Е. Л. ГРИШИН
РАСЧЕТ АВАРИЙНЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ РЕЖИМОВ В РУДНИКАХ ПРИ ПОДЗЕМНЫХ ПОЖАРАХ
Обеспечение требуемого качественного и количественного состава шахтного воздуха – основная задача рудничной аэрологии. Особое место в рудничной вентиляции занимают задачи, связанные с выбором вентиляционных режимов при авариях, и особенно при пожарах. Задачи, связанные с выбором аварийных вентиляционных режимов решаются как на стадии подготовки планов ликвидации аварий (ПЛА), так и оперативно – в ходе тушения пожаров.
При разработке ПЛА для выбора оптимального аварийного вентиляционного режима необходимо учитывать не только аэродинамические особенности самой выработки, в которой произошел пожар, и параметры пожара (температура в очаге, количество и температура продуктов горения), но и их взаимное влияние друг на друга.
При введении аварийного режима в шахте, необходима оперативная корректировка вентиляционных режимов, которая требует высокой скорости принимаемых решений, обработки больших объемов данных и прогнозирования развития ситуации.
Сложность принятия решений усугубляется высокой степенью ответственности, ведь от того, насколько правильно выбран вентиляционный режим в условиях подземного пожара зависит время вывода горняков из опасной зоны, а также возможность достаточно быстрой ликвидации, как самого пожара, так и его последствий.
Оптимальным путем решения задачи выбора вентиляционных режимов является анализ информации полученной с помощью специализированных программных приложений. Одно из таких программных приложений – приложение «План ликвидации аварий» (рис. 1).
Рис. 1. Окно приложения «План ликвидации аварий»
В программном приложении «План ликвидации аварий» решены следующие задачи:
§ разработка специализированной графической среды предназначенной для построения графической части плана ликвидации аварий;
§ возможность оперативного доступа к необходимым электронным документам;
§ объединение графической и оперативной частей;
§ возможность оперативного доступа к информации о параметрах вентиляционного потока;
§ возможность прогнозирования распространения газообразных продуктов горения с учетом источников тяги.
В случае ввода в действие плана ликвидации аварий окно графической части является основным, к которому подключены база данных, файлы с описаниями позиций, программа расчета распространения газообразных продуктов горения.
Основную часть базы данных, помимо различных электронных документов, присоединенных к ПЛА (акты, схемы), составляет различная информация, собранная службой вентиляции рудника. Пополнение и редактирование базы данных осуществляется с помощью еще одного программного приложения «Электронный вентиляционный журнал». Приложение предназначено для мониторинга вентиляционной сети рудника и предоставляет следующие возможности:
§ редактирование и отображение структуры рудника (замерные станции, вентиляторные установки, персонал рудника);
§ редактирование и отображение показателей состояния вентиляции рудника (воздушная, депрессионная и газовая съемка, режим работы вентиляторных установок, другие показатели), аналитическая обработка данных;
§ расчет утечек воздуха;
§ формирование отчетов.
Таким образом, с помощью базы данных в программном приложении «План ликвидации аварий» появляется информация по каждой замерной станции (рис. 2) (воздушная и газовая съемки), замеры давления и информация по механическим источникам тяги, установленным в руднике. Интеграция этих данных с программным комплексом «АэроСеть», в рамках дополнений к которому и выполнены указанные приложения, позволяет производить необходимые расчеты воздухораспределения в аварийных ситуациях.
Еще одной задачей, которую необходимо решать при выборе вентиляционного режима в условиях пожара является задача обеспечения его устойчивости во времени при изменении условий пожара.
Кроме механических источников тяги и естественной тяги во время подземного пожара в руднике создается мощный источник теплового давления. Температура газов в зоне пожара составляет от 600°С до 2500°С [1]. Тепловые депрессии, создаваемые подобными источниками имеют колоссальное влияние на воздухораспределение при нахождении источника пожара в наклонной выработке. Однако, следует отметить, что при нахождении такого источника в горизонтальной выработке, его влиянием на воздухораспределение также нельзя пренебрегать. Создаваемые источником тепла конвективные потоки, искажают аэродинамическую характеристику горной выработки, что приводит к снижению количества подаваемого воздуха. Кроме того, наличие конвективных токов и воздушных потоков с различными плотностями приводит к неоднородности поля скоростей, расслоению потоков и даже противотокам как в пределах одной горной выработки, так и в пределах значительной зоны влияния интенсивного теплового источника на участок вентиляционной сети, который определяется с помощью программного приложения.
Рис. 2. Свойства замерной станции
Таким образом, выбор оптимальных вентиляционных режимов при пожарах сводится к решению задачи определения влияния теплового источника на аэродинамическую характеристику, как наклонной, так и горизонтальной горной выработки. Дальнейшее развитие программного комплекса «План ликвидации аварий» заключается в возможности расчета воздухораспределения при наличии интенсивного источника тепла.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Термодинамика рудничной атмосферы / Л. Сухан, М. Байер. – М.: Недра, 1978. – 255 с.
