Управление режимами вентиляции в аварийных ситуациях

- © М.Ю. Лискова, И.С. Наумов, 2015

УДК 622.4.012.2

М.Ю. Лискова, И.С. Наумов

УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМАМИ ВЕНТИЛЯЦИИ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

Одним из основных факторов обеспечения успешной и безопасной ликвидации аварий является наличие системы управления вентиляцией, предусматривающее любые изменения в вентиляционной сети, в том числе и в аварийных ситуациях. Основой системы является математическая модель вентиляции, позволяющая с помощью компьютеров быстро решать любые задачи.

Ключевые слова: вентиляционная сеть, вентиляционные режимы, аварийная вентиляция шахт (рудников), выработка, план ликвидации аварии.

В настоящее время интенсивно развивается горная промышленность: существующие рудники увеличивают свои мощности, прирезаются новые участки, также активно проектируются и строятся новые рудники. В связи с этим основной задачей является создание технологий и условий труда, обеспечивающих высокую эффективность и безопасность горного производства, как при нормальном режиме вентиляции, так и при аварийном.

Создание безопасных условий труда в шахтах во многом зависит от качества проветривания шахтных выработок, а также от постановки контроля параметров рудничной атмосферы и умения на базе полученной информации оперативно управлять шахтными вентиляционными струями.

В свое время профессор М.М. Протодьяконов писал: «Проветривание рудников или рудничная вентиляция является одним из самых важных и в то же время злополучных отделов горного искусства: важным потому, что небрежность здесь может привести к катастрофам, когда люди гибнут массами, не говоря уже о материальном ущербе; а злополучным - потому, что фактически из года в год неизменно, то тут, то там происходят взрывы, унося сотни и тысячи жертв, волнуя общественное мнение и тщетно за-

ставляя изыскивать меры к предотвращению несчастий» [2].

Примеров аварий множество. Некоторые из них, происшедшие за последние 20 лет приведены ниже в таблице. Наиболее тяжелыми и опасными с точки зрения эвакуации горнорабочих и ликвидации последствий аварий являются аварийные ситуации, связанные с пожарами в угольных и рудных шахтах, т.к. они сопровождаются гибелью не только рабочих, но и людей (горноспасателей), участвующих в ликвидации этих аварий.

Поэтому над проблемой создания системы надежных и безопасных путей эвакуации рабочих, застигнутых аварией, работали и работают ученые в России и за рубежом. Для реализации системы автоматического регулирования проветривания шахт необходимо тщательное изучение переходных газоаэродинамических режимов шахтной вентиляционной сети, как объекта регулирования, и ее математическое описание. Модели развития аварии впервые (наиболее интенсивные процессы эвакуации) и последующие моменты времени должны прогнозировать распространение пожарных газов в выработках шахт и рудников при возможных очагах возгорания с тем, чтобы определить надежные и безопасные (свободные от

Дата Место аварии Последствия

1 декабря 1992 г. Россия, г. Междуреченск, шахта им. Шевякова Погибло 25 человек

7 октября 1993 г. Россия, г. Копейск (Челябинская обл.), шахта «Центральная» Погибло 26 человек

17 ноября 1996 г. Россия, Челябинская область, шахта «Батуринская» Погибло 9 человек

18 сентября 1997 г. Россия - Норвегия, остров Шпицберген, шахта «Баренцбург» Погибло 23 человека

2 декабря 1997 г. Россия, г. Новокузнецк, шахта «Зыряновская» Погибло 67 человек

18 января 1998 г. Россия, г. Воркута, шахта «Центральная» Погибло 27 человек

7 апреля 1998 г. Украина, г. Донецк, шахта им. «Скочинского» Погибло 63 человека

24 мая 1999 г. Украина, Донбасс, шахта им. «Засядько» Погибло 39 человек

12 марта 2000 г. Украина, Донбасс, шахта им. «Скочинского» Погибло 70 человек

14 марта 2000 г. Украина, Луганская обл., шахта им. В.Баракова Погибло 80 человек

5-6 мая 2001 г. Украина, Донецкая обл., шахта им. Кирова Погибло 150 человек

18 августа 2001 г. Украина, Донбасс, шахта им. Засядько Погибло 49 человек

9 февраля 2004 г. Россия, г. Кемерово, шахта «Есаульская» Погибло 22 человека

10 апреля 2004 г. Россия, г. Осинники (Кемеровская обл.), шахта «Тайжина» Погибло 47 человек

9 февраля 2005 г. Россия, г. Новокузнецк, шахта «Есаульская» Погибло 25 человек

7 сентября 2006 г. Россия, Читинская обл., шахта «Центральная» Погибло 25 человек

19 марта 2007 г. Россия, г. Новокузнецк, шахта «Ульяновская» Погибло 110 человек

24 мая 2007 г. Россия, г. Новокузнецк, шахта «Юбилейная» Погибло 39 человек

8, 9 мая 2010 г. Россия, г. Междуреченск, шахта «Распадская» Погибло 67 человек

газов) пути выхода рабочих из аварийных участков.

Разработан аппарат математического моделирования аварийных ситуаций, связанных с возникновением пожара в шахте. В основе методики создания модели аварийных ситуаций принят метод расчета графов, представляющих расчетную модель вентиляционной системы шахты. Данная модель позволяет получить расходы воздуха во всех ветвях (выработках) вентиляционной сети при воздействии на нее естественных и искусственных источников тяги (естественной тяги, вентиляторов, работающих через перемычку или на вентиляционный трубопровод, эжекторов) или регуляторов (регулирующих перемы-

чек или стабилизаторов), а также выбрать наиболее эффективный режим вентиляции в конкретной аварийной ситуации.

Над проблемой усовершенствования плана ликвидации аварии (ПЛА) и управления аварийными режимами шахт и рудников занимались и занимаются многие ученые и даже целые научные институты [3, 4, 5]. Некоторые из программных комплексов внедрены на рудниках. Например, в лаборатории аэрологии и теплофизики Горного института УрО РАН разработан программно-вычислительный комплекс «АэроСеть» в состав которого входит модуль «Электронный план ликвидации аварий», который используется на ОАО «Уралкалий», ОАО

«Беларуськалий», НШУ «Яреганефть» (ОАО «Лукойл-Коми») и на калийном руднике РУ-1 ОАО «Беларуськалий».

Разработанный программный комплекс является попыткой усовершенствования ПЛА и является неотъемлемой частью общей системы автоматизации рудника. Он содержит модель вентиляционной системы, способной обеспечить с помощью современного технического оснащения (ЭВМ) рас-

1. Ушаков К.З., Бурчаков А.С., Медведев И.И. Рудничная аэрология. - М: Недра, 1978. - 439 с.

2. Мохирев Н.Н. Проветривание рудников и шахт. - ПГТУ: Пермь, 1998. - 235 с.

3. Палеев Д.Ю., Лукашов О.Ю. Программа расчета вентиляционных режимов в шахтах и рудниках // Горная промышленность. - № 6. - 2007. - С. 20-23.

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ

четы воздухораспределения в шахте для любого этапа аварии и выбора режима вентиляции, который будет содействовать успеху спасательных операций и тушению пожара. Так же при выборе режима вентиляции в аварийной ситуации учитывает все факторы, которые могут повлиять на него, например, выработанные пространства, естественная тяга (тепловая депрессия) и т.д.

_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

4. Коренной К.Н. Оптимизация параметров систем управления проветриванием рудних шахт в условиях аварийных ситуаций: Дис.канд.техн.наук. - Екатеринбург: Уральский государственный горный университет, 2009.

5. Официальный сайт ГИ УрО РАН (г. Пермь) http://www.mi-perm.ru/solution/ nr?show_id= 16 (дата обращения 13.01.2014 г.). ЕШ

Лискова Мария Юрьевна - кандидат технических наук, старший преподаватель,

e-mail: mary.18.02@mail.ru,

Наумов Игорь Сергеевич - инженер,

Пермский национальный исследовательский политехнический университет.

UDC 622.4.012.2 CONTROL OF VENTILATION MODES IN EMERGENCY

Liskova M.Yu., Candidate of Technical Sciences, Senior Lecturer, e-mail: mary.18.02@mail.ru, Naumov I.S., Engineer,

Perm National Research Polytechnic University.

One of the main factors in ensuring the successful and safe elimination of accidents is the presence of a control system of ventilation, envisaging any changes in the ventilation system, including in emergency. The system is a mathematical model of ventilation that allows computers to quickly solve any problems.

Key words: ventilation network, ventilation modes, emergency ventilation of mines (mines), to develop, plan of liquidation of failure.

REFERENCES

1. Ushakov K.Z., Burchakov A.S., Medvedev I.I. Rudnichnaya aerologiya (Mine aerology), Moscow, Ne-dra, 1978, 439 p.

2. Mokhirev N.N. Provetrivanie rudnikov i shakht (Ventilation of opencast and underground mines), PGTU, Perm, 1998, 235 p.

3. Paleev D.Yu., Lukashov O.Yu. Gornaya promyshlennost', no 6, 2007, pp. 20-23.

4. Korennoi K.N. Optimizatsiya parametrov sistem upravleniya provetrivaniem rudnikh shakht v uslovi-yakh avariinykh situatsii (Optimization of ventilation control parameters in mines in an emergency), Candidate's thesis, Ekaterinburg, Ural'skii gosudarstvennyi gornyi universitet, 2009.

5. URL: http://www.mi-perm.ru/solution/nr?show_id= 16, accessed 13.01.2014.