Алгоритм выявления ветвей-диагоналей в шахтных вентиляционных системах для обеспечения безопасности труда

Проблема охраны труда в горной промышленности решается, в первую очередь, путем обеспечения надежности и эффективности функционирования (НЭФ) шахтных вентиляционных систем (ШВС). На первом этапе повышения НЭФ ШВС применяется рациональная тактика восстановления работоспособности системы без корректировки ее базового варианта. В рамках задачи разработки метода выбора мероприятий, обеспечивающих рациональную тактику устранения текущих отказов системы, необходимо сформулировать т.н. тактические правила. Исходной информацией при применениии тактических правил являются список кодов отказов потребителей воздуха и матрица ветвей-диагоналей. Они должны быть сформированы на основе анализа надежности и эффективности базового варианта ШВС при имитационном моделировании процесса его функционирования. Разработан алгоритм выявления запрещенного по Правилам безопасности (ПБ) последовательного проветривания потребителей (т.н. их «загрязнения») и выбора ветвей-диагоналей и ветвей-утечек. Он основан на динамической иерархической сегментации ШВС по прохождению как свежей, так и исходящей струй. Результатом выполнения алгоритма является построение матрицы, содержащей номера ветвей-диагоналей и ветвей-утечек. В силу динамики ШВС выявление ветвей-диагоналей и ветвей-утечек выполняется динамически на основе расчета воздухораспределения в момент наступления очередного отказа. Это позволяет при выборе рациональной тактики восстановления работоспособности ШВС реализовать динамическое оптимальное регулирование воздухораспределения. Результатом повышения восстанавливаемости ШВС является как улучшение безопасности горного производства по фактору вентиляции, так и обеспечение комфортных условий труда шахтеров.

Ушаков В. К. Алгоритм выявления ветвей-диагоналей в шахтных вентиляционных системах для обеспечения безопасности труда // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2020. – № 12. – С. 147–155. DOI: 10.25018/0236-1493-202012-0-147-155.

Ушаков Владимир Кимович — д-р техн. наук, профессор, НИТУ «МИСиС», e-mail: vk.ushakov@misis.ru.

1. Пучков Л. А., Каледина Н. О. Кобылкин С. С. Естественнонаучный анализ рисков развития кризисных процессов // Горный журнал. — 2015. — № 5. — С. 4—7.

2. Скопинцева О. В., Баловцев С. В. Оценка влияния аэродинамического старения выработок на аэрологические риски на угольных шахтах // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 6-1. — С. 74–83. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-61-0-74-83.

3. Баловцев С. В. Оценка аэрологического риска аварий на выемочных участках угольных шахт, опасных по взрывам газа и пыли // Горный журнал. — 2015. — № 5. — С. 91— 93. DOI: 10.17580/gzh.2015.05.19.

4. Скопинцева О. В., Вертинский А. С., Иляхин С. В., Савельев Д. И., Прокопович А. Ю. Обоснование рациональных параметров обеспыливающей обработки угольного массива в шахтах // Горный журнал. — 2014. — № 5. — С. 17—20.

5. Ушаков В. К. Анализ затрат на создание и эксплуатацию шахтных вентиляционных систем с целью повышения безопасности труда // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — № 6. — С. 214—221. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-6-0214-221.

6. Пучков Л. А., Каледина Н. О. Кобылкин С. С. Системные решения обеспечения метанобезопаности угольных шахт // Горный журнал. — 2014. — № 5. — С. 12—16.

7. Rodriguez-Diaz O.-O., Novella-Rodriguez D. F., Witrant E., Franco-Mejia E. Control strategies for ventilation networks in small-scale mines using an experimental benchmark // Asian Journal of Control. 2020. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/asjc.2394. DOI: 10.1002/asjc.2394.

8. Pei X., Wang, K, Jiang S., Wu Z., Shao H. Experimental study on ventilation supply–demand matching to dispense the stope gas disaster risk of coal mines // Geomatics, Natural Hazards and Risk. 2020. Vol. 11. Pp. 1299—1318. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/1 9475705.2020.1788172. DOI: 10.1080/19475705.2020.1788172.

9. Mishra D. P., Panigrahi D. C., Kumar P., Kumar A., Sinha P. K. Assessment of relative impacts of various geo-mining factors on methane dispersion for safety in gassy underground coal mines: an artificial neural networks approach // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2020. Vol. 150. No 119392. https://link.springer.com/article/10.1007/s00521-020-04974-9. DOI: 10.1007/s00521-020-04974-9.

10. El-Nagdy K. A. Stability of multiple fans in mine ventilation networks // International Journal of Mining Science and Technology. 2013. Vol. 23. No 4. Pp. 569—571. DOI: 10.1016/j. ijmst.2013.07.016

11. Batugin A. S., Kobylkin A. S., Musina V. R. Effect of geodynamic setting on spontaneous combustion of coal waste dumps // Eurasian Mining. 2019. No 2. Pp. 64—69. DOI: 10.17580/ em.2019.02.14.

12. Коликов К. С., Каледина Н. О., Кобылкин С. С. Кафедра «Безопасность и экология горного производства»: прошлое, настоящее и будущее // Горный журнал. — 2018. — № 3. — С. 15—26. DOI: 10.17580/gzh.2018.03.04.

13. Шкундин С. З., Петров А. Г., Лупий М. Г., Вановский В. В., Танцов П. Н. Программный комплекс динамического расчета воздухораспределения для угольных шахт // Уголь. — 2017. — № 12. — С. 32—34.

14. Dziurzynski W., Krach A., Palka T. A reliable method of completing and compensating the results of measurements of flow parametres in a network of headings // Archives of Mining Sciences. 2015. Vol. 60. No 1. Pp. 3—24.

15. Brickey A. J., Lopes T. V. F. Incorporation Ventilation into Production Scheduling / Proceedings of the 16th North American Mine Ventilation Symposium, June 17—22, 2017. Pp. 2-23—2-28.

16. Castilla-Gomez J., Herrera-Herbert J., Campillos-Prieto A. Modelling and optimization of a ventilation network in underground mines // 15th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2015. Conference Proceedings. 2015, Book 1, Vol. 3. Pр. 469—475.

17. Ушаков В. К. Динамическая иерархическая сегментация шахтных вентиляционных систем при моделировании способов повышения аэрологической безопасности труда // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 12. — С. 76—85. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-12-0-76-85.

18. Landry M. J. The coset construction for non-equilibrium systems. JHEP 07, 200 (2020) DOI: 10.1007 / JHEP07(2020)200 [arXiv:1912.12301[hep-th]].

19. Landry M. J. Dynamical chemistry: non-equilibrium effective actions for reactive fluids. [arXiv:2006.13220[hep-th]].