Анотація до роботи:

Грядущий В.Б. Розробка способу підвищення вибухобезпеки на сполученнях лав з вентиляційними виробками при стовповій системі відпрацювання. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.26.01. – “Охорона праці”. - Державний Макіївський науково-дослідний інститут з безпеки робіт у гірничій промисловості, Макіївка, 2008.

Дисертацію присвячено вирішенню важливої наукової проблеми керування газовим режимом на сполученнях очисних вибоїв з вентиляційними виробками при стовповій системі розробки.

Виконано аналіз існуючих способів і засобів запобігання загазуванню, спалахам і вибухам метану в тупиковій частині вентиляційної виробки, що погашається, і на її сполученні з лавою, визначено їх ефективність. Показано, що формування місцевих і шарових скупчень метану в тупику погашення вентиляційної виробки і на її сполученні з лавою визначається швидкостями руху повітря, величиною витоків повітря через вироблений простір і газовиділенням у ньому.

Показано, що формування місцевих і шарових скупчень метану в тупику погашення вентиляційної виробки і на її сполученні з лавою визначається швидкостями руху повітря в тупику і його довжиною, величиною витоків повітря через вироблений простір і газовиділенням у ньому.

Розроблена дискретна імітаційна модель для дослідження закономірностей формування вибухонебезпечних об’ємів газового середовища, розподілу концентрації метану по перерізу та довжині тупикової частини вентиляційної виробки і на її сполученні з очисним вибоєм.

Установлено, що витоки повітря з виробленого простору біля межі з бічною поверхнею тупикової частини виробки, що погашається, розшаровуються за рівнем концентрації метану і зосереджено надходять у тупик, що погашається, у вигляді струминного витікання з параболічною траєкторією. Вперше розроблено програму “Газовий режим тупика” і керівництво користувача.

Обґрунтовано спосіб дегазації тупикової частини вентиляційної виробки за рахунок низьконапірної ежекції, розроблено і випробувано експериментальний зразок вентилятор-ежекторної установки (ВЕУ), визначено його раціональні аеродинамічні параметри та сфера застосування.

Розроблено математичну модель включення вентилятор-ежекторної установки у вентиляційну мережу шахти для розрахунків на ПЕОМ повітророзподілу по виробках без втрати точності.

Установлено вплив роботи та продуктивності вентилятор-ежекторної установки, витоків повітря крізь нещільності в трубопроводі і коефіцієнта ежекції на аеродинамічні параметри виїмкових дільниць і очисних вибоїв.

Виведено залежність для визначення мінімальної кількості повітря, яку слід подавати на виїмкову дільницю з урахуванням газовідсмоктування з тупика погашення.

Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, у якій на підставі аналізу умов утворення місцевих скупчень метану на сполученні лави з вентиляційною виробкою і у тупику її погашення надано рішення актуального науково-технічного завдання забезпечення безпеки робіт при прогресивній стовповій системі відпрацювання і зворотноструминній схемі провітрювання, найширше застосовуваної на шахтах України. Робота базується на основі аналізу шахтних досліджень, розрахунків і теоретичних розробок.

Результати досліджень дозволили зробити такі висновки та рекомендації:

1. Подальшого розвитку дістали уявлення про механізм надходження метану та витоків повітря, що проходять по виробленому простору, у тупикову частину вентиляційної виробки, що погашається, і формування в ній газової обстановки в результаті ранжирування потоків за концентрацією метану.

2. Визначені закономірності формування полів концентрації метану в тупику погашення залежно від газовиділення з виробленого простору, кількості повітря і швидкості його руху.

3. Існуючі способи підвищення вибухобезпеки лав на сполученні з вентиляційними виробками мають ряд недоліків, що часто є причиною загазування виробок, спалахів і вибухів метану.

4. Удосконалено математичну модель процесів масопереносу в тупику погашення вентиляційної виробки на сполученні з очисним вибоєм і програмне забезпечення, яке реалізує цю модель, що дозволяє визначати можливість формування, розміри вибухонебезпечного об’єму газового середовища в тупику погашення, у вікні лави і у вентиляційному штреку залежно від конструкції сполучення лави з тупиком, зміни довжини тупика в процесі технологічного циклу, розташування і величини аеродинамічного опору захисної перемички, продуктивності і розташування дегазаційного трубопроводу.

5. Вперше обґрунтовано можливість і ефективність використання низьконапірної ежекції, забезпечуваної вентилятором місцевого провітрювання, розроблення вентилятор-ежекторної установки і застосування її для дегазації тупикової частини вентиляційної виробки, що погашається.

6. На основі моделювання розподілу газових потоків і концентрації метану в об’ємі тупикової виробки, результатів експериментальних робіт і шахтних спостережень розроблено ефективні параметри способу підвищення вибухобезпеки на сполученнях лав з вентиляційними виробками у разі стовпової системи розробки за допомогою вентилятор-ежекторної установки.

7. Розроблено і випробувано експериментальний зразок ежектора, що пройшов успішні випробування на аеродинамічному стенді в лабораторії шахтних вентиляторних установок ВАТ НДІГМ ім. М.М. Федорова.

8. Визначено область і умови застосування вентилятор-ежекторної установки для підвищення вибухобезпеки на сполученнях лав з вентиляційними виробками.

9. Розроблено принципову схему і методику розрахунку на ПЕОМ впливу роботи вентилятор-ежекторної установки на аеродинамічні параметри провітрювання виїмкових дільниць. На прикладі двох діючих шахт (ВК “Шахта “Краснолиманська” і шахта ім. О.Г. Стаханова) показано, що величина коефіцієнта ежекції і витоків повітря через стики нагнітального трубопроводу не роблять істотного впливу на витрату повітря в лаві. При цьому експериментально визначено мінімально необхідну витрату повітря для провітрювання лави у разі використання вентилятор-ежекторної установки.

10. Результати теоретичних і експериментальних досліджень буде використано під час розроблення “Технологічних схем дегазації тупикової частини вентиляційних виробок, які погашаються”.

Публікації автора:

1. Грядущий В. Б. Анализ методов и средств дегазации угольных шахт и пути их совершенствования / В.Б. Грядущий // Проблеми експлуатації обладнання шахтних стаціонарних установок : Зб. наукових праць НДІГМ ім. М.М. Федорова : Вип. 99. – Донецьк, 2004. - С. 244-258.

2. Грядущий Б. А. Корреляционно-статический метод построения дегазационных систем метанообильных шахт / Б. А. Грядущий, В. Б. Грядущий, Н. А. Алиев, А. Е. Исаев // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах : Сб. научных трудов. – Макеевка, 2005. - С. 149-156.

3. Грядущий В. Б. Существующие средства и способы предотвращения вспышек метана в тупиках погашаемых вентиляционных выработок и их эффективность / В. Б. Грядущий // Проблеми експлуатації обладнання шахтних стаціонарних установок : Зб. наукових праць НДІГМ ім. М.М. Федорова : Донецьк, 2005. - С. 206-212.

4. Грядущий В. Б. Предотвращение взрывов и вспышек метана в тупиках погашения вентиляционных выработок / В. Б. Грядущий, Е. Я. Самойленко // Уголь Украины. - 2006. - № 3. - С. 36-38.

5. Грядущий В. Б. Исследование газового режима тупиковой части погашаемой вентиляционной выработки при работе газоотсасывающего трубопровода / В. Б. Грядущий, А. В. Ревякин // Проблеми експлуатації обладнання шахтних стаціонарних установок : Зб. наукових праць НДІГМ ім. М.М. Федорова : Вип. 100. – Донецьк, 2006. - С. 95-102.

6. Грядущий В. Б. Исследования влияния работы вентилятор-эжекторной установки (ВЭУ) на аэродинамические параметры проветривания выемочных участков / В. Б. Грядущий, Н. В. Карнаух, Е. Я. Самойленко // Проблеми експлуатації обладнання шахтних стаціонарних установок : Зб. наукових праць НДІГМ ім. М.М. Федорова : Вип. 100. – Донецьк, 2006. - С.84-95.

7. Грядущий В.Б., Золотухін І.Є. Науковий твір "Спосіб дегазації тупикової частини вентиляційної виробки, що погашається, за допомогою вентилятор-ежекторної установки" / Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір № 23634 від 01.02.08.

8. Грядущий В. Б. Применение турбулизаторов воздуха для борьбы с местными скоплениями метана и улучшения климатических условий в горных выработках / В. Б. Грядущий, П. П. Шведик, Н. В. Карнаух, Е. Я. Самойленко // Проблемы разработки угольных месторождений Украины : Работы ДонУГИ. – Донецк : ООО "Алан", 2005. - С. 79-85.

9. Грядущий В. Б. Дегазация тупиковой части вентиляционной выработки при помощи вентилятор-эжекторной установки / В. Б. Грядущий // Современные технологии и оборудование для добычи угля подземным способом. : междунар. конф. : тезисы докладов. - Донецк : ООО "Вега-Принт", 2006. - С. 52-53.

Особистий внесок автора у роботи, опубліковані у співавторстві:

[2] - огляд, постановка задач, збір даних і аналіз результатів, розробка кореляційно-статистичного методу оцінки дегазаційних систем;

[4] - постановка задачі, збір і аналіз даних стосовно загазування виробок, спалахів і вибухів метану, їх причин та заходів запобігання;

[5] - розробка математичної моделі процесів масоперенесення у тупику погашення вентиляційної виробки та на її сполученні з очисним вибоєм;

[6] - постановка задачі, розробка математичної моделі підключення вентилятор-ежекторної установки (ВЕУ) до вентиляційної мережі шахти, визначення впливу її роботи на аеродинамічні параметри виїмкової дільниці залежно від подачі ВМП, витоків повітря через трубопровід, коефіцієнта ежекції;

[7] - запропонована аеродинамічна схема, визначені геометричні розміри ежектора, потрібного для роботи в складі вентилятор-ежекторної установки, участь у заводських стендових випробуваннях;

[8] - аналіз газових умов у тупику вентиляційної виробки, яка погашається, і способів їх нормалізації.