Прогноз аэрогазодинамических процессов в выемочных камерах при добыче гипса и калийной руды - Автореферат

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Специальность 25.00.20 - Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизикаРабота выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тульский государственный университет» (ТУЛГУ) на кафедре геотехнологий и строительства подземных сооружений. Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Качурин Николай Михайлович. Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ковалев Роман Анатольевич, доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО ТУЛГУ, декан горно-строительного факультета, г. Защита диссертации состоится «25» октября 2012 г. в 14 час 00 мин на заседании диссертационного совета Д 212.271.04 при Тульском государственном университете по адресу: 300012, г.С другой стороны, системный подход к данной проблеме может уменьшить вероятность возникновения аварий, а достоверный прогноз газовыделений может существенно снизить расчетное количество воздуха для проветривания очистных и подготовительных участков, что уменьшает эксплуатационные затраты на вентиляцию шахт при сохранении высокого уровня безопасности горных работ. Российскими учеными разработаны научные основы фильтрационно-диффузионных методов прогноза газовыделений и газовых ситуаций в горных выработках, основанные на использовании фундаментальных законов термодинамики и физической химии, что существенно повысило достоверность прогноза. Целью работы являлось установление новых и уточнение существующих закономерностей аэрогазодинамических процессов в горных выработках и выемочных камерах при подземной добыче гипса и калийной руды для совершенствования методики прогнозирования газовых ситуаций при нормальных и аварийных режимах вентиляции, что повысит эффективность практической реализации автоматизированных систем управления вентиляцией рудников. Идея работы заключается в том, что совершенствование методики прогнозирования газовых ситуаций при нормальных и аварийных режимах вентиляции для повышения эффективности практической реализации автоматизированных систем управления вентиляцией рудников основывается на адекватных математических моделях прогнозирования газовых ситуаций с учетом процессов диффузионного переноса газовых примесей в рудничной атмосфере и релаксации давления в вентиляционных сетях, обусловленных аварийными режимами вентиляции. Динамика газовыделения в очистные камеры калийных рудников, удовлетворительно описывается решениями линеаризованных уравнений параболического типа с источником, учитывающим динамику десорбции газа, при этом прогноз газовыделений с поверхности обнажения калийного пласта следует осуществлять для времени, соответствующего длительности выемочных работ в очистной камере.Современные методы прогноза аэрогазодинамических процессов в выемочных камерах при добыче гипса и калийной руды являются результатом исследований, выполненных ИПКОН РАН, ИТТФ НАН Украины, ДОННТУ, МАКНИИ, ИПКОН РАН, ИГД им. Усовершенствовать физическую модель и математическое описание процесса диффузии примесей в очистных камерах при камерно-столбовой системе разработки, обосновать алгоритм прогноза газовых ситуаций и провести вычислительные эксперименты. Разработать математические модели выделения газов с поверхности обнажения горного массива и поглощения кислорода веществом полезного ископаемого в очистных камерах калийных и гипсовых рудников. Дебит газовой смеси в выемочную камеру с элементарной поверхности обнажения калийного пласта DS, учитывая зависимость (3), можно определить как , где - дебит газовой смеси в выемочную камеру с поверхности обнажения калийного пласта; Если процесс десорбции газа вносит существенный вклад в газовыделение, то используя зависимости: , где ; , ; инженерный прогноз газовыделений с поверхности обнажения калийного пласта также следует осуществлять для момента времени .На основании выполненных экспериментальных и теоретических исследований уточнены закономерности аэрогазодинамических процессов в горных выработках и выемочных камерах при подземной добыче гипса и калийной руды, а также усовершенствованы методические положения прогнозирования газовых ситуаций при нормальных и аварийных режимах вентиляции, что повышает эффективность практической реализации автоматизированных систем управления вентиляцией рудников. Разработаны методические положения прогноза газовых ситуаций в очистных камерах и горных выработках калийных и гипсовых рудников с учетом закономерностей динамики газовыделений, позволяющие получить информацию о протекании газодинамических процессов, провести, на этой основе, критический анализ газовых ситуаций при различных технологических решениях и обосновать вариант, рациональный по газовому фактору.

2. Основное содержание работы