Ученые Инженерной школы новых производственных технологий совместно с коллегами из других вузов разработали новые подходы к созданию трехмерных моделей вентиляционных сетей подземных угольных шахт. В отличие от стандартных схем построения систем, основанных на двухмерной проекции, они дают возможность учитывать пространственные особенности формирования воздушных потоков. Такой подход позволит снизить риски возникновения подземных пожаров и взрывов метана угольных пластов за счет более качественного использования средств вентиляции в шахтах. В научную группу, кроме политехников, вошли ученые университетов Москвы, Владикавказа, Красноярска, Нижнего Новгорода. Результаты исследования опубликованы в журнале «Fire» (Q1; IF:2,726).
Добыча угля в шахте сопровождается выделением метана — горючего газа, который является существенной угрозой для безопасной разработки угольных пластов. В целях противопожарной безопасности необходимо контролировать концентрацию метана и удалять его с помощью больших объемов воздуха, подаваемого системой вентиляции. При этом параметры сети горных выработок должны быть оптимальными, для того чтобы воздушный поток в достаточном объеме поступал в нужную точку подземной шахтной сети. Для этого существуют различные методики расчета, основанные на двухмерной модели.
Специалисты Томского политеха и их коллеги предложили трехмерную модель расчета. Она будет давать более точные результаты и позволит более надежно разбавлять метан, поступающий из источников его выделения, с последующим отводом исходящей струей воздуха. Исследователи использовали данные шахты Садкинского угольного месторождения (Ростовская область): длину участков и коридоров, расположение узлов контроля и другие параметры. Также в рамках исследования были проведены комплексный анализ и оценка газодинамических процессов в вентиляционной сети шахты.
Особенность подхода к составлению усовершенствованной методики расчета заключается в рассмотрении фронтальной проекции (вид спереди) объемной модели участков вентиляционной сети. Сочетание различных проекций позволяет исследовать объемную модель вентиляционной сети. Это дает возможность улучшить качество управления проветриванием на «газовых шахтах».
«В ходе исследования было установлено, что на устойчивость газовзрывобезопасности и воздухоснабжения угольных шахт значительное влияние оказывают диагональные соединения. Они имеют свои особенности и по-разному влияют на распределение потоков воздуха и выбросы метана в горных выработках, влияя на пожарную безопасность в целом. Поэтому построение сферической схемы вентиляционной сети с использованием проекций поверхности отклика позволит улучшить научные представления об управлении аэрогазовым режимом на выемочном участке», — отмечает доцент отделения материаловедения Никита Мартюшев.
Разработанная на основании результатов исследования модель может использоваться при проектировании эффективных схем проветривания угольных шахт. Также она помогает определить правильное размещение датчиков для регистрации концентрации метана в воздушных потоках. Это позволит обезопасить жизнь горняков при подземной добыче угля — минимизировать возможность возникновения пожаров.
Модель является универсальной. Она может быть использована для расчета параметров при разработке разных угольных и газовых месторождений.
Информация предоставлена пресс-службой Томского политехнического университета
Источник фото: ria.ru
