БЕЗОПАСНОСТЬ


УДК 622.411.332:661.92:622.812.001.1 © И.Е. Колесниченко, В.Б. Артемьев, Е.А. Колесниченко, В.Г. Черечукин, Е.И. Любомищенко, 2018

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь № 5-2018 /1106/

 

Название

Горная аэродинамика: физико-химические закономерности и принципы

 

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-5-58-64

 

Авторы

Колесниченко И.Е., доктор техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Строительство и техносферная безопасность» Шахтинского института (филиала) ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова», 346527, г. Шахты, Россия, тел.: +7 (8636) 22-75-49, e-mail: kolesnichenko-igor@rambler.ru

Артемьев В.Б., доктор техн. наук, профессор кафедры «Безопасности и экологии горного производства» Горного института НИТУ «МИСиС», заместитель генерального директора – директор по производственным операциям АО «СУЭК», 115054, г. Москва, Россия, e-mail: pr_artem@suek.ru

Колесниченко Е.А., доктор техн. наук, профессор кафедры «Строительство и техносферная безопасность» Шахтинского института (филиала) ФГБОУ ВПО «ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова», 346527, г. Шахты, Россия, e-mail: kolesnichenko-2718@rambler.ru

Черечукин В.Г., заместитель главного инженера ФГУП «ВГСЧ», 109548, г. Москва, Россия, тел.: +7 (945) 179-98-91, e-mail: vgvgsch@yandex.ru

Любомищенко Е.И., канд. техн. наук, доцент кафедры «Строительство и техносферная безопасность» Шахтинского института (филиала) ФГБОУ ВПО «ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова», 346527, г. Шахты, Россия, е-mail: katya87lk@mail.ru

 

Аннотация

Статья посвящена проблемам обеспечения метанопылевой безопасности в горных выработках. Объектом анализа были приняты монография и ряд учебных пособий, в которых сформированы основные постулаты концепции. Показано, что научные допущения в концепции, принятые в средине прошлого века, нуждаются в корректировке в соответствии с фундаментальными законами физики и химии. К основным допущениям относятся принятие гидравлического уравнение Д. Бернулли для элементарной струйки жидкости и выход летучих веществ. Приведены рекомендуемые определения горной аэродинамики вентиляции. Дана молярная характеристика метана и угольной пыли. Показано участие горючих элементов метана и органической части угольной пыли в химических процессах возгорания и взрыва в шахтной атмосфере. Приведены параметры воздухопроводов, которые влияют на метанобезопасность. Предложена концепция физического механизма движения воздуха в ограниченном пространстве горных выработок и вентиляционных труб. Показано, что основным движителем воздуха является создание неравновесного состояния из-за разности удельной плотности в выработке. Перемещение воздуха осуществляется в результате процессов диффузии. Впервые приведены теоретически установленные и экспериментально доказанные закономерности изменения избыточного и динамического давления в воздухопроводе. Показано, что уменьшение избыточного давления в воздухопроводе является результатом уменьшения плотности воздуха при диффузии. Предложенная концепция показывает, что опасной является не объёмная, а молярная концентрация, которая отличается от объёмной.

Иллюстрации:

Рис. 1. Изменение избыточного Ризб и динамического Рдин давления в вентиляционной трубе

Рис. 2. Экспериментальная модель для измерения давления воздуха: 1 – вентилятор; 2 - вентиляционная труба; 3 – тупиковая выработка, 4, 5 – отверстия для измерения избыточного и динамического давления

Рис. 3. Изменение избыточного 1, 3 и динамического 2, 4 давления воздуха в вентиляционной трубе на модели (см. рис. 2): 1, 2 – при работе вентилятора №1; 3, 4 – при работе вентилятора №2

 

Ключевые слова

Горная аэродинамика, вентиляция, метанобезопасность, плотность воздуха, концепция, молекулярный состав, молярная концентрация, избыточное давление, динамическое давление, ограниченный поток, изолированная система, неравновесная среда, диффузия, сжимаемость воздуха, пограничные слои.

 

Список литературы

1. Комаров В.Б., Килькеев Ш.Х. Рудничная вентиляция. М.: Недра, 1969. 416 с.

2. Абрамов Ф.А. Рудничная аэрогазодинамика. М.: Недра, 1972. 274 с.

3. Ушаков К.З., Бурчаков А.С., Медведев И.И. Рудничная аэрология. М.: Недра, 1978. 440 с.

4. Рудничная вентиляция: Справочник / Н.Ф. Гращенков, А.Э. Петросян, М.А. Фролов и др. М.: Недра, 1988. 440 с.

5. Кирин К.Ф., Диколенко Е.Я., Ушаков К.З. Аэрология подземных сооружений (при строительстве). Липецк: Липецкое издательство, 2000. 456 с.

6. Гидравлика: Учебник для вузов. 4-е изд. доп. и переаб. Л.: Энергоиздат. Ленингр. отделение, 1982. 672 с.

7. Правила безопасности в угольных шахтах. Утв. 31.12.2013 г. №30961 (с изменениями на 22 июня 2016 г.).

8. Инструкция по борьбе с пылью в угольных шахтах. Утв. 14.10.2014 г. №462.

9. Влияние примесей шахтных горючих газов на взрывоопасность угольных аэрозолей / С. Калякин, В. Костенко, Е. Завьялова, Л. Штрох / Aktualne problemy zwalczania zagroźeń górniczych: II konferencja naukowo-techniczna, 7-9 list. 2012. Brenna, 2012. С. 176-184.

10. Cybulski Krzysztof. Zagrozenie wybuchem pylu weglowego oraz ocena skutecznosci dzialan profilaktycznych w polskich kopalniach wegla kamiennego. Pr. nauk. Gl. inst. gor. 2005, N 864, С. 1-236.

11. Cashdollar Kenneth L., Sapko Michael J., Weiss Eric S. Hertzberg Martin.
Laboratory and mine dust explosion research at the bureau of mines. Ind. Dust Explos.: Symp., Pittsburgh, Pa, 10-13 June, 1986. Philadelphia (
Ра). 1987, P. 107-123.

12. Gururajan V.S., Wall T.F., Gupta R.P., Truelove J S. Mechanisms for the ignition of pulverized coal particles // Combust and Flame. 1990. Vol.81. N 2. P. 119-132.

13. Sobala J. Evaluation of the explosibility degree of coal dust // Arch. combust. 1987. Vol. 7. N 1-2. P. 165-173.

14. Колесниченко Е.А., Артемьев В.Б., Колесниченко И.Е. Внезапные выбросы метана: теоретические основы. М.: Издательство «Горное дело» ООО «Киммерийский центр», 2013. 232 с. (библиотека горного инженера. Т.9. «Рудничная аэрология». Кн. 6).

15. Метанопылевая опасность рудничной атмосферы / И.Е. Колесниченко, В.Б. Артемьев, Е.А. Колесниченко, Е.И. Любомищенко // Уголь. 2017. №9. С. 26-31. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/092017.pdf (дата обращения: 15.04.2018).

16. Матвеев А.Н. Молекулярная физика: Учебное пособие. 4-е изд., стер. СПб.: Издательство «Лань», 2010. 368 с.

17. Кухлинг Х. Справочник по физике: Пер. с нем. М.: Мир, 1982. 520 с.

 

Свежий выпуск
Партнеры