Рассмотрены технологии подземной разработки угольных месторождений. Приведены результаты экспериментальных работ на шахте им.Кирова по предварительному окунтуриванию выработки и выбору рациональной конструкции колонкового заряда с использованием гибкой поперечной связи ножек арочной крепи спаренными канатами. На основании метода математической статистики исследовано влияние газового фактора на эффективность электроснабжения очистных забоев. Дана перспективная оценка мировых производителей угля и техники для очистных забоев. Рассмотрены алгоритмы численного решения уравнений воздухораспределения в шахтной вентиляционной сети, а также процесса формирования газовоздушной среды в скважинах со шнековым ставом для разработки программы предварительных расчетов на ПЭВМ ожидаемых концентраций метана в намечаемых к бурению скважинах при наличии подсосов воздуха через их устье.

Описана техника добычи горючих газов угольных месторождений: метана, адсорбированного в угольных пластах, и продуктов подземной газификации угля. Рассмотрены различные методы дегазации, применение которых зависит от геологических условий и технологических решений добычи угля. С целью извлечения метана используются наклонно-поперечные скважины, пробуренные из подземных выработок, вертикальные скважины с поверхности, пластовые горизонтальные скважины, пробуренные роторным или направленным способами. Изложены особенности использования метана шахтного воздуха, выдаваемого главными вентиляторами шахты, а также продуктов, полученных в процессе подземной газификации угля.

Освещена динамика деформационных процессов внутри зоны разрушенных пород в период её формирования вблизи горных выработок. Приведены результаты исследования механизма взаимодействия фронта разрушения пород с крепью выработок. Представлен метод прогноза размеров зоны разрушенных пород. Изложены геомеханические основы управления разрушающимися породами в окрестности поддерживаемых выработок, а также основы моделирования шахтных вентиляционных сетей. Проанализированы особенности обследования вентиляторных установок, изложена оценка величины сезонной экономии электроэнергии, затрачиваемой на проветривание шахт.

Рассмотрены причины неудовлетворительного состояния автоматизации управления шахтным проветриванием; предложены пути развития систем автоматизированного управления вентиляцией угольных шахт.

Дисертація присвячена питанням видобутку вугілля на великих глибинах в умовах підвищеної температури уміщуючих порід і, як наслідок, шахтної атмосфери. Розроблено нетрадиційний спосіб ведення гірничих робіт в цих умовах, ідея якого полягає в сполученні і ув'язці в єдиному технологічному ланцюгу процесів закладання виробленого простору і охолодження шахтної атмосфери шляхом використання порід, що утилізуються, в якості закладального матеріалу і холодоносія одночасно. Встановлені нові особливості процесів брикетування сипкого матеріалу з формуванням брикетів у вигляді куль в умовах низьких температур і виявлені закономірності розподілу температури по полю брикета при заморожуванні та таненні. Розроблена математична модель процесів тепломасообміну між шахтним повітрям, уміщуючими породами і охолодженим закладальним масивом, відмінність якої від існуючих полягає в напівемпіричному підході до описання процесів тепломасообміну. Запропоновані технологічні схеми і визначені параметри технології ведення робіт по закладанню виробленого простору очисних вибоїв глибоких шахт охолодженими кулями-брикетами і сипким закладальним матеріалом з одночасним вирішенням задач утилізації пустої породи і нормалізації шахтного мікроклімату.

Обгрунтувано параметри розподілу повітря в гірничих виробках вугільних шахт з урахуванням впливу конвекції газово-повітряної суміші та виникнення зустрічних потоків пожежних газів і метану під покрівлею аварійної виробки під час пожежі чи викиду метану. За результатами аналітичних і експериментальних досліджень визначено загальні закономірності формування конвективних потоків у виробці з джерелами природної тяги: осередком пожежі, легкими чи важкими (динамічно активними) газами. Охарактеризовано конвективний потік і показано його вплив на поширення продуктів горіння в мережі підземних виробок. Встановлено умови зберігання стійкості провітрювання за аварійних умов.

Надано нове вирішення актуальної наукової задачі - забезпечення нормальних кліматичних умов у механізованих лавах глибоких вугільних шахт. Запропоновано спосіб роззосередженого охолодження повітря за рахунок використання верхняків секцій кріплення як охолоджуючих елементів, по яких циркулює охолоджена вода. Надано теоретичний розрахунок основних параметрів методу, виконано конструкторську розробку основних вузлів.

Розглянуто існуючі способи покращання мікроклімату у глибоких шахтах. Вивчено стан досліджень теплового режиму гірничих виробок. Проведено аналіз літературних джерел щодо даного питання. Теоретично й експериментально обгрунтовано енергоощадний спосіб покращання мікроклімату у шахтах Донбасу за методом перерозподілу тепловологісного потенціалу між виробками приствольного двору повітроподавального ствола й очисним вибоєм. За результатами досліджень запропоновано методику розрахунку параметрів кондиціонування рудникового повітря у гірничих виробках за умов перерозподілу тепловологісних потенціалів. Визначено економічну ефективність упровадження установки кондиціонування рудникового повітря за умов використання запропонованого способу у межах однієї виїмкової ділянки.

Розроблено методи розрахунку оптимальних аеродинамічних параметрів шахтних вентиляційних мереж (ШВМ), які розвиваються, для підвищення ефективності проектування та вдосконалення вентиляційних систем вугільних шахт, що має важливе значення для вуглевидобувної галузі. На підставі встановлених закономірностей, що зв'язують топологічні структури та аеродинамічні параметри ШВМ, які розвиваються, розроблено метод оптимізації потокорозподілу в квазістабільних станах ШВМ, який відрізняється використанням топологічного аналізу під час пошуку регульованих гілок, і метод розрахунку оптимальних аеродинамічних параметрів ШВМ, що відрізняється урахуванням розвитку гірничих робіт. Ефективність отриманих результатів полягає у зменшенні кількості регуляторів, необхідних для забезпечення об'єктів провітрюванням заданою кількістю повітря, а також у зниженні капітальних витрат на проведення та підтримання гірничих виробок. У даному випадку підвищується безпека та покращуються умови праці гірників.

Розроблено метод побудови паралельних моделей мережних динамічних об'єктів з розподіленими параметрами, що відрізняються визначеннями віртуальної паралельної моделі й процесу девіртуалізації як відображення на цільову паралельну архітектуру. Удосконалено метод топологічного аналізу в частині одержання та формалізації вторинних топологій, що виникають у разі апроксимації мережних динамічних об'єктів з розподіленими параметрами. Розроблено теорію й алгоритми генерування рівнянь мережних динамічних об'єктів з розподіленими параметрами та побудови генератора рівнянь, інтегрованого з топологічним аналізатором. Сформульовано алгоритми функціонування паралельних вирішувачів рівнянь, що відрізняються від відомих різними рівнями грануляції MIMD-процесів, підходами до розпаралелювання й інтеграції з генератором рівнянь. Розроблено проблемно орієнтоване паралельне моделювальне середовище, сформовано та реалізовано його повнофункціональну структуру, що забезпечує алгоритмічну та комп'ютерну інтерактивну підтримку всіх етапів побудови паралельних моделей шахтних вентиляційних мереж як динамічних об'єктів з розподіленими параметрами і є новою, придатною до використання в різних предметних областях, системною організацією засобів паралельного моделювання складних динамічних систем.

  Скачати повний текст

Розглянуто теоретичне обгрунтування можливості зупинки вентиляторів головного провітрювання під час гасіння пожеж у магістральних гірничих виробках вугільних шахт. Зазначено, що умовою використання такого режиму вентиляції є відсутність рециркуляції повітряних потоків при переведенні шахти на природне провітрювання та зниження швидкості вентиляційного струменя в пожежних виробках не нижче допустимої межі, яка визначається можливістю його перевертання внаслідок конвекційного руху повітряних потоків, що виникає під час пожежі. Розроблено методику розрахунку параметрів аварійних вентиляційних режимів і прогнозу їх впливу на процеси розвитку та гасіння пожежі, яка враховує динаміку теплових параметрів пожежі. Обгрунтовано вимоги забезпечення стійкості провітрювання виробок шахт, які дозволяють підвищити оперативність, якість прийнятих рішень у складних аварійних обставинах; скоротити час гасіння пожежі, зменшити економічні збитки, а також витрати на ліквідацію наслідків.

Наведено загальні засади аерології вентиляційних мереж вугільних шахт, особливості визначення аеродинамічних параметрів і характеристик елементів вентиляційної мережі, загальні засади регулювання розподілу повітря, методичні засади підготовки бази даних і створення віртуальних моделей шахтних вентиляційних мереж.

Приведены общие принципы аэрологии вентиляционных сетей угольных шахт, особенности определения аэродинамических параметров и характеристик элементов вентиляционной сети, общие принципы регулирования распределения воздуха, методические основы подготовки базы данных и создания виртуальных моделей шахтных вентиляционных сетей.

Обгрунтовано продовження термінів безпечної експлуатації шахтних вентиляторів головного провітрювання на підставі встановлених закономірностей, що характеризують імовірний зв'язок показників надійності вентиляторів з вібраційними параметрами їх технічного стану. Доведено, що основою побудови методів оцінювання надійності таких вентиляторів є аналіз вібропараметрів в термінах параметричної теорії надійності. Розроблено моделі для прогнозування розвитку відмов вентиляторів, які враховують взаємодію машини з навколишнім середовищем і процесами, що відбуваються в ній самій. Одержано оцінки імовірності знаходження вихідного параметра в допустимих межах.

Представлено математическое описание, разработаны блочно-ориентированные модели шахтной вентиляционной сети (ШВС) и системы автоматического управления (САУ) при помощи среды для моделирования, имитации и анализа динамических систем Simulink. Составлена блочно-ориентированная (БО) модель взаимодействия ШВС и САУ с добавлением блока задания начальных условий. Получены результаты изменения расходов воздуха при проведении ряда экспериментов по подключению САУ в ветви ШВС (соответствующие выемочным участкам). По результатам экспериментов отмечено, что реализация БО-моделей на языке Simulink открывает хорошие перспективы модельной поддержки разработок систем управления воздухораспределением в реальных ШВС действующих шахт.

Розглянуто питання щодо оптимізації методів моделювання та прогнозування показників стану шахтної атмосфери на вугільних шахтах України, оснащених системою "УТАС". Наведено порівняльний аналіз методів математичного моделювання та шляхи подальшого розвитку підсистеми моделювання та прогнозування показників шахтної атмосфери.

Індекс рубрикатора НБУВ: И181,1

Рубрики:

Рудникова вентиляція. Боротьба з рудниковими газами та порохом

Шифр НБУВ: Ж69802 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Представлены результаты численного решения задачи о напряженно-деформируемом состоянии приконтурного массива в окрестности центральной вентиляционной магистрали шахты "им. В. М. Бажанова". Установлено, что наиболее благоприятные условия, при которых радиус области неупругих деформаций наименьший из рассмотренных положений выработки, - при положении выработки в породах почвы пласта на расстоянии 7,0 м от ее уровня.

Разработан аналитический метод расчета притока тепла из горного массива в расположенную в нем выработку, учитывающий формирование цилиндрической теплоуравнивающей оболочки горных пород вокруг выработки за счет их теплопроводности. С применением MathCAD 11 Enterprise определено термическое сопротивление теплоуравнивающих оболочек тепловому потоку и величины теплового потока для основных видов горных пород глубоких горизонтов. Предложены способы и средства снижения притока тепла горного массива в выработку, определена величина дополнительного термического сопротивления, необходимого для ограничения притока тепла в горную выработку заданной величиной.

В качестве первого шага на пути решения проблемы снижения расхода энергии при добыче угля в глубоких шахтах Донбасса предложено использовать тепло Земли как альтернативный источник энергии. Рассмотрены два варианта осуществления проекта в условиях добычи угля на предельных глубинах до 1800 метров. Первый - путем заблаговременного создания горизонта подсечки ниже предельной глубины разработки, горные выработки которого осуществляют перехват и отвод тепла, идущего из недр Земли и содержащегося в породах горного отвода. Второй - за счет упорядоченного отвода и использования тепла пород горного массива, окружающего горные выработки строящейся и действующей шахты, начиная с глубины более 1000 метров. Оба варианта превращают шахту в энерготехнологический комплекс, обеспечивающий добычу угля и извлечение тепловой энергии в период отработки запасов угля шахтного поля и способный извлекать значительное количество тепловой энергии на протяжении длительного периода по окончании отработки запасов угля. Рассмотрены возможные пути использования извлекаемого тепла как источника энергии для технологических процессов и нужд шахты и энергетики: непосредственное применение низкопотенциального тепла нагретой теплом горных пород воды для нужд инфраструктуры, теплофикации коммунального хозяйства, а также парников и теплиц; для регулируемого проветривания глубокой шахты за счет тепловой тяги, формируемой орошением исходящей струи воздуха, нагретой водой; для производства холода, подаваемого в шахту, а при использовании принципа теплового насоса - для получения пара и производства электроэнергии. Приведена предварительная оценка технико-экономических

показателей предлагаемого способа использования тепла Земли как источника энергии.