ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИМИ И АЭРОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В РУДНИЧНОЙ АТМОСФЕРЕ И МАССИВАХ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ В СЛОЖНЫХ ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Отчет содержит 51 страницу, 10 рисунков, 3 таблицы, 4 раздела, 54 использованных источника. Ключевые слова: депрессия, тепловой режим, микроклимат, кондиционирование воздуха, адвекция, устойчивость, нестационарный теплообмен, конденсация влаги, тупиковая выработка, взрывные работы, газоносность, газодинамические явления, соляные породы, калийные пласты. Объект исследований – вентиляционные сети шахт и рудников, окружающий их породный массив. Цель работы – количественная оценка газоносности горных пород, построение математических моделей рудничных аэрологических, термо- и газодинамических процессов в воздухе и окружающем породном массиве, исследование особенностей их протекания в зависимости от внешних условий, разработка технических решений по контролю и управлению этими процессами с целью недопущения возникновения аварийных ситуаций. Методология проведения работ – экспериментальные, численные и аналитические исследования газоносности горных пород, динамики аэро-, газо- и термодинамических параметров воздуха в системе горных выработок; сравнительный теоретический анализ существующих решений уравнений переноса массы, импульса и энергии в системе «рудничная атмосфера-окружающий породный массив». Результаты работы. 1. Проведён анализ действующей нормативно-методической базы в области регламентирования микроклиматических условий. Разработана система нормирования микроклиматических условий в горных выработках глубоких рудников. Разработан подход к обеспечению безопасных условий труда горнорабочих в условиях нагревающего микроклимата. 2. Проведено математическое моделирование адвективного движения встречных потоков воздуха в горизонтальной выработке с продольным градиентом температуры. Получены аналитические формулы для расчета размера адвективного вихря и скорости движения воздуха в нем как функции времени и температуры горения в очаге пожара. Установлено, что дальность продвижения горячей струи воздуха слабо зависит от температуры горения и в течение суток увеличивается незначительно. Разработана методика, позволяющая давать количественную оценку размеров и продолжительности пожара, скорости движения воздуха в горизонтальной горной выработке после отключения источника тяги. 3. Проведён анализ экспериментальных данных по образованию и движению капельной влаги в вентиляционных стволах различных рудников. Отмечено, что эффект водяной пробки наблюдается в ограниченном диапазоне скоростей движения воздуха от 7 до 12 м/с, но в некоторых случаях эффект отсутствует даже несмотря на наличие густого тумана и обильной конденсации влаги на поверхности крепи и армировки ствола. Доказано, что выделение влаги из воздуха не может являться причиной возникновения эффекта «водяной пробки», а причиной являются водопритоки в ствол с интенсивностью, на порядок превышающей конденсацию. 4. Определены количественные показатели газоносности соляных пород по свободным газам и газодинамические характеристики пласта калийно-магниевых солей в условиях Гремячинского месторождения калийных солей. Результаты исследований использованы в нормативных и методических документах, регламентирующих безопасное ведение горных работ на пластах, опасных по газодинамическим явлениям.