У роботі одержано рішення актуальної науково-технічної задачі, що полягає в обґрунтуванні параметрів розподілення повітря за нормальних та аварійних умов провітрювання вугільних шахт. Розкриті закономірності формування конвективних потоків при взаємодії в гірничій виробці різних джерел тяги – вентиляторів головного, місцевого провітрювання і динамічно активних газів, яким властиві піднімальні сили. Це дозволило розробити науково-обґрунтовану методику та програмне забезпечення розрахунку параметрів розподілення повітря у гірничих виробках, що гарантують безпечне ведення гірничих робіт за нормальних та аварійних умов. Основні наукові та практичні результати роботи: Визначено закономірності формування полів високих температур та концентрацій газу у виробках із джерелами їх утворення. Запропоновано новий підхід до рішення задач розподілення повітря у шахтній вентиляційній мережі за методом послідовного урахування подовжньої та поперечної складових природної тяги. При цьому виробку умовно розділяють вздовж на область з виділенням теплоти або газу та дільниці перед нею – з боку свіжого потоку, і за нею – за напрямком вихідного струменя повітря. Обґрунтовано необхідність урахування прогрітої частини виробки перед осередком пожежі в похилій виробці під час розрахунку теплової депресії. Вивчено механізм формування природної тяги у виробках з розподіленими за довжиною та зосередженими тепловими або газовими джерелами, які незалежно від своєї природи утворюють додаткову подовжню та поперечну депресію. Встановлено закономірності утворення конвективних потоків поблизу осередку горіння чи місця виділення газу в похилих і горизонтальних виробках. Такі потоки можуть рухатися за напрямком вентиляційного струменя або назустріч йому. За певних співвідношень між динамічними силами повітря та піднімальними силами прогрітих газів чи метану відбувається перекидання вентиляційного потоку у верхній частині перерізу виробки. Такий ефект тим більше імовірний, чим більше подовжня складова градієнта температур або концентрацій метану перед осередком пожежі (зоною виділення газу).
Одержано аналітичні залежності для визначення подовжньої та поперечної складових природних тяг, які залежать від розподілення в виробці температур і концентрацій метану, а також залежності для встановлення лінії розділення вентиляційного та зустрічного потоку пожежних газів або метану та довжини їхнього шлейфу. Теоретична модель утворення у виробках конвективних потоків пожежних газів та їх поширення назустріч свіжому струменю повітря збігається із даними експериментів, що описані у літературі. Їх виникнення найбільш імовірно у горизонтальних та похилих виробках із низхідним провітрюванням. Показано, що продукти горіння можуть потрапляти у виробки із свіжим повітрям, коли теплова депресія менша за критичну, і напрямок вентиляційного потоку зберігається. Експериментально підтверджена правомірність запропонованого в роботі теоретичного підходу до пояснення виникнення зустрічних конвективних потоків продуктів горіння та метану. Розроблено «Методику розрахунку зон загазування гірничих виробок», яку включено до ГСТУ 10.1-00174102-008-2003 „Зони загазування гірничих виробок вугільних шахт продуктами термодеструкції від підземних пожеж. Методика розрахунку”. Для найбільш ефективного використання результатів роботи на практиці розроблений програмний комплекс «Вентиляція шахт» для сучасних ПЕОМ і операційних систем Windows. Це програмне забезпечення впроваджене більш ніж на 30-ти підприємствах України та Росії: в науково-дослідних і проектних організаціях, гірничорятувальній службі, на вугільних шахтах та рудниках. Комплекс містить модулі для розв’язування задач, друкування звітів і схем, систему керування базою даних, графічний редактор для введення та наочного подання інформації. Економія коштів від використання комплексу програм на шахті
ім. О.Ф.Засядька в 2002 році склала більше ніж 500 тис. грн. Ефект від впровадження цієї розробки на шахті «Комсомолець Донбасу» в першому півріччі 2003 року склав 389 тис. грн. За допомогою програмного комплексу фахівці гірничорятувальної служби м. Губкіна (Белгородська обл., Росія) видали замовникам рекомендації, які дозволяють щорічно економити 1122892 кВт. год. електроенергії, що в грошовому виразі складає більше ніж п’ятьсот тисяч рублів.
Основний зміст дисертації опублікований в роботах: Романченко С.Б., Клебанова Н.М. (Кравченко Н.М.) Усовершенствованный алгоритм решения сетевой вентиляционной задачи // Горноcпасательное дело: Сб.науч.тр. – Донецк: НИИГД, 1993. – С. 65-69. Болбат И.Е., Кравченко Н.М. Расчет на ПЭВМ сопротивлений горных выработок и параметров напорных характеристик источников тяги // Горноcпасательное дело: Сб. науч. тр. – Донецк: НИИГД, 1998. – С. 27-31. Кравченко М.В., Кравченко Н.М. Решение задач вентиляции шахт на ПЭВМ // Состояние и перспективы развития Восточного Донбасса: Сб. науч. тр. – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2001. – С. 70-72. Кравченко Н.М. Возможности графического редактора при решении задач шахтной вентиляции // Горноспасательное дело: Сб. науч. тр. – Донецк: НИИГД, 2001. – С. 129-136. Кравченко Н.М. Распределение метана в сети горных выработок и прогноз взрываемости // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: Сб. науч. тр. – Макеевка: МакНИИ, 2001. –
С. 271-277. Кравченко Н.М. Пути выхода горнорабочих и движения горноспасателей при пожарах в угольных шахтах // Пожежна безпека - 2001: Труды Пятой научно-практической конференции. – Львов: ЛИПБ, 2001. – С. 206-208. Пашковский П.С., Кравченко Н.М. Влияние различных источников тяги на воздухораспределение в горных выработках // Науковий вісник УкрНДІПБ МВС України. – 2002. – №1 (5). – С. 161-165. Кравченко Н.М. Решение задач рудничной вентиляции в нормальных и аварийных условиях // Уголь Украины. – 2002. – № 6. – С. 34-38. Пашковский П.С., Кравченко Н.М. О возможности образования встречных потоков газов при их выделении в горные выработки // Науковий вісник УкрНДІПБ МВС України. – 2002. – №2 (6). – С. 66-72. Пашковский П.С. Кравченко Н.М. Угроза проникновения пожарных газов навстречу свежей струе воздуха в выработках // Уголь Украины. – 2003. – № 1. – С. 54-56. Кравченко М.В., Кравченко Н.М. Опыт внедрения программного комплекса «Вентиляция шахт» // Уголь Украины. – 2003. – № 2. – С. 26-28. Кравченко Н.М. Расчет параметров встречных потоков газов в сети горных выработок шахт // Совершенствование технологии, механизации и организации строительства и эксплуатации горнодобывающих предприятий и пути повышения качества подготовки специалистов: Сб. науч. статей. – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2004. – С. 199-202.
Особистий внесок дисертанта у публікаціях із свівавторами: [1] – оптимізація алгоритму розв’язування задачі розподілення повітря у вентиляційній мережі з використанням спискових структур; [2] – запропоновано апроксимацію напірної характеристики джерела тяги кубічними сплайнами та графічний метод визначення параметрів роботи вентиляторної установки, які забезпечують потрібні значення депресії та витрати повітря, вибрані та реалізовані в програмному забезпеченні різні методи розрахунку аеродинамічного опору гірничої виробки; [3] – реалізовані у програмному комплексі «Вентиляція шахт» методи розв’язування задач провітрювання за нормальних і аварійних умов; [7] – розроблено математичну модель руху повітря у виробці за умов взаємодії різних джерел тяги; [9] – розроблено математичну модель поширення динамічно активних газів у виробках шахт, одержані аналітичні залежності концентрацій та швидкостей потоку від поздовжніх та поперечних координат, визначені умови формування зустрічного газового шлейфу та його параметри; [10] – отримані аналітичні залежності температури та швидкості потоку від поздовжніх та поперечних координат, визначені умови утворення зустрічного шлейфу пожежних газів та його параметри; [11] – проведено порівняльний аналіз програмних засобів, що використують в гірничорудній промисловості. Описані можливості та методи розв’язування задач у програмному комплексі «Вентиляція шахт». Показані переваги використання цього програмного комплексу. |
