ИЗВЕСТИЯ ТУЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА. НАУКИ О ЗЕМЛЕ

Современные технологии отработки запасов полезных ископаемых подземным способом неизбежно связаны с применением средств механизации горных работ. К таким средствам механизации относятся конвейерные линии, самоходное дизельное и электрическое оборудование, а также рельсовый транспорт. Увеличение объемов добычи полезного ископаемого приводит к необходимости вовлечения в отработку новых запасов месторождений, которые зачастую вскрываются с помощью наклонных выработок от существующих участков. Кроме того, существует большое количество пологопадающих месторождений, где значительная часть горных выработок имеют соответствующий угол наклона. Применение значительного количества техники на горных предприятиях, осуществляющих движение по наклонным горным выработкам, неизбежно приводит к увеличению риска возникновения аварийных ситуаций, связанных с возгоранием данной техники. С точки зрения прогнозирования аварийных ситуаций на шахтах и рудниках наиболее опасными ситуациями являются случаи наличия возгорания в наклонных выработках с нисходящим движением воздуха. Наличие значительной мощности источника тепловыделения может привести к нарушению устойчивости проветривания данной выработки вплоть до изменения направления движения воздуха и как следствие значительно расширить зоны распространения продуктов горения по шахтной вентиляционной сети. Данный риск развития аварийной ситуации необходимо оценивать с помощью специализированных программно-вычислительных комплексов для конкретных условий каждого горного предприятия в соответствии с требованиями Федеральных норм и правил. Однако, требованиями правил безопасности не регламентируются единый подход к расчету действия тепловой депрессии при пожаре на устойчивость проветривания, в связи с чем в настоящее время исследования по данному направлению во всем мире продолжаются. Настоящая работа продолжает цикл исследований устойчивости проветривания горных выработок при пожарах на физических моделях. В ней рассмотрен вопрос экспериментального исследования пространственной неоднородности полей скорости и температуры воздуха, возникающих под действием тепловой депрессии в наклонных выработках с нисходящим движением воздуха, в режимах запирания воздушного потока (эффекта «тепловой пробки»), а также изменения направления движения вентиляционной струи. Определена зависимость требуемой мощности источника нагрева от угла наклона выработки с нисходящим движением воздуха в диапазоне от 0 до -15°, при которой наблюдается запирания воздушного потока, а также изменение направления движения воздуха.

Рассматривается вопрос исследования закономерностей движения облака выхлопных газов в сквозных выработках, проветриваемых за счет общешахтной депрессии. Существующие требования Федеральных норм и правил «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых» регламентируют предельно-допустимые концентрации ядовитых газов, которые могут содержаться в рудничном воздухе. С этой целью выполняются измерения концентраций оксида углерода и оксидов азота, содержащихся в неразбавленных пробах выхлопных газов лабораторными методами специализированными лабораториями. Однако, получить данные о величине газовыделений от техники с двигателями внутреннего сгорания можно также экспресс-методами в условиях горных выработок, проветриваемых как за счет общешахтной депрессии, так и вентиляторами местного проветривания. Порядок измерений ядовитых газов регламентируются соответствующими методиками измерений, но вопрос о том какое расстояние необходимо отступать от техники для определения места замера не регламентирован. Данные исследования направлены на определение скорости процесса осреднения концентрации ядовитых газов в условиях сквозных выработок, проветриваемых за счет общешахтной депрессии, с целью определения необходимого расстояния от техники с применением методов численного трехмерного моделирования. В рамках данной работы проведены экспериментальные распределения концентрации диоксида азота, образующегося при работе вспомогательной техники с двигателем внутреннего сгорания типа Крот. Исследования выполнены на одном из рудников ведущих отработку Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей в условиях сквозной горной выработки, проветриваемой за счет общешахтной депрессии свежей струей воздуха.