслона нет (рис. 5). Это происходит из-за инерционности газокапельной зоны, которая после прохождения через нее УВ движется вслед за ней и может сжать воздух перед перемычкой до высоких давлений. С увеличением расстояния между водяным заслоном и перемычкой (»100 м) максимальное давление на неё падает, и, начиная с некоторого расстояния, давление выходит па постоянное значение. Рекомендуемое расстояние, на котором возникает эффект существенного уменьшения давления - 300-400 м. Аналогичный результат получен и для водоналивной перемычки.

На основании расчётов, проведённых в широком диапазоне изменения начальных параметров, предложен приближенный способ расчета максимального давления на перемычку, когда перед ней расположен водяной заслон. Расхождение с результатами расчётов составляет 12-14%.

Рис. 5 - Зависимость давления на перемычку от времени: 1 - заслона нет; 2 -заслон (длина 30 м, 30 кг/м3) на расстоянии 35 м от перемычки; 3 - на расстоянии 270м; 4 - на расстоянии 400м

Оно обусловлено поджатием газа в объеме между перемычкой и движущейся газокапельной «пробкой», которое не учитывается в приближенном расчете.

Взрывозащитные парашютные перемычки (ВЗПП) выдерживают перепады давления в УВ, не более 2,5-3 атм. Тем не менее, можно подобрать параметры водяного заслона так, чтобы УВ, прошедшая через него, не сорвала ВЗПП с крепления. Для этой ситуации в п. 3.6 на основе зависимостей коэффициентов затухания от интенсивности набегающей УВ при различных значениях массы воды в заслоне на единицу площади поперечного сечения выработки и доли проходного сечения выработки в месте установки ВЗПП, разработай приближённый способ расчета максимального давления па парашютную перемычку.

В п. 3.7 исследована эффективность использования пористых перемычек и определены параметры их структуры, обеспечивающие наибольшее гашение энергии УВ. Перемычки толщиной АЛ, пористости <р, с характерным размером структурных элементов Д-ь- установлены на расстоянии Ь от тупика. Толщина перемычек АЬ, пористость (р, характерный размер структурных элементов /Ль-Рассмотрено два варианта, когда перемычка полностью перекрывает сечение выработки (рис. 6.я) и когда она состоит из двух одинаковых половилок, перекрывающих просвет сечения выработки, но поставленных со смещением Ь, обеспечивающим проход персонала шахты (рис. 6.6).

Движение газа в выработке после взрыва моделировалось уравнениями газовой динамики в двухмерном приближении. Взаимодействие газа с пористым слоем учитывалось силой трения в правых частях уравнений движения формулой Эргуна.

(1)

О h

Рисунок 6 - Типы пористой перемычки

dp | дри | <?pv=0 dt дх ду

дри 8{ри +р) д рт „

--г---1--= — Г ,

dt дх ду х

дрч | dpvu | d(pv +р)_ F dt дх ду У'

дрЕ | д(рЕиЛ-ри) ^ d(pEv+pv) _ dt дх ду ~ '

Р = pRT,

Fx = 150/, + l,75p и \и\{\-ф)!,

(2)

(3)

(4)

(5)

(6) (7)

Fy -150// v(l-qP-)l<p^D2eh! + lJ5pv|v|(l-p)/c(?Dckv,

Граничные условия: ы(0,;у,?)=0, m(Z^,>>,/) = 0, v(x,0,/) = 0, v(x,h,t) = 0. (8) Начальные условия: p(x,y,0) = pH, u(x,y,0) = 0, v(jc,j,0) = 0. (9)

Р(*,У, 0) =

Яр 0<дг<Хр Ря, х0<х<1к'

1, X <

<р(х,у) = ' (10)

1, х>Ьк-1

здесь / — время, х, у - декартовы координаты, р— плотность, р -давление, и, V -скорости, Т - температура, И. — газовая постоянная, Ьк -длина выработки, И -ширина выработки, /ч, — силы трения, (р —пористость, ц — вязкость газа, Г)еь, — характерный размер структурных элементов пористого слоя, Е — энергия единицы массы газа.

Система уравнений (1)-(10) решалась методом С.К. Годунова. В расчетах варьировались величины толщины пористого слоя пористости (р, Д,*у. При взаимодействии с такой перемычкой УВ частично отражается и частично проходит через неё.

Из рис. 7 видно, что влияние пористого слоя толщины 0.6 м на величину давления в прошедшей УВ начинает сказываться при величине размера структурных элементов пористого слоя порядка 0,01 м. При уменьшении размера структурных элементов и пористости слоя давление в прошедшей УВ уменьшается. Результаты расчетов, представленные на рис. 8, позволяют оценить значения параметров пористого слоя, которые обеспечивают уменьшение интенсивности УВ на заданную величину.

Рис. 7 - Зависимость давления торможения за перемычкой от логарифма характерного размера структурных элементов пористого слоя: 1.а-Д£=1.2 м, <3=0.98; 2.а-Д1=1.2 м, <е>=0.94; З.а-Д£=1.2 м, р=0.90; \.а' -Д£=0.6 м, (р=0.98; 2. а' -Д£=0.6 м, (»=0.94; З.я' -М,=0.6 м, ф=0.90

с ая

Рис. 8 - Зависимость давления торможения за перемычкой от пористости слоя: ] - Д£=0.6 м, £и=0.2 м; 2-№=0.6, Д.ь-0.01; 3-М=0.6, £>гЬ=0.001, 4-Д£=1.2 м, Дь-=0.1 м; 5-Д£=1.2, Дь=0.01; б-Д£=1.2, £и=0.001

Для пористой перемычки, составленной из двух разнесённых частей, давление в прошедшей за перемычку УВ существенно выше. Однако такое повышение давления можно скомпенсировать, выставив перемычки большей ширины. Например, при установке разнесенной перемычки с частями не 2, а 3 м шириной давление торможения за перемычкой становится даже меньше, чем в случае установки сплошной перемычки.

В четвёртой главе рассмотрены отдельные аспекты применения результатов выполненных исследований. Так, в п. 4.1 проведён анализ предшествующих взрыву сложных газодинамических процессов в вентиляционной сети шахты и в обрушенной среде выработанного пространства, которые влияют на формирование и величину первоначально загазованного объёма. Даны практические рекомендации по заданию начальных параметров взрыва. При неполной информации, необходима промежуточная корректировка исходных данных.

19 марта 2007 г. в филиале «Шахта «Ульяновская» ОАО «ОУК «Южкузбасс-уголь» произошёл взрыв метановоздушной смеси и угольной пыли, унёсший жизни 110 человек. Неправильно установленные сланцевые заслоны не смогли локализовать взрыв. В результате авария переросла в катастрофу. В п. 4.2 проведено моделирование двух аварийных ситуаций (рис. 9):

- взрыв без учёта локализующего воздействия сланцевых заслонов;

- взрыв с учётом срабатывания водяных заслонов.

а)

--зона распространения продуктов взрыва;

-- зона поражения по давлению.

Рис. 9 - Горные выработки, которые попали под воздействие поражающих факторов взрыва, при (а) не сработавших и (б) сработавших локализующих заслонах

В первой ситуации сформировавшаяся УВ переводила во взвешенное состояние отложившуюся угольную пыль, которая воспламенялась следующим за волной фронтом пламени. Это привело к формированию зон поражения очень большой протяжённости. Динамическому воздействию подверглись практически все действующие выработки шахты (см. рис. 9а).

. При расчёте второй ситуации сланцевые

заслоны были заменены более эффективными водяными. Как и в предыдущем расчёте от очага воспламенения пошли две волны: одна в сторону вентиляционного штрека, другая - в сторону конвейерного (рис. 10). Выйдя на эти штреки, волны сразу же встретили на своём пути водяные заслоны, срабатывание которых резко снизило температуру и давление, что предотвратило воспламенение скоплений угольной пыли за пределами заслонов. Размеры зон поражения сильно уменьшились, и взрыв был локализован в пределах аварийного участка (рис. 96).

Вентиляционный штрек 50-11 бис

J-.

«56

Лава

, 50-11 бис ¿.=270 м

Очаг

воспламенения

■» . заслон

Конвейерный штрек 50-11 бис

Вентиляционный штрек 50-15

Рис. 10 - Фрагмент аварийного участка в районе очага воспламенения

На рис. 11 представлены результаты расчётов, показывающие эффективность действия водяных заслонов. Так, на рис. 11а и 116 показано изменение давлений на вентиляционном штреке 50-11 бис в сопряжениях (узлах) 1155 и 1062 при не сработавшем заслоне. Видно, что в узле 1155 максимальное давление в момент прихода туда У В составляло 4,5 атм. В узле 1062 это давление снизилось до 1,8 атм, что смертельно для человека. При срабатывании заслона (рис. 11е и 11г) давление в тех же узлах снизилось с 1,6 до 1,09 атм, т.е. до безопасного уровня. Аналогичная ситуация, но более сильно выраженная, наблюдается и на конвейерном штреке 50-11 бис в сопряжениях 1156 и 1110 (рис. 12). а) б)

4,5 г----;;.........

¡2.5 5 2

4 1,5

05 1

У»«п 1155: «речи, е

в)

£ 13. ¡1.2

Р.

... * ; X,. „ .......

2,5 Э 3.5 4 У«л 1К2:Ц1емч.«

У»л!155:вр*мя,с

Рис. 11 - Изменение давления на вентиляционном штреке в сопряжениях 1155, 1062: а, б-заслон не сработал; в, г-заслоп сработал а) б)

Рис. 12 - Изменение давления на конвейерном штреке в сопряжениях 1156, 1110: а, б-заслон не сработал; в, г-заслон сработал

Сработавшие водяные заслоны привели к существенному снижению максимального давления в узлах 1152 и 1156. Это объясняется сильным взрывом угольной пыли на конвейерном штреке между узлами 1156 и 1110, который не был подавлен установленным на этом участке заслоном (см. рис. 10). В результате давление в лаве и узлах 1152 и 1156 резко возросло. При срабатывании заслона на конвейерном штреке этого взрыва не происходит и давление в узлах 1152 и 1156 существенно ниже, чем в первом случае.

Таким образом, заслоны были в состоянии локализовать взрыв в пределах очистного забоя и резко сократить число погибших горнорабочих.

В п. 4.3 приведено описание программного комплекса, в котором реализованы разработанные в диссертации методы управления распространением УВ в сети горных выработок. С его помощью можно анализировать динамическую ситуацию в различных точках горных выработок шахты, управлять распространением УВ и рассчитывать зоны, безопасные для пребывания людей и размещения горноспасательного оборудования. Информация по разрушенным вентиляционным и изолирующим сооружениям, полученная в процессе расчёта, может быстро экспортироваться в программный комплекс «Вентиляция», что даёт возможность оперативно рассчитать режим проветривания шахты, сформировавшийся в результате взрыва, сделать обоснованные прогнозные оценки и скорректировать оперативные планы ведения горноспасательных работ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основании выполненных теоретических исследований решена актуальная научно-техническая задача - разработан газодинамический подход, позволяющий анализировать динамическую ситуацию при распространении ударных волн (в том числе в условиях последовательного ряда взрывов) в различных точках горных выработок шахты, управлять распространением ударных волн и рассчитывать зоны, безопасные для пребывания людей. Внедрение результатов исследований повышает эффективность и безопасность ликвидации подземных аварий.

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

1. Разработан принципиально новый подход дня расчета взаимодействия ударных волн взрыва с инженерными взрывозащитными сооружениями. Он основан на включении расчетов взаимодействия в газодинамическую методику расчета распространения ударных волн по всей шахте. Реализованный подход позволяет проводить расчеты ослабления ударных волн инженерными сооружениями в реальной газодинамической обстановке, формирующейся в шахте после взрыва.

2. При расчетах взрывобезопасных расстояний в горных выработках начальные параметры взрыва можно задавать на основе гипотезы мгновенного взрыва.

3. Перепады давления в одномерных воздушных ударных волнах на больших расстояниях от взрыва или вспышки определяются только величиной энергии их источника.

4. Расчёт зон поражения при потенциально возможном взрыве должен проводиться с учётом объёма загазованных горных выработок, наличия взрывчатой угольной пыли, нестационарности газодинамических процессов и взаимодействия ударных волн с ииженерными сооружениями (водяными и сланцевыми заслонами, вентиляционными, парашютными, водоналивными и изолирующими перемычками), завалами и загромождениями. Объём загазованных горных вы-

работок необходимо определять в увязке с аэрогазодинамическими параметрами действующих выработок и выработанного пространства.

5. Комбинированная взрывозащита «водяной заслон — взрывоустойчивая перемычка» понижает величину максимального давления на перемычку при установке водяного заслона на расстоянии более 100 м от перемычки.

6. Проанализирована взрьгеогасящая эффективность сплошных и разнесённых не полностью перекрывающих сечение горной выработки пористых перемычек. Существует пороговое расстояние между двумя разнесёнными пористыми перемычками, при котором давление торможения за ними становится меньше, чем в случае сплошной пористой перемычки.

7. При взрывах газа с участием угольной пыли водяные заслоны могут существенно снизить величину давления в выработке, в которой произошло воспламенение. Водяные заслоны резко снижают температуру продуктов взрыва и давление в переднем фронте ударной волны до безопасных величин. Это предотвращает возникновение последовательности локальных очагов взрывов и вспышек угольной пыли при распространении ударной волны по горным выработкам. Водяные заслоны резко сокращают зоны поражения по давлению, температуре и продуктам взрыва и, следовательно, позволяют сократить число горнорабочих, попадающих в смертельную для них зону.

8. Разработана не имеющая аналогов новая методика управления распространением ударных волн в горных выработках и на её основе программный комплекс «Ударная волна», позволяющие:

- анализировать динамическую ситуацию при распространении ударных волн (в том числе в условиях последовательного ряда взрывов) в различных точках горных выработок шахты;

- автоматизировать расчёт распространения поражающих факторов взрыва (по давлению, температуре, концентрации продуктов взрыва) и рассчитывать зоны, безопасные для пребывания людей и размещения горноспасательного оборудования;

- рассчитывать снижение интенсивности ударных волн и перераспределение их энергии в горных выработках при взаимодействии с различными типами инженерных сооружений (водяных и сланцевых заслонов, вентиляционных, парашютных, водоналивных и изолирующих перемычек), завалами и загромождениями.

Программный комплекс «Ударная волна» используется ВГСЧ и экспертными комиссиями при составлении Планов ликвидации аварий, ликвидации и расследовании аварий на угольных шахтах, в учебном процессе ГОУ ВПО «Сибирский государствешшй индустриальный университет» (г. Новокузнецк).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ю.Ф. Руденко. Состояние безопасности в угольной отрасли и пути её повышения на современном этапе / Измалков A.B., Романченко С.Б., Подображин С.Н., Руденко Ю.Ф., Костеренко В.Н. // Научные сообщения ННЦ ГП - ИГД им. A.A. Скочинского, выпуск № 327/2004. С. 10-20.

2. Ю.Ф. Руденко. Методика газодинамического расчёта параметров воздушных ударных волн при взрывах газа и пыли / Горбатов В.А., Руденко Ю.Ф., Костеренко В.Н., Палеев Д.Ю. и др. // Госгортехнадзор России: Утв. 29.04.04. № АС-04-35/395. - М., 2004. - 25 с.

Ъ.Ю.Ф. Руденко. Математическое моделирование горения и взрыва высокоэнергетических систем / Васенин И.М., Шрагер Э.Р., Крайнов А.Ю., Лукашов О.Ю., Палеев Д.Ю., Потапов В.П., Рашевский В.В., Артемьев В.Б., Руденко Ю.Ф. и др. // Томск: Изд-во Том. ун-та, 2006. - 320 с.

4. Ю.Ф. Руденко. Проблемы и перспективы обеспечения безопасности на угольных предприятиях / Рашевский В.В., Артемьев В.Б., Руденко Ю.Ф., Косте-ренко В.Н. и др. // Томск: Изд-во Том. ун-та, 2006. - 100 с.

5. Ю.Ф. Руденко. Методики учета взрывозащитных сооружений в газодинамическом методе расчета взрывобезопасных расстояний при взрывах в угольных шахтах.- Известия ВУЗов «Физика». № 6,2008. С. 211-213.

6.10. Ф. Руденко. О математических моделях взрыва (вспышки) в горных выработках угольных шахт / Васенин И.М., Палеев Д.Ю., Руденко Ю.Ф., Косте-ренко В.Н. и др. // Известия ВУЗов «Физика». № 6, 2008. С. 93-98.

7. Ю.Ф. Руденко. Задание начального объёма загазования горных выработок для определения зон поражения при взрыве / Палеев Д.Ю., Руденко Ю.Ф., Кос-теренко В.Н. // Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент: Материалы 6-й международной научной конференции. - Астана: Изд-во ЕНУ, 2008. С. 281-284.

8. Ю.Ф. Руденко. Разработка новой технологии моделирования аварийных процессов, происходящих в горных выработках угольных шахт / Палеев Д.Ю., Руденко Ю.Ф., Костеренко В.Н. И Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент: Материалы 6-й международной научной конференции. -Астана: Изд-во ЕНУ, 2008. С. 278-281.

9. Ю.Ф. Руденко. Состояние и перспективы внедрения компьютерных программ обеспечения безопасности на угольных шахтах России / Палеев Д.Ю., Руденко Ю.Ф., Костеренко В.Н. // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2008. -№ ОВ7. С. 164-169.

10. Ю.Ф. Руденко. Программные комплексы обеспечения безопасности при нормальных и аварийных режимах работы угольных шахт России / Палеев Д.Ю., Лукашов О.Ю., Руденко Ю.Ф., Костеренко В.Н. // Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленнсти: Труды X межд. научно-практ. конф. - Кемерово: ИУУ СО РАН, 2008.- С. 43-45.

11. Ю.Ф. Руденко. Взаимодействие ударной волны с водяным заслоном и взрывоустойчивой перемычкой / Палеев Д.Ю., Руденко Ю.Ф., Крайнов А.Ю. // Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленнсти: Труды X межд. научно-практ. конф. - Кемерово: ИУУ СО РАН, 2008.- С. 46-48.

12. Ю.Ф. Руденко. Управление распространением ударных волн в горных выработках / Руденко Ю.Ф., Палеев Д.Ю. // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов : сб. науч. статей / Сиб. гос. индустр. ун-т; под общей ред. В.Н. Фрянова. - Новокузнецк, 2009. - С. 43-46.

Отпечатано в ООО «НИП» ул. Советская, 47 тел.: 53-14-70, 52-83-10 Заказ № 4674-44, Тираж 100 экз.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Руденко, Юрий Фёдорович

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. И

1.1 Особенности распространения ударных волн в сети горных выработок.

1.1.1 Условия возникновения взрывов и распространения ударных волн в угольных шахтах.

1.1.2 Зоны поражения и поражающие факторы при взрывах в угольных шахтах.

1.2 Методики расчёта взрывобезопасных расстояний и зон поражения при взрывах в горных выработках.

1.3 Инженерные средства защиты от поражающих факторов взрыва и управления распространением ударных волн в горных выработках.

1.4 Цель и задачи исследования

2 МЕТОДИКА ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА УДАРНЫХ ВОЛН ВЗРЫВА В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ С УЧЕТОМ ВЗРЫВОЗАЩИТНЫХ СООРУЖЕНИЙ.

2.1 Необходимость разработки газодинамической методики расчета волн взрыва в горных выработках с учетом взрывозащитных сооружений.

2.2 Математическая модель взрыва (вспышки) в горных выработках. Обоснование применимости модели мгновенного взрыва.

2.3 Газодинамическая модель, учитывающая взрывозащитные сооружения, для расчета взрывобезопасных расстояний при взрывах метановоздушных смесей в угольных шахтах.

2.4 Учет инженерных взрывозащитных сооружений в рамках газодинамической модели расчета взрывобезопасных расстояний.

Выводы.

3 АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ УПРАВЛЕНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЕМ УДАРНЫХ ВОЛН ОТ ВЗРЫВА В СЕТИ ВЫРАБОТОК УГОЛЬНЫХ ШАХТ.

3.1 Влияние расстояния между сопряжением и местом установки взрывозащитной парашютной перемычки в выработке.

3.2 Распространение ударной волны в модельной сети горных выработок с учетом взаимодействия потока с последовательно установленными взрывозащитными парашютными перемычками.

3.3 Распространение ударной волны в прямолинейной выработке с последовательно установленными загромождениями завалами).

3.4 Гашение энергии ударной волны с помощью комбинации завал — взрывоустойчивая перемычка.

3.5 Гашение энергии ударной волны с помощью комбинации водяной заслон — взрывоустойчивая перемычка.

3.6 Приближенный способ расчета гашения энергии ударной волны с помощью комбинации водяной заслон — взрывозащитная парашютная перемычка.

3.7 Гашение энергии ударной волны с помощью пористой взрывозащитной перемычки.

Выводы.

4 УПРАВЛЕНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕМ УДАРНЫХ ВОЛН

ВЗРЫВА В СЕТИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК.

4.1 Задание начального объёма загазования горных выработок для определения зон поражения при взрыве.

4.2 Возможность локализации взрыва и сокращения зон поражения на «Шахте «Ульяновская» с помощью водяных заслонов.

4.3 Программный комплекс для управления распространением ударных волн и определения зон поражения в сети горных выработок при взрыве газа и пыли.

Выводы.

Введение диссертация по механике, на тему "Управление распространением ударных волн в сети выработок угольной шахты при взрыве газа и пыли"

Актуальность работы. Взрыв метана в угольной шахте, сопровождающийся формированием и распространением по сети горных выработок ударных волн (УВ) - очень опасный вид подземной аварии. Угрожая жизни и здоровью горнорабочих, взрыв всегда приводит к разрушению выработок и повреждению расположенного в них горного оборудования. При этом социальные, материальные и финансовые потери могут достигать катастрофических размеров. Особую опасность представляют взрывы, возникающие в ходе ведения горноспасательных работ, когда проветривание шахты нарушено и существует реальная угроза быстрого формирования зон с высокой концентрацией метана вблизи источников высокой температуры. Это заставляет осуществлять превентивные меры по снижению интенсивности УВ, распространяющихся в выработках, где находятся люди и перераспределять их энергию по другим, менее опасным направлениям.

До 2004 года в России использовались методики, основанные на ручном счёте и большом количестве эмпирических коэффициентов. С их помощью рассчитывалось затухание только переднего фронта УВ, распространяющейся по заданному маршруту. В них не рассматривалось отражение и взаимодействие УВ, и формирование волн разрежения. На базе фундаментальных исследований взрывных процессов в Томском государственном университете (И.М. Васенин, А.Ю Крайнов, Э.Р. Шрагер), в Институте угля и углехимии СО РАН (Д.Ю. Палеев, О.Ю. Лукашов) и в Центральном штабе ВГСЧ (Ю.Ф. Руденко, В.Н. Костеренко) была разработана принципиально новая методика моделирования распространения УВ по сети горных выработок, и проведено её внедрение на угольных шахтах. В новой методике применён газодинамический подход, основанный на численном решении нестационарных уравнений газовой динамики. Расчёт распространения УВ в разветвлённой сети горных выработок ведётся сразу по всем возможным направлениям.

Разработанная газодинамическая методика даёт возможность прогнозировать процесс протекания взрыва в угольной шахте и принятия научно обоснованных управляющих решений в сложных ситуациях. Однако она не учитывает различные типы взрывозащитных сооружений, с помощью которых можно перераспределять энергию УВ и управлять их распространением в горных выработках. Поэтому для повышения безопасности ведения горноспасательных работ необходимо дальнейшее усовершенствование газодинамической методики, что подчёркивает актуальность настоящего исследования.

Цель работы: разработать методы управления распространением ударных волн в горных выработках.

Идея работы состоит в использовании газодинамического метода расчёта зон поражения при взрывах метановоздушных смесей в угольных шахтах для анализа влияния завалов, водяных и сланцевых заслонов, вентиляционных, парашютных и изолирующих перемычек, в том числе взрывоустой-чивых и водоналивных на перераспределение энергии ударных волн в горных выработках.

Задачи исследований:

3. Исследовать способы перераспределения энергии УВ в горных выработках с помощью специальных устройств, способных снижать интенсивность ударных волн в выработках, где ведутся горноспасательные работы

Научные положения, выносимые на защиту:

4. Водяной заслон (или водоналивная перемычка), установленный на пути движения ударной волны перед взрывоустойчивой перемычкой (ВУП) на расстоянии меньшем, чем 100 м, увеличивает давление торможения на ВУП из-за поршневого эффекта вовлеченной в движение образовавшейся газодисперсной среды. С увеличением расстояния давление торможения на ВУП падает и, начиная с 400 м, выходит на постоянное значение.

- положительными результатами опытно-промышленной проверки усовершенствованной методики и программного комплекса в отрядах ВГСЧ, в компании СУЭК и в экспертных комиссиях по расследованию аварий на угольных шахтах Кузбасса.

Научная новизна работы:

2. Установлено, что в условиях горных выработок при слабой дефла-грации перепады давления в воздушных УВ на больших расстояниях от взрыва или вспышки определяются только величиной энергии их источника, при этом распространение УВ в горных выработках можно описывать с использованием одномерных моделей газовой динамики, а начальные условия задавать на основе гипотезы мгновенного взрыва.

3. Разработана принципиально новая методика расчёта взаимодействия ударных волн с инженерными взрывозащитными сооружениями, основанная на включении математической модели движения газодисперсной смеси в равновесном приближении в газодинамическую методику расчёта распространения УВ в горных выработках. Параметры водоналивных перемычек, водяных и сланцевых заслонов, задаются распределением дисперсной фазы в выработках в начальных условиях, а параметры взрывозащитных парашютных перемычек и загромождений, задаются локальным изменением площади поперечного сечения выработки.

4. Установлено, что водяной заслон (или водоналивная перемычка), установленный на пути движения У В перед ВУП на расстоянии меньшем, чем 100 м, увеличивает давление торможения на ВУП из-за поршневого эффекта вовлеченной в движение образовавшейся газодисперсной среды. С увеличением расстояния давление торможения на ВУП падает и, начиная с 400 м, выходит на постоянное значение.

Практическая ценность работы заключается:

Результаты выполненных исследований позволяют:

- повысить точность определения зон поражения при взрывах метановоздушных смесей в угольных шахтах;

- определять места безопасного размещения людей и оборудования, задействованных в ходе ликвидации аварии;

Личным вкладом автора является:

- исследование процесса перераспределения энергии ударных волн в горных выработках с помощью специальных устройств, способных снижать интенсивность УВ в заданных областях;

Реализация работ в промышленности. Результаты исследований вошли в «Методику газодинамического расчета параметров воздушных ударных волн при взрывах газа и пыли», которая утверждена Госгортехнадзором РФ (2003 г.). «Методика .» использовалась экспертными комиссиями при расследовании аварий на шахтах «Распадская» (2000 г.), «Алардинская» (2003 г.), «Зиминка» (2003 г.), «Тайжина» (2005 г.), «Ульяновская» (2007 г.), «Есаульская» (2007 г.), используется ВГСЧ и в учебном процессе ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» (г. Новокузнецк).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 11 печатных работах и одном нормативном документе [36, 81, 84, 85, 106-113].

Заключение диссертации по теме "Механика жидкости, газа и плазмы"

Выводы

1. При определении зон поражения при потенциально возможном взрыве должны учитываться: объём загазованности горных выработок, наличие взрывчатой угольной пыли, нестационарность газодинамических процессов и взаимодействие ударных волн с различными типами инженерных сооружений (водяных и сланцевых заслонов, вентиляционных, парашютных, водоналивных и изолирующих перемычек), завалов и загромождений.

2. Для определения объёма загазованных горных выработок необходимо проветривание выемочного участка осуществлять в увязке аэродинамических параметров действующих выработок и выработанного пространства.

3. При взрывах газа с участием угольной пыли водяные заслоны могут существенно снизить величину давления в выработке, в которой произошло воспламенение.

4. Водяные заслоны резко снижают температуру продуктов взрыва и давление в переднем фронте ударной волны до безопасных величин. Это предотвращает возникновение локальных очагов вспышек и взрывов угольной пыли в процессе распространения ударной волны по горным выработкам.

5. Водяные заслоны резко сокращают зоны поражения по давлению, температуре и продуктам взрыва и, следовательно, позволяют резко сократить число горнорабочих, попадающих в смертельную для них зону.

6. Разработан принципиально новый, не имеющий аналогов газодинамический подход, позволяющий анализировать динамическую ситуацию при распространении ударных волн (в том числе в условиях последовательного ряда взрывов) в различных точках горных выработок шахты, управлять распространение ударных волн и рассчитывать зоны, безопасные для пребывания людей и размещения горноспасательного оборудования.

105

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основании выполненных теоретических исследований решена актуальная научно-техническая задача, заключающаяся в разработке методов и средств управления распространением ударных волн в разветвлённой сети горных выработок. Внедрение результатов исследований повышает эффективность и безопасность ликвидации подземных аварий.

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

1. Разработан принципиально новый подход для расчета взаимодействия ударных волн взрыва с инженерными взрывозащитными сооружениями. Он основан на включении расчетов взаимодействия в газодинамическую методику расчета распространения ударных волн по всей шахте. Реализованный подход позволяет проводить расчеты ослабления ударных волн инженерными сооружениями в реальной газодинамической обстановке, формирующейся в шахте после взрыва.

4. Расчёт зон поражения при потенциально возможном взрыве должен проводиться с учётом объёма загазованных горных выработок, наличия взрывчатой угольной пыли, нестационарности газодинамических процессов и взаимодействия ударных волн с инженерными сооружениями (водяными и сланцевыми заслонами, вентиляционными, парашютными, водоналивными и изолирующими перемычками), завалами и загромождениями. Объём загазованных горных выработок необходимо определять в увязке с аэрогазодинамическими параметрами действующих выработок и выработанного пространства.

5. Комбинированная взрывозащита «водяной заслон — взрывоустойчи-вая перемычка» понижает величину максимального давления на перемычку при установке водяного заслона на расстоянии более 100 м от перемычки.

6. Проанализирована взрывогасящая эффективность сплошных и разнесённых не полностью перекрывающих сечение горной выработки пористых перемычек. Существует пороговое расстояние между двумя разнесёнными пористыми перемычками, при котором давление торможения за ними становится меньше, чем в случае сплошной пористой перемычки.

Программный комплекс «Ударная волна» используется ВГСЧ и экспертными комиссиями при составлении Планов ликвидации аварий, ликвидации и расследовании аварий на угольных шахтах, в учебном процессе ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» (г. Новокузнецк).

Список источников диссертации и автореферата по механике, кандидата физико-математических наук, Руденко, Юрий Фёдорович, Томск

1. Семёнов, Н. Н. К теории процессов горения. Сообщ. 1 // Журнал Рус. физ.-хим. о-ва, 1928, Т. 60, № 3. С. 247-250.

2. Семёнов, Н. Н. Цепные реакции // Д.: Госхимиздат, 1934. 555 с.

3. Ландау, JI. Д. К теории медленного горения // ЖЭТФ, 1944, Т. 14, вып. 6. С. 240-245.

4. Зельдович, Я. Б. Тепловой взрыв и распространение пламени в газах // М.: Моск. мех. ин-т, 1947. 294 с.

5. Зельдович, Я. Б. К теории распространения пламени // ЖФХ, 1948, Т. 22, вып. 1. С. 27-49.

6. Зельдович, Я. Б. К теории горения неперемешанных газов // ЖТФ, 1949, Т. 19. С. 1199-1210.

7. Зельдович, Я. Б. О переходе к детонации в неравномерно нагретом газе / Я.Б. Зельдович, В.Б., Либрович, Г.М. Махвиладзе, Г.И. Сивашинский // ПМТФ. №2, 1970. С. 76.

8. Франк-Каменецкий, Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике // М.: Изд-во АН СССР, 1947; 2-е изд. М.: Наука, 1967. 497 с.

9. Щёлкин, К. И. Теория горения и детонации // В кн. Механика в СССР за 50 лет.- М.: Наука, 1970. С. 343-423.

10. Щёлкин, К. И. Газодинамика горения / К.И. Щёлкин, Я.К. Трошин // М.: Изд-во АН СССР, 1963.- 240 с.

11. Хитрин, JI.H. Экспериментальное влияние давления на нормальную скорость распространения пламени // ЖТФ, 1937, Т. 7, № 1. С. 30-42.

12. Хитрин, JI. Н. Физика горения и взрыва // М., Изд-во МГУ, 1957.442 с.

13. Седов, JI. И. Механика сплошной среды, Т.1 // М.: Наука, 1976.536с.

14. Седов, JL И. Механика сплошной среды, Т.2 // М.: Наука, 1976.576с.

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

16. Станюкович, К. П. Неустановившиеся течения сплошной среды // М.: Наука, 1971.- 856 с.

17. Вилюнов, В. Н. К тепловой теории зажигания // ФГВ, 1966, № 2. С.77.82.

18. Вилюнов, В. Н. К теории искрового воспламенения // Докл. АН СССР, 1973. Т. 208, № 1. С. 66-70.

19. Вулис, JL А. Тепловой режим горения // М.; JL: ГЭИ, 1954. 288 с.

20. Льюис, Б. Горение, пламя и взрывы в газах / Б. Льюис, Г. Эльбе // М.: Мир, 1968.

21. Сполдинг, Д. Б. Основы теории горения // М.: Госэнергоиздат,1959.

22. Taylor, G. I. Diffusion by continuous movements // Proc. London Math. Soc., ser. 2.20. 196(1921).

23. Вильяме, Ф. А. Теория горения // M.: Наука, 1971.- 616 с.

24. Бартльме, Ф. Газодинамика горения: Пер с нем.- М.: Энергоиздат, 1981.-280 с.

25. Абинов, А. Г. Детонация метанопылевоздушной смеси в горных выработках шахт / А.Г. Абинов, В.П. Митрофанов, A.M. Чеховских // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело: Научно-техн. реф. сб./ ЦНИЭИуголь, 1976, № 10. С. 10.

26. Абинов, А. Г. Исследование параметров взрыва метанопылевоз-душных смесей и совершенствование средств гашения ударных волн в горных выработках угольных шахт: Автореф. дис. . канд. техн. наук Караганда 1984.- 20 с.

27. Абинов, А. Г. Изменение импульса ударных волн в горных выработках, заполненных горючей смесью,- Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело: Научно-техн. реф. сб./ ЦНИЭИуголь, 1976, № 3. С. 22-23.

28. Абинов, А. Г. Образование газовзвеси угольной пыли за слабыми ударными волнами. В кн.: Всесоюзный семинар по электрофизике горения: Тез. докл., Караганда, 1978. С. 45-47.

29. Абинов, А. Г. Некоторые результаты исследования горения предварительно не смешанных двухфазных систем. В кн.: Семинар по теплофизике: Тез. докл., Караганда, 1980. С. 11-12.

30. Абинов, А. Г. О некоторых особенностях го- рения метанопылевоздушных смесей в сквозных каналах. В кн.: Всесоюзный семинар по электрофизике горения: Тез. докл. / А.Г. Абинов, A.M. Чеховских // Караганда, 1982. С. 47-49.

31. Быков, А. М. Возможность возникновения сильных взрывов угольной пыли в тупиковых выработках небольшой протяжённости / A.M. Быков, A.M. Прозоров. // Физика горения и взрыва, 1980, 16, № 1. С. 153-154.

32. Васенин, И. М. Математическое моделирование горения и взрыва высокоэнергетических систем / И.М. Васенин, Э.Р. Шрагер, А.Ю. Крайнов и др. // Томск: Изд. Томского гос. ун-та, 2006.- 322 с.

33. Гельфанд, Ф. М. Предупреждение аварий при взрывных работах в угольных шахтах.- М.: Недра, 1972,- 208 с.

34. Гудков, В. И. Исследование структуры ударных волн для борьбы со взрывами при ликвидации аварий в шахтах: Автореф. дис. . канд. техн. наук Караганда, 1973.- 21 с.

35. Гурин, А. А. Исследование снижения давления ударных волн за сопряжением горных выработок. В кн. «Разработка рудных месторождений», вып. 6 / А.А. Гурин, С.К. Савенко // Киев. «Техника», 1968. С. 53-55.

36. Гурин, А. А. Упрощенный способ определения опасных зон действия ударных воздушных волн при взрывных работах в подземных выработках. В кн. «Разработка рудных месторождений», вып. 8 / А.А. Гурин, С.К. Савенко //Киев. «Техника», 1969.

37. Гурин, А. А. Управление ударными воздушными волнами при взрывных работах//М.: Недра, 1978. С. 81.

38. Зрелый, Н. Д. Исследование параметров взрывов при подземных пожарах и распространение ударных волн по выработкам: Автореф. дис. . канд. техн. наук —Донецк, 1969.- 20 с.

39. Крайнов, А. Ю. Моделирование самовоспламенения, зажигания, горения и взрыва газовзвесей и процессов в сети горных выработок угольных шахт. Дис.докт.физ.-мат. Наук. — Томск. 2003.

40. Осипов, С. Н. Борьба с газом в угольных шахтах при авариях // Киев.: Техника, 1969.- 200 с.

41. Осипов, С. Н. Взрывчатые свойства и нейтрализация парогазопы-левых смесей // Киев.: Техника, 1977.- 199 с.

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

43. Палеев, Д. Ю. Газодинамический метод расчёта зон поражения при взрывах в угольных шахтах // ТЭК и ресурсы Кузбасса, 1(18) 2005. С. 59-62.

44. Плотников, В. М. Исследование параметров взрывов горючих газов в шахтах и разработка взрывоустойчивых перемычек.- Дис. . канд. техн. наук.- Кемерово, 1980.- 221 с.

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

46. Сергеев, В. С. О некоторых газодинамических явлениях при распространении взрывов аэродисперсной среды в горных выработках /B.C. Сергеев, В.И. Кулиш, П.М. Петрухин и др. // Физика горения и взрыва, 1977, 13, №6. С. 933-936.

47. Чеховских, А. М. Научные основы локализации взрывов газа и пыли в шахтах: Автореф. дис. . докт. техн. наук Свердловск, 1974.- 45 с.

48. Чеховских, А. М. О выборе безопасных мест ведения горноспасательных работ при угрозе взрыва газов и пыли в шахтах / A.M. Чеховских, Ю.А. Гладков // Безопасность труда в промышленности. № 1, 1992. С. 33, 34.

49. Астанин, А. В. Исследование влияния взрывов на выброс метана из обрушенных пород горных выработок // Изв. Вузов. Физика. Темат. Вып. Т. 47. № Ю, 2004. С. 5-9.

50. Шадрин, П. Н. Детонационное горение метана в тупиковых выработках шахт / П.Н. Шадрин, В.И. Гудков, A.M. Чеховских и др. // Техникабезопасности, охрана труда и горноспасательное дело: Науч.-техн. реф. сб. -ЦНИЭИуголь, 1968, № 11-12. С. 39-41.

51. Чеховских, А. М. О выборе безопасных мест ведения горноспасательных работ при угрозе взрыва газов и пыли в шахтах / A.M. Чеховских, Ю.А. Гладков // Безопасность труда в промышленности. № 1, 1992. С. .33, 34.

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

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

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

55. Палеев, Д. Ю. Моделирование газодинамических процессов при взрывах в угольных шахтах// «Вычислительная газодинамика и горение конденсированных систем». Сб. Научн. трудов. 2001 г., г. Томск. С. 167-174.

56. Палеев, Д. Ю. Затухание давления воздушной ударной волны на прямолинейных участках горных выработок / Д.Ю. Палеев, О.Ю. Лукашов // Вопросы безопасности труда на горных предприятиях: Сборник научных трудов,- КузГТУ.- Кемерово, 2003.

57. Палеев, Д. Ю. Распространение поражающих факторов взрыва в сети горных выработок / Д.Ю. Палеев, О.Ю. Лукашов // Вопросы безопасности труда на горных предприятиях: Сборник научных трудов/ КузГТУ.- Кемерово, 2003.

58. Криволапое, В. Г. Разработка методов и средств управления взаимодействием ударной воздушной волны с рассредоточенными водяными заслонами. Дис. . канд. техн. наук.- Новокузнецк, 2006.- 122 с.

59. Костарев, А. П. О предупреждении взрывов метана и пыли и снижении взрывоопасности шахт // Уголь, № 1, 2002. С. 57-62.

60. Быков, А. М. Способы борьбы с пылью на угольных шахтах / A.M. Быков, Л.Я. Лихачёв, Е.И. Онтин и др. // М.: Недра, 1968.- 188 с.

61. Петрухин, А. М. Предупреждение взрывов пыли в угольных и сланцевых шахтах / A.M. Петрухин, М.И. Нецепляев, В.Н. Качан, B.C. Сергеев // М.: Недра, 1974.- 304 с.

62. Умнов, А. Е. Предупреждение и локализация взрывов в подземных условиях / А.Е. Умнов, А.С. Голик, Д.Ю. Палеев, Н.Р. Шевцов // М.: Недра, 1990. 286 с.

63. Шолль, Э.-В. Подавление взрывов в подземных горных выработках автоматическими заслонами системы BVS / Э.-В. Шолль, В. Виманн // Глюкауф. № 10, 1979. С. 38-46.

64. Мясников, А. А. Предупреждение взрывов газа и пыли в угольных шахтах / А.А. Мясников, С.П. Старков, В.И. Чикунов // М.: Недра, 1985.- 205с.

65. Лукашов, О. Ю. Исследование волновых эффектов, возникающих при распространении ударных волн по разветвлённой сети горных выработок.- Дис.канд. техн. наук. Томск. 2003. 141 с.

66. Методика газодинамического расчёта параметров воздушных ударных волн при взрывах газа и пыли.- Утверждена Госгортехнадзором России 02.04.2003.

67. Палеев, Д. Ю. Математическое моделирование активного воздействия на взрывоопасные области и очаги горения в угольных шахтах.-Дис. .докт. техн. наук. Ижевск. 2000. 269 с.

68. Палеев, Д. Ю. Состояние и перспективы внедрения компьютерных программ обеспечения безопасности на угольных шахтах России / Д.Ю. Палеев, Ю.Ф. Руденко, В.Н. Костеренко // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2008. -№ ОВ7. С. 164-169.

69. Годунов, С. К. Численное решение многомерных задач газовой динамики / С.К. Годунов, А.В. Забродин, М.Я. Иванов и др. // М.: Наука, 1976. 400 с.

70. Воеводин, А. Ф. Численные методы расчета одномерных систем / А.Ф. Воеводин, С.М. Шугрин // Новосибирск: Наука.: 1981 - 208 с.

71. Экспериментальное исследование распространения воздушных ударных волн в разветвленных каналах с различными площадями поперечных сечений: Отчет по НИР / ВНИИГД, Карагандинский отдел. Караганда, 1972.-46 с.

72. Правила безопасности в угольных шахтах. Книга 3. Инструкции по борьбе с пылью и пылевзрывозащите. Липецк: Липецкое изд-во, 1999. - 109 с.

73. Васенин, И. М. Безопасность работ при локализации пожаров на склонных к самовозгоранию пластах угля / И.М. Васенин, В.А. Горбатов, В.Г. Игишев Кемерово. 2004. - 154 с.

74. Аналитическая инженерная методика оценки затухания ударных волн при прохождении через защитные сооружения/ В.А. Горбатов, В.Г. Игишев, И.М. Васенин и др.- Кемерово: Кузбассвузиздат, 2003.-40 с.

75. Идельчик, И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. М.О. Штейнберга — М. Машиностроение, 1992. — 672 с.

76. Рябинин, Ю. Н. Затухание ударных волн в каналах постоянного сечения / Ю.Н. Рябинин, В.Н. Родионов, Ю.С. Вахрамеев // Механическое действие взрыва. М.: Изд-во ИГД РАН, 1994.

77. Когарко, С. М. Исследование сферической детонации газовых смесей / С.М. Когарко, В.В. Адушкин, А.Г. Лямин//Научно-технические проблемы горения и взрыва. 1965. №2.

78. Ждан, С. А. Расчет взрыва газового сферического заряда в воздухе / С.А. Ждан // ПМТФ, 1975. № 6.

79. Васенин, И. М. Выбор значений давления и температуры в зоне загазованности метановоздушной смесью после взрыва / И.М. Васенин, А.Ю. Крайнов, О.Ю. Лукашов, Д.Ю. Палеев, Э.Р. Шрагер // Вестник МАНЭБ. 2005. - Т. 9, № 9. - С. 150-153.

80. Физика взрыва / Под ред. Л.П. Орленко. 3-е изд., перераб. - В 2 т. М.: Физматлит, 2002. Т. 1. 832 с.

81. Охитин, В. Н. Расчет параметров слабой одномерной дефлаграции / В.Н. Охитин // Физика горения и взрыва. 1993. - Т. 29, № 2.

82. Охитин, В. Н. Численное моделирование дефлаграции в каналах/В.Н. Охитин, А.А. Обухов, А.А. Шевела//Труды МВТУ. № 530. Механика импульсных процессов. — М.: Изд-во МВТУ, 1989.

83. Рашевский, В. В. Проблемы и перспективы обеспечения безопасности на угольных предприятиях / В.В. Рашевский , В.Б. Артемьев, Ю.Ф. Руденко, В.Н. Костеренко и др. // Томск: Изд-во Том. ун-та, 2006. — 100 с.

84. Руденко, Ю. Ф. Методики учета взрывозащитных сооружений в газодинамическом методе расчета взрывобезопасных расстояний при взрывах в угольных шахтах.- Известия ВУЗов «Физика». № 6, 2008. С. 213-215.

85. Васенин, И. М. О математических моделях взрыва (вспышки) в горных выработках угольных шахт / И.М. Васенин, Д.Ю. Палеев, Ю.Ф. Руденко, В.Н. Костеренко и др. // Известия ВУЗов «Физика». № 6, 2008. С. 95100.

86. Палеев, Д. Ю. Задание начального объёма загазования горных выработок для определения зон поражения при взрыве / Д.Ю. Палеев, Ю.Ф.

87. Руденко, В.Н. Костеренко // Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент: Материалы 6-й международной научной конференции. — Астана: Изд-во ЕНУ, 2008. С. 281-284.