Смоланов С. М. Розвиток наукових основ ліквідації складних підземних пожеж у вугільних шахтах методами вентиляційного впливу

Об'єкт дослідження - процеси ліквідації складних підземних пожеж у вугільних шахтах методами вентиляційного впливу. Мета роботи - встановлення закономірностей теплових та аерогазодинамічних процесів, що протікають в ізольованих пожежних дільницях шахти при гасінні пожеж та розробка методів вентиляційного впливу для підвищення ефективності ліквідації складних підземних пожеж. Методи дослідження: аналіз існуючих літературних джерел і узагальнення науково-технічних досягнень в області ліквідації складних підземних аварій у вугільних шахтах - при виборі та обґрунтуванні напрямку досліджень; математичне моделювання, з використанням основних законів термодинаміки, тепломасопереносу і рудничної аерології; імітаційне моделювання процесів розподілу газоповітряних мас і теплоти на дільницях вентиляції шахт, ізольованих від загальшахтної вентиляційної мережі; експериментальні дослідження факторів, що визначають вентиляційний і тепловий режим аварійних дільниць - при проведенні досліджень теплової депресії і аеро- та газодинамічних процесів в ізольованих вентиляційних дільницях (ІВД); методи чисельного моделювання - при обґрунтуванні параметрів запропонованих вентиляційних режимів; методи економічного аналізу - при оцінці запропонованих рішень і перспектив застосування розробленої технології гасіння пожеж з використанням методів вентиляційного впливу. Вперше побудовано математичну модель балансу теплоти в об’ємі вогнища пожежі ІВД, що дозволяє здійснювати прогноз динаміки середньої температури повітря у вогнищі та навколишньому масиві порід з урахуванням залежності щільності повітря від температури протягом тривалого періоду часу (до декількох місяців) з моменту виникнення пожежі. Вперше отримано аналітичні залежності температури повітря у вогнищі пожежі та зонах, що примикають до неї, від аеродинамічних параметрів ІВД, що дозволяє моделювати результати впливу вентиляційного режиму на тепловий режим ІВД. Вперше встановлено закономірності зміни витоків повітря при сонаправленій та противонаправленій дії теплової депресії пожежі та вентилятора головного провітрювання. Вперше встановлені закономірності взаємодії різних джерел тяги (теплова депресія, природна тяга, депресія вентилятора головного провітрювання) на аварійній дільниці при гасінні пожеж методом рециркуляції продуктів горіння. Вперше встановлені закономірності протікання перехідних газодинамічних і аеродинамічних процесів, що виникають на аварійній дільниці при багаторазовому реверсуванні струменя і додаванні інертних газів. Вперше визначено умову зміни напрямку руху вентиляційного струменю у дільниці при загальношахтному реверсуванні в залежності від депресій шахти у нормальному і реверсивному режимах та величини критичної депресії дільниці у нормальному режимі та величини природної тяги. Розроблено метод гасіння складних пожеж, заснований на рециркуляції продуктів горіння, та типові схеми рециркуляції продуктів горіння. Розроблено метод гасіння складних пожеж шляхом багаторазового реверсування вентиляційного струменя та схеми багаторазового реверсування продуктів горіння. Розроблена «Методика розрахунку параметрів компенсаційного методу зниження витоків повітря через ізольовані пожежні дільниці». Розроблена «Методика визначення кількості метану, що бере участь у вибуху». Розроблений експрес-метод визначення температури у вогнищі ізольованої пожежі. Розроблена «Методика визначення теплових параметрів пожежі». Розроблена «Методика вибору оптимального методу гасіння пожежі». Розроблено програмне забезпечення для виконання розрахунків теплової депресії, аеро- і газодинамічних процесів в ізольованих вентиляційних дільницях, динаміки розвитку пожежі, параметрів технологічних схем та режимів вентиляції на комп’ютері. Розроблено способи та засоби запобігання та ліквідації підземних пожеж на шахтах та підвищення безпеки гірничих робіт. Результати дисертаційної роботи впроваджені при ліквідації складних підземних аварій на шахтах. Фактичний економічний ефект, отриманий від застосування розроблених методів тільки за рахунок скорочення строку гасіння пожежі склав 209,21 тис. грн. для ДП «ВК «Краснолиманська» та 171,36 тис. грн. для ВП «Шахта ім. Г.Г. Капустіна» ПАТ «Лисичанськвугілля».