Аэрология и вентиляция подземного пространства

	Научные работы по проблемам метана угольных месторождений. Поэтическое творчество Приведены основные научные труды В.М. Фалькович, написанные ею в период исследований газоносности вмещающих горных пород и определения прогнозного показателя выбросоопасности угольных пластов. Изложены результаты исследований коллекторских свойств вмещающих пород - пористости и газопроницаемости. Показана связь коллекторских свойств и газоносности горных пород со степенью метаморфизма угольных пластов, а также влияние глубины залегания пластов и органических включений на величину газоносности. Большое внимание уделено выбору оптимального метода определения одного из показателей выбросоопасности угольного пласта - начальной скорости газоотдачи ∆Р. Разработана критериальная оценка выбросоопасности пласта по показателю ∆Р с учетом степени метаморфизма угля. В конце книги приведены стихи автора.

	Применение кинетической теории газов при описании процессов проветривания горных предприятий Проветривание горных предприятий в настоящее время базируется на методиках, в основе которых лежат эмпирические зависимости. Они получены для определённых горно-геологических и технологических условий. Из-за этого применение их для других условий может приводить к ошибкам в проектировании. Математическое описание процессов тепломассопереноса в горных выработках позволит создать новый подход в проектировании вентиляции шахт, рудников и объектов подземного строительства. В основу математического описания процессов массопереноса в рудничной атмосфере предлагается использовать кинетическую теорию газов, как наиболее полную. Это позволит исключить применение эмпирических формул и коэффициентов, что существенно повысит качество принимаемых проектных решений и уровень аэрологической безопасности.

	Аэродинамика подземных выработанных пространств Освещены вопросы теории аэродинамики выработанных пространств подземных горнодобывающих предприятий. Изложены сведения о роли выработанных пространств в проветривании шахт и рудников, установлены зависимости параметров аэродинамики выработанных пространств от основных горно-геологических и горнотехнических факторов. Предложены способы расчета аэродинамических сопротивлений и утечек воздуха через выработанные пространства с учетом действия сил вязкости и инерции, базирующиеся на результатах значительного объема теоретических и экспериментальных исследований закономерностей фильтрации воздуха через зоны обрушения. Рассмотрена связь между параметрами аэро- и термодинамики выработанных пространств угольных шахт и приведена методика оценки эндогенной пожароопасности выемочных участков в зависимости от интенсивности проветривания. Полученные результаты могут быть использованы для проектирования вентиляции шахт и рудников. Для научно-исследовательских и проектных институтов, работников шахт и рудников, персонала ВГСЧ, а также преподавателей институтов и студентов горных вузов.

	Аэрология горных предприятий Подготовлено по дисциплине «Аэрология горных предприятий». Рассматривается состав атмосферы выработок угольных шахт при нормальной работе и авариях, природа и механизм обычных и внезапных выделений метана, методы прогноза метаноопасности угольных пластов и вмещающих пород, метанообильности горных выработок и опасности пластов по внезапным выбросам угля и газа и сходных с ними газодинамических явлений. Изложены теоретические основы вентиляции шахт и проветривания выемочных участков, описаны способы и схемы вентиляции и проветривания при обычном режиме работ и в экстремальных условиях, способы и схемы управления метановыделением средствами вентиляции, дегазации и гидрообработки пластов для преодоления газового барьера при интенсивной добыче угля. Описаны основные этапы проектирования вентиляции шахт и выбора главных вентиляторов. Подготовлено для студентов, обучающихся по специальности 21.05.04 «Горное дело» всех форм обучения. В подготовке учебного пособия принимали участие: Т.В. Курмачева, Е.А. Волгина.

	Исследование влияния геометрии канала акустического анемометра на точность измерений. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — № 5 (специальный выпуск 14) Рассмотрена проблема повышения точности измерений акустического анемометра – прибора, осуществляющего оценку скоростей и расходов воздушных потоков. Важность данной проблемы обусловлена применением анемометров в системах безопасности добывающих отраслей промышленности, где предъявляются высокие требования к контролю вентиляционных систем шахт. Освещены основные проблемы в области теоретической анемометрии, выделены наиболее актуальные задачи и предложены методы их решения, направленные на повышение точности измерений. Представлено математическое описание анемометрического канала, учитывающее геометрию реального измерительного прибора, исследовано влияние формы фланца волновода на величину отражений от его концов, произведена оценка погрешности, вносимой в результаты измерений акустического анемометра.

	Безопасность и экология горного производства. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — № 5 (специальный выпуск 10) Определен методологический подход к к обеспечению аэрологической безопасности угольной шахты Установлена взаимосвязь технологических процессов в угольных шахтах с количественной оценкой метановыделения из различных источников. Приведен принцип рациональной тактики восстановления работоспособности шахтных вентиляционных систем. Рассмотрены результаты шахтных исследований технологии комплексной пластовой дегазации с использованием подземного гидроразрыва. Проанализированы особенности ликвидации аварий на горных предприятиях при попадании ядовитых газов с поверхности. Определено влияние качества воды на выбор насосного оборудования для водоотливных установок шахт, метрополитена, коллекторов, а также природно-технологические факторы, определяющие долговечность обделки городских микротоннелей. Рассмотрены основные особенности аэрологии карьеров. Предложен комплексный критерий оценки рисков в обеспечении безопасности горно-добывающего производства. Рассмотрены особенности обеспыливания воздуха при погрузке и транспортировке твердых полезных ископаемых. Дан анализ мониторинга специальной оценки условий труда в добывающей отрасли Российской Федерации. Даны рекомендации по использованию отходов углеобогащения.

	Определение режимов работы дегазационных установок угольных шахт с участками подземных газопроводов из композитных материалов. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — № 5 (специальный выпуск 19) Расчет конструктивных параметров и технических характеристик дегазационных установок необходимо производить с учетом гидродинамических особенностей движения влажной метановоздушной смеси по вакуумному подземному дегазационному трубопроводу, который может быть собран не только из стальных звеньев труб, но из широко используемых в настоящее время стеклопластиковых звеньев труб, а также иметь комбинированный набор материалов трубопровода. Выбор рациональных режимов движения влажной метановоздушной смеси по подземному вакуумному дегазационному трубопроводу становится возможным за счет обязательной корректировки расчетных величин диаметров участковых и магистральных трубопроводов по предварительно определенным интервалам критериев гидродинамического подобия, определяемых с учетом материала трубопровода, что обеспечивает повышение эффективности работы любой дегазационной установки.

	О некоторых алгоритмах функционирования аналитической платформы в системе управления вентиляцией метанообильной шахты. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — № 5 (специальный выпуск 16) Рассмотрены важные для системы управления вентиляцией шахты функциональные задачи, решение которых осуществляется средствами прогнозной аналитики. Представлена общая схема включения аналитической платформы в систему мониторинга аэрогазодинамики шахты и управления вентиляцией. Перечислены важнейшие задачи, которые решаются в рамках аналитической платформы. Подробно рассматриваются две задачи: распознавание газодинамических явлений и связанных с ними технологических ситуаций с использованием специального набора информативных признаков; а также расчет перераспределения воздуха между выработками шахты с использованием нейронной сети. Рассматривается пример решения задачи распознавания явлений с использованием ИНС (структура которых представлена), обучение которых осуществляется на базе специально сконструированных наборов информативных признаков. Обсуждается методика оперативного перераспределения воздуха в вентиляционной сети. Описан механизм построения нейросетевой модели взаимосвязности расходов воздуха в ключевых ветвях ШВС, которая используется в качестве основного элемента перераспределения потоков воздуха. Приводятся некоторые результаты решения задачи на примере реальной топологической схемы.

	Обоснование схем проветривания выемочных участков при разработке угольных пластов в сложных горно-геологических условиях. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — № 1 (специальный выпуск 4) Рассмотрена проблема обеспечения эффективной и безопасной отработки запасов газоносных угольных пластов в сложных горно-геологических условиях. Представлены данные о горно-геологических условиях залегания пласта «Мощный» Воркутского месторождения Печорского угольного бассейна и применяемых технологических схемах его отработки. Выполнена оценка эффективности применения возвратноточной схемы проветривания. Представлены фрагменты результатов численных исследований аэрогазодинамических процессов на выемочном участке, полученные с использованием трехмерных моделей. Установлены предельные значения расхода воздуха и газовыделения, при которых концентрация метана не превышает предельно допустимую. В результате выполненных численных исследований установлено существенное влияние повышения расхода воздуха, подаваемого для проветривания очистного забоя, на метановыделение в горные выработки. Показана повышенная опасность местных скоплений метана на сопряжении с конвейерной выработкой при возвратноточной схеме проветривания.

	Вентиляция производственных объектов Учебное пособие, 4-е изд. Показана роль вентиляции в обеспечении безопасности жизнедеятельности. Приведены классификация систем вентиляции и методы контроля состояния воздушной среды. Рассмотрены теоретические основы вентиляции. Описаны инженерные средства обеспечения требуемых параметров воздуха. Изложены особенности вентиляции объектов горного производства — шахт, рудников и карьеров. Для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров «Горное дело».

	Расчёт аэродинамических параметров выработанных пространств Методические указания разработаны в соответствии с программой дисциплины «Аэрология горных предприятий». Приведены теоретические основы и методика расчёта параметров выработанных пространств как элементов шахтной вентиляционной сети, позволяющая осуществлять расчет утечек выемочных участков при основных типах схем проветривания с учётом режима фильтрации. Даны необходимые справочные материалы, требуемая литература, указания по выполнению работы. Для студентов специальности «Горное дело» специализации «Технологическая безопасность и горноспасательное дело», а также могут быть использованы студентами других специализаций для углубленного изучения специальных вопросов вентиляции шахт и рудников и выполнения дипломных проектов. Работа выполнена в рамках государственного контракта.

	Учебно-методическое пособие по проектированию вентиляции горных предприятий. Часть III. Проектирование вентиляции при строительстве подземных сооружений Данное учебно-методическое пособие предназначено для студентов вузов и техникумов для самостоятельной работы, курсового и дипломного проектирования, обучающихся по направлению «Горное дело». Также пособие может быть использовано горными инженерами и проектировщиками, магистрами и аспирантами вузов при расчёте вентиляции. В пособии представлены методики расчётов интенсивности пылевыделения и газовыделения, даны рекомендации и методики расчёта необходимого количества воздуха для проветривания, дан алгоритм расчёта вентиляционной сети проходческого участка с расчётом всех видов сопротивлений, представлен справочный материал по вентиляторам и воздуховодам. Приведены примеры расчётов.

	Методические указания для проведения практических занятий и самостоятельной работы студентов по дисциплине "Взрывобезопасность горных систем" Приведены указания и рекомендации для выполнения практических занятий по обеспечению метанобезопасности угольных шахт по курсу «Взрывобезопасность горных систем» для специальности 330500 «Безопасность технологических процессов и производств», специализации «Горная промышленность». При выполнении данных работ студенты закрепляют знания динамики метана в шахтах, получают навыки анализа газового баланса выемочных участков и оценки газовой опасности как при штатных, так и аварийных режимах вентиляции и дегазации, умение обосновать выбор способов и схем управления газовыделением. Для студентов горных вузов и факультетов, обучающихся по специальности 330500 «Безопасность технологических процессов и производств (специализация «Горная промышленность»)».

	Компьютерное моделирование задач противоаварийной защиты шахт. Часть 1 Приведены указания и рекомендации для выполнения практических занятий по разработке элементов плана ликвидации аварий для угольных шахт в курсе «Горноспасательное дело» с использованием профаммного комплекса «Вентиляция-ПЛА» При выполнении данных работ студенты получают навыки в компьютерном моделировании подземных пожаров, расчете устойчивости воздушных струй в наклонных выработках, а также в выборе оптимальных безопасных маршрутов для вывода людей из горных выработок при пожаре. Для студентов вузов, обучающихся по специальности 330500 «Безопасность технологических процессов и производств» (специализация «Горная промышленность»). Могут быть использованы для специальности 090200 «Технология подземной разработки месторождений полезных ископаемых», а также других горных специальностей при изучении дисциплины «Безопасность ведения горных работ и горноспасательное лело» и для выполнения раздела «Безопасность веления работ» дипломного проекта.

	Компьютерное моделирование шахтных вентиляционных сетей. Часть 2 Приведены указания и рекомендации для выполнения практических занятий по проектированию вентиляционных систем шахт в курсе «Аэрология горных предприятий» с использованием программного комплекса «Вентиляция-ПЛА». При выполнении данных работ студенты получают навыки в компьютерном создании схем вентиляции, расчете аэродинамических параметров горных выработок, задании источников тяги (вентиляторов главного проветривания), расчете рабочей точки вентиляторов и расчете воздухораспределения в ШВС. Для студентов вузов, обучающихся по специальности 330500 «Безопасность технологических процессов и производств» (специализация «Горная промышленность»). Могут быть использованы для выполнения раздела «Вентиляция» дипломного проекта по специальности 090200 «Технология подземной разработки месторождений полезных ископаемых».

	Физические основы аэрогазодинамики в вентиляционных и дегазационных сетях. Библиотека горного инженера. Выпуск № 1 Приведены новые результаты научного обоснования физических процессов при нагнетательном и всасывающем способе вентиляции подземных горных выработок. На основании анализа статических давлений в перемещаемых потоках доказано влияние способа вентиляции на эффективность работы дегазационных установок. Даны закономерности распределения потока свежего воздуха и метановоздушной смеси в призабойном пространстве. Приведены закономерности повышения давления, плотности воздуха и концентрации метана у забоя и в области препятствий, а также факторы, влияющие на производительность вакуум-насосных станций Для инженерно-технического персонала угольных компаний и шахт, специалистов проектных и научно-исследовательских организаций, а также для студентов и аспирантов горных вузов и факультетов.

	Природные закономерности содержания метана в угольных пластах. Бибилиотека гоного инженера. Выпуск № 2 Приведены результаты анализа гипотезы и практических способов определения «природной метаноносности» пластов угля. Показано, что понятие «сорбционная емкость» не может характеризовать содержание метана, образовавшегося во время торфонакопления и метаморфизма. Приведены природные условия формирования вещественных составных частей угольного вещества, молекулярной и надмолекулярной организации и энергетических связей. Доказано физико-химическими расчетами, что давление метана в пласте и его содержание в угольном веществе (м³/т) изменяется в широких пределах по площади распространения пласта и по отдельным его пачкам. Обоснованы локальные условия в пластах, в которых образуются аномальные запасы метана. Для инженерно-технического персонала угольных компаний и шахт, специалистов проектных и научно-исследовательских организаций, а также для студентов и аспирантов горных вузов и факультетов.

	Методология и опыт управления газовыделением на шахтах в условиях технического и технологического перевооружения В книге изложены методологические принципы управления газовыделением на шахтах, а также предложены решения по проветриванию, дегазации, добыче и использованию метана в условиях технического и технологического перевооружения. При подготовке книги использованы материалы Калмакова В.А., Сироша М.К., Ефремова К.А., Красюка Н.Н., Коликова К.С., Сорокина Л.В. Книга предназначена для научных работников, инженерно-технических работников горных предприятий, студентов вузов.

	Дегазационные установки Приведены необходимые сведения о дегазации угольных шахт как системе мер, обеспечивающей нормативные параметры атмосферы и условия для безопасного труда шахтеров. Даны основные определения и понятия, относящиеся к проблемам дегазации, определены цели и задачи дегазационных систем, кратко изложен метод обоснования необходимости проведения дегазационных работ и выбора способа дегазации, приведены теоретические основы расчета дегазационных установок и технические характеристики основного оборудования. Значительное внимание уделено технике и правилам безопасности при эксплуатации дегазационных установок. Для студентов вузов, обучающихся по направлению «Горное дело» по специальностям «Аэрология горных предприятий» и «Безопасность технологических процессов и производств» (магистратура).

	Методы и алгоритмы автоматического управления проветриванием угольных шахт Рассмотрены математические методы анализа и синтеза систем автоматического управления проветриванием метанообильных угольных шахт. Изложены основы аэрогазодинамики добычного участка, рассматриваемого как объект автоматического управления. Приведены алгоритмы управления газодинамикой добычного участка и воздухораспределением в шахтной вентиляционной сети. Уделено внимание проблемам идентификации и адаптации параметров шахтных вентиляционных сетей. Описано имитационное моделирование систем автоматического управления проветриванием. Для научных работников угольной промышленности.

	Методические указания для проведения практических занятий и самостоятельной работы студентов по дисциплине "Аэрология горных предприятий". Даны примеры решения задач, варианты расчетов и перечень вопросов для самоподготовки и самоконтроля. В помощь студентам для решения задач указана соответствующая литература, приведен список дополнительной литературы. Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Безопасность технологических процессов и производств» (специализация «Горная промышленность»).

	Математическое моделирование надежности и эффективности шахтных вентиляционных систем Введены понятия и показатели надежности, функциональной и экономической эффективности шахтных вентиляционных систем (ШВС). Изложены принципы математического моделирования надежности и эффективности функционирования (НЭФ) ШВС. Даны логико-вероятностные и имитационный методы прогнозирования показателей НЭФ ШВС. Приведено информационное обеспечение математического моделирования НЭФ ШВС. Рассмотрен экономический аспект проблемы надежности и эффективности вентиляции шахт. Описаны программные средства моделирования НЭФ ШВС. Для студентов, магистров и слушателей специальных факультетов вузов, обучающихся по направлению «Горное дело».

	Газовая динамика шахт Изложена общая теория процессов газопереноса в шахтах. Приведены газодинамические характеристики шахтных вентиляционных потоков, основное уравнение конвективно-диффузионного переноса газа, описаны особенности переноса динамически активных газов, в том числе их слоевые скопления, освещены методы измерения газодинамических характеристик, теория и практика моделирования процессов газопереноса. Обобщены результаты исследования процессов газовыделения. Рассмотрены процессы газопереноса в тупиковых выработках, лавах, выработанных пространствах, камерах, при работе оборудования с двигателями внутреннего сгорания, при рециркуляции и пульсирующей вентиляции. Для научных работников, занимающихся вопросами вентиляции шахт и подземных сооружений.

	Воздушная завеса и общерудничная естественная тяга Описаны моделирование и численный эксперимент двухсторонней встречной воздушной завесы, позволяющие уменьшить величину поверхностных утечек воздуха в устье вентиляционного ствола и методика расчета прогнозируемой общерудничной естественной тяги.

	Аэрологическая безопасность при сквозном проветривании транспортных тоннелей в период их сооружения или реконструкции Сформулированы принципы обеспечения аэродинамической безопасности при строительстве и эксплуатации подземных сооружений транспортного назначения. Отмечены конструктивные и функциональные отличия вентиляторов-жекторов, применяемых в калийных и бокситовых рудниках, от струйных вентиляторов, используемых для проветривания транспортных тоннелей. Предложено техническое решение по использованию вентиляторов-эжекторов для вентиляции транспортных горных выработок после завершения их проходки в период строительно-монтажных работ. Изложена методика выбора аэродинамических параметров струйных вентиляторов, основанная на использовании импульса силы. Приведены экспериментальные и теоретические значения понижающих коэффициентов к номинальному импульсу силы вентилятора, определённого в лабораторных условиях. Для конкретных условий установлены численные значения понижающего коэффициента к импульсу силы, учитывающего фактическое размещение вентиляторов относительно конструктивных элементов тоннеля.

	Термодинамические процессы в системах дегазации угольных шахт

	Исследование многокритериальной системы автоматического управления шахтным вентилятором местного проветривания Приведена концепция многокритериальной системы автоматического управления для электропривода шахтного вентилятора местного проветривания, обеспечивающей соответствие состава рудничной атмосферы требованиям правил безопасности, в основу которой положен принцип взвешивания. Система предполагает наличие частотно-регулируемого электропривода вентилятора и интеграцию информационных сигналов с системой аэрогазового контроля. Вычислительные исследования работоспособности предложенной системы управления произведены в соответствии с математической моделью, реализованной в Matlab/Simulink, а экспериментальные исследования выполнены на установке УПП-1, производства «ВостЭКО» по технической документации экспериментального завода «ВостНИИ».

	Динамическое моделирование воздухораспределения в шахте как средство предотвращения чрезвычайных ситуаций Продемонстрированы негативные явления, связанные с переходными аэродинамическими процессами шахтной вентиляции, в т. ч. эффект временного опрокидывания вентиляционной струи. Приведён пример определения реакции выработанного пространства при произвольном изменении расхода воздуха на выемочном участке. Предложено использовать метод динамического расчёта шахтной вентиляции для планирования ликвидации аварий.

	Динамические и газодинамические явления в калийных рудниках