Підвищення ефективності вентиляції рудників Кривбасу з аероактивними зонами обвалення

Abstract

У дисертаційній роботі здійснено вирішення актуальної наукової задачі під- вищення ефективності вентиляції рудників з аероактивними зонами обвалення. Розроблена і теоретично обґрунтована математична модель формалізованого опису процесу фільтрації в аеродинамічно активних зонах обвалення, що відрізня- ється від відомих тим, що враховує зміни турбулентних характеристик пористого середовища та дозволяє визначати її основні аеродинамічні параметри. Встановлені основні закономірності фільтраційного руху повітря через ае- родинамічно активні зони обвалення рудників Кривбасу при прямолінійно- паралельному і плоскорадіальному потоках, з урахуванням властивостей пори- стого середовища та режиму руху газу в ньому. На підставі експериментальних досліджень отримано характеристики по- ристих середовищ з різним гранулометричним складом, що дозволяють прогно- зувати режим фільтрації в зоні обвалення. Визначено значення коефіцієнта тур- булентної проникності для різних класів крупності зруйнованих гірських порід. Розроблені способи підвищення ефективності вентиляції рудників Кривба- су з аероактивними зонами обвалень. Результати роботи впроваджені при розробці “Керівництва з комплексного обстеження вентиляції шахт, інших підземних об'єктів і підвищенню ефектив- ності провітрювання ” (НАОП-2014).

дачи повышения эффективности вентиляции рудников с аэроактивными зонами обрушений, которое заключается в установлении закономерностей процесса фильтрации утечек воздуха через зоны обрушений рудников Кривбасса, с учетом свойств пористой среды и режима движения газа в ней, позволяющих прогнози- ровать величину утечек воздуха в обрушенных зонах и разрабатывать на их ос- нове мероприятия, направленные на повышающие эффективность проветрива- ния горных выработок железорудных шахт. Изучены особенности формирования фильтрационных потоков в зонах обрушения рудников Кривбасса. Обоснована физическая модель-схема одномерных фильтрационных потоков при устано- вившихся и неустановившихся режимах движения позволяющая обеспечить аде- кватное математическое описание процесса миграции флюидов в обрушенном массиве горных пород. На основании выполненных теоретических исследований предложены ма- тематические модели процесса фильтрации воздуха в аэродинамически актив- ных зонах обрушения горных пород, позволяющие с учетом общей теории движения газов в пористых средах, сформулировать закономерности происхо- дящих явлений взаимодействия фильтрационных потоков с поровым простран- ством обрушенной породы. В результате экспериментальных исследований получены характеристики пористых сред с различным гранулометрическим составом, позволяющие про- гнозировать режим фильтрации в зоне обрушения. Определены значения коэф- фициента турбулентной проницаемости для различных классов крупности раз- рушенных горных пород. Получены зависимости коэффициента турбулентной проницаемости от физических свойств разрушенных горных пород и основных аэродинамических параметров, позволяющие с достаточной для инженерных расчетов точностью определять количественные характеристики фильтрацион- ных течений в зонах обрушений. Разработан метод определения общего показателя режима движения воз- духа в вентиляционных системах рудников, позволяющий учитывать режим фильтрации воздуха через зону обрушения, повысить достоверность и надеж- ность проектных вентиляционных параметров. Для снижения интенсивности процесса фильтрации воздуха в зоне обру- шения разработан способ создания «нулевой» зоны перепада давлений между горными выработками и поверхностью. Разработан способ снижения прони- цаемости зоны обрушения горных пород путем введения в зону обрушения глинистого раствора, обеспечивающего адсорбционное взаимодействия частиц раствора со скелетом породы, коагуляцию и структурообразование соединений раствора и «застревание» частиц и агрегатов в порах породы. Выполненные в диссертационной работе теоретические и эксперименталь- ные исследования внедрены при разработке «Руководства по комплексному об- следованию вентиляции шахт, других подземных объектов и повышению эф- фективности проветривания» (НАОП-2014).

The thesis work implemented the solution of actual scientific problem of increasing the efficiency of the ventilation of mines with areactivity areas of collapse. Designed and theoretically based mathematical model is a formalized description of the filtration process in an aerodynamically active zones of collapse that is different is from the known fact that change takes into account the turbulent characteristics of the porous medium and to determine its basic aerodynamic parameters. The main regularities of filtration of air movement through the AE-nodename core collapse Krivbass mines in a straight line-parallel and plane-radial flow, based on the properties of time-grained environment and mode of gas movement in it. On the basis of experimental studies the obtained characteristics in ristech environments with different granulometric composition, which allows foresight to misiowaty filtering mode in the zone of collapse. Determined the value of the coefficient round-bulence permeability for different classes of size of broken rocks. Developed methods to increase efficiency of ventilation of mines Krivbass euroactive with areas of collapse. The results have been implemented in the development of the “Guidelines for comprehensive inspection of the ventilation of mines and other underground facilities and to increase the efficiency of ventilation ” (VIA-2014).