МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ВЫХОДА ВОЗДУШНЫХ МАСС ИЗ ВЫРАБОТАННЫХ ПРОСТРАНСТВ РУДНИКА ПОСЛЕ ОСТАНОВКИ ИЛИ РЕВЕРСИРОВАНИЯ ИСТОЧНИКА ТЯГИ НАГНЕТАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ
Рассмотрены вопросы прогнозирования газовой обстановки в руднике в аварийном режиме проветривания, связанном с отключением или реверсированием нагнетающего вентилятора. Проведена аналитическая оценка величины расхода и времени истечения застойного воздуха из выработанного пространства после прекращения работы источника тяги. Разработана феноменологическая модель нестационарного движения потоков сжимаемой воздушной среды по рудничной сети на основе уравнений Кирхгофа с поправками на инерционность и сжимаемость воздуха в сопряжениях горных выработок. Расчетным путем смоделирована динамика переходных вентиляционных процессов на упрощенной сети рудника после изменения режима работы вентилятора. Показано, что после его остановки расходы воздуха уменьшаются линейно, что согласуется с результатами аналитических исследований, а после реверсирования выход на стационарный режим обратного проветривания происходит асимптотически, и значительно дольше. На основе анализа сетевых моделей нестационарного воздухораспределения различного уровня сложности сделан вывод об оптимальности феноменологического подхода, позволяющего получать результаты приемлемой точности без значительного увеличения вычислительной ресурсоемкости.
Исследования выполнены при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований в рамках проекта № 17-45-590973 р_а «Разработка методов прогнозирования, профилактики и борьбы с аварийными нарушениями проветривания горнодобывающих предприятий».
Ключевые слова
Главная вентиляционная установка, реверсирование, выработанное пространство, нестационарное воздухораспределение, сжимаемость, инерционность, аэродинамическое сопротивление, атмосферное давление.
Номер: 11
Год: 2017
ISBN:
UDK: 622.411
DOI: 10.25018/0236-1493-2017-11-0-76-81
Авторы: Казаков Б. П., Шалимов А. В.
Информация об авторах: Казаков Борис Петрович — доктор технических наук,
профессор, главный научный сотрудник,
e-mail: aero_kaz@mi-perm.ru,
Шалимов Андрей Владимирович — доктор технических наук,
ведущий научный сотрудник, e-mail: shalimovav@mail.ru,
Горный институт
Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН.
Библиографический список: 1. Кошель А. В., Исаевич А. Г. Оценка возможности применения нагнетательного способа проветривания на калийных рудниках // Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горношахтного и нефтепромыслового оборудования. - 2016. - № 1. - С. 218-223.
2. Шалимов А. В. Численное моделирование газовоздушных потоков в экстремальных ситуациях и аварийных режимов проветривания рудников и шахт // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2011. - № 6. - С. 84-92.
3. Меренков А. П., Хасилев М. Ю. Теория гидравлических цепей. - М., 1985. - С. 279.
4. Казаков Б. П., Шалимов А. В. Сравнительный анализ методов расчета воздухораспределения в рудничных вентиляционных сетях // Горное эхо. Вестник Горного института УрО РАН. - 2009. - № 1 (35). - С. 17-20.
5. Шалимов А. В. Адаптация метода узловых давлений к расчетам воздухораспределения в рудничных вентиляционных сетях // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. - 2011. - № 1. - С. 95-101.
6. Cross H. Analysis of flow in networks of conduits or conductors // Engineering Experiment Station, University of Illinois. - 1936. - P. 38.
7. Todini E., Pilati S. A gradient method for the analysis of pipe networks // International Conference on Computer Applications for Water Supply and Distribution, Leicester Polytechnic, UK, September 8-10. - 1987.
8. Амосов А. А., Дубинский Ю. А., Копченова Н. В. Вычислительные методы для инженеров. - М.: Высшая школа. - 1994. - 544 с.
9. Круглов Ю. В., Левин Л. Ю., Зайцев А. В. Моделирование переходных процессов в вентиляционных сетях подземных рудников // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2011. - № 5. - С. 100-108.
10. Patankar S. V. Numerical heat transfer and fluid flow. - Taylor and Francis. - 1981. - P. 196.
11. Постникова Ю. М. Влияние выработанных пространств на вентиляцию рудников в переходный период аварийной вентиляции // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2011. - № 3. - С. 206-209.
12. Wang S., Liu B., Liu S. Computer Simulation of Unsteady Airflow Processes in Mine Venilation Networks // Journal of liaoning technical university (natural science edition). - 2000. - 05. - P. 21-29.
13. Лискова М. Ю. Влияние выработанных пространств на воздухораспределение при включении гву после ее длительной остановки // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. - 2013. - № 2. - С. 51-56.