Результаты анализа статистических данных по аварийным ситуациям на шахтах России, вызванных взрывами в пространстве выработок, показали, что взрывы метанопылевоздушных смесей на подземных угледобывающих предприятиях являются наиболее тяжелыми по последствиям авариями. Подробный анализ литературных источников показал, что в общем количестве взрывов преобладает суммарная доля взрывов гибридных смесей, т.е. с одновременным участием газа (метана) и каменноугольной пыли, а также взрывов с возможным или частичным участием угольной пыли. Приведены основные причины, способствующие возникновению и развитию взрыва пылевоздушных смесей, в том числе нерегулярное проведение контроля инженерно-техническими работниками шахты графика пылевзрывозащитных мероприятий; недостоверная оценка пылевой обстановки и т.д. Основной проблемой при этом являлись трудность определения местоположения и объема зон отложения пыли в непогашенных и труднодоступных для инструментального контроля выработках. Определение класс-формы частиц угольной пыли является необходимым условием для построения модели пылевой обстановки, отражающей распределение аэрозоля в пространстве выработок. Проведены исследования морфологического состава фракций каменноугольной шахтной пыли дисперсностью менее 0,1. Исследования частиц, проведенные с помощью оптического микроскопа LEICA DM 4000 и программного обеспечения IMAGE SCOPE М, дали возможность установить различные класс-формы пылинок, встречающиеся на действующих шахтах. Установлено, что представленные в образцах частицы угольной пыли в наибольшей степени соответствуют форме параллелепипеда. Построенная математическую модель на базе специализированного комплекса ANSYS FLUENT, в которую заложена данная класс-форма, осуществляет прогноз распределения взрывопожароопасной угольной пыли в пространстве выработок. Использование полученной модели в условиях производства позволит определить возможные места пылеотложений и разработать меры по профилактике и предотвращению перехода каменноугольной пыли из состояния аэрогель в состояние аэрозоля и тем самым предотвратить образование взрывопожароопасной пылевоздушной смеси.
В статье предложены методы оценки аэрологической обстановки с учетом наличия мест потенциально возможных скоплений взрывоопасных газов при проведении подготовительных выработок, выполняемой с целью нормализация условий ведения горных работ. Для повышения безопасности подготовительной выработки по газовому фактору разработана ее комплексная оценка согласно динамике метановыделения и распределению воздуха по длине выработки, наибольшее влияние на которое оказывает характер утечек из трубопровода. При этом необходимо совершенствование методики расчета проветривания подготовительной выработки, заключающееся в учете общего аэродинамического сопротивления работе вентилятора местного проветривания, в состав которого входят дополнительные местные сопротивления участков выработки. Целочисленное моделирование программным комплексом FLowVision движения газовоздушных потоков позволяет оценить изменение концентрации метана в зонах местных скоплений.
Рассмотрена методика определения газового баланса выемочного участка при изоляции призабойной зоны от выработанного пространства, что позволило изменить воздухораспределение в призабойной зоне и определить долю выделяющегося газа из пласта и из отбиваемой руды.
Рассмотрены необходимые условия для выбора критериев подобия при моделировании аэрогазодинамических процессов при обрушении пород основной кровли и проведен анализ критериев.
Рассмотрены формулы для расчета параметров воздушного потока, возникающего при обрушении пород основной кровли, и проведен анализ переменных, входящих в их состав.
Разработана методика определения потребного количества воздуха для проветривания железнодорожных тоннелей от выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания с учетом направления движения воздуха в тоннеле по отношению к направлению движения поезда, скорости составов и количества поездов, одновременно находящихся в тоннеле. Рассмотрены случаи нахождения поезда в тоннеле без движения с работающими двигателями, движения поезда по и против направления движения воздушного потока, а также случаи движения нескольких поездов в тоннеле. Предложены формулы для расчета потребного количества воздуха и рекомендованной скорости движения поездов, обеспечивающие содержание вредностей ниже ПДК в атмосфере тоннеля.
Рассмотрены основные факторы, определяющие особенности безаварийной эксплуатации железнодорожных тоннелей в условиях сурового климата. Показано, что особую опасность представляет процесс образования наледей, определяемый сочетанием двух неблагоприятных факторов: сравнительно низкой температурой тоннельного воздуха и высокой обводненностью тоннелей. Приведены данные экспериментальных исследований, свидетельствующие о том, что газовый состав воздушной среды железнодорожных тоннелей определяют не только вредные газообразные примеси, источниками которых являются транспортные средства, но и выделение из пород и воды метана, углекислого газа, сероводорода, радона. Изучен механизм воздействия радона на персонал, обслуживающий железнодорожные тоннели, и дана характеристика масштабов его возможного влияния на ухудшение качества воздуха. Отмечено, что радоноопасными могут считаться многие регионы РФ, в том числе районы, где расположены одни из самых протяженных в России Байкальский и Северо-Муйский тоннели. Основным средством достижения необходимого качества воздуха в железнодорожных тоннелях следует считать создание рационального вентиляционного режима, который оказывает влияние не только на радиационную обстановку, но и на термодинамические параметры тоннельного воздуха. Исследована возможность применения для повышения устойчивости вентиляционного режима различных регулирующих устройств. Наибольшее воздействие на воздушный поток оказывают вентиляционные ворота, установка которых позволяет изменять расход поступающего воздуха на 70 % от первоначальной величины. Разработаны оригинальные конструкции вентиляционных ворот. Предложены и проверены в натурных условиях принципы создания в железнодорожных тоннелях положительного теплового режима - одного из наиболее надежных способов предотвращения наледи.
Производственными исследованиями по специально разработанной методике установлено, что при столбовой системе разработки калийных пластов Старобинского месторождения имеет место выделение горючих газов в действующие горные выработки. Основным компонентом этих газов является метан, в незначительных количествах выделяются тяжелые углеводороды. В обычных условиях абсолютное газовыделение на выемочных участках незначительное. В общем газовом балансе участков основную часть (до 98 %) составляет газовыделение из выработанного пространства.
Поддержание подготовительных выработок в хорошем состоянии является одним из условий, определяющих нормальное развитие очистных работ. ...
Устойчивость горных выработок в большой степени зависит от формы их поперечного сечения и соответствующего очертания крепи. Однако это общеизвестное положение часто не учитывается, в результате чего несущая способность крепи используется не полностью.
Четырехшарнирная крепь представляет собой статически определимую геометрически изменяемую систему с одной степенью свободы. В наземных конструкциях геометрически изменяемые системы почти не применяются ввиду их неустойчивости. Поэтому конкретной методики их расчета строительная механика не дает.
Текелийское месторождение свинцово-цинковых руд представляет сложную мощную крутопадающую линзообразную залежь. Породы висячего и лежачего боков представлены сильно трещиноватыми, склонными к обрушению углисто-глинистыми сланцами с прослойками доломитизированных известняков и других осадочных пород. Руды являются более крепкими и устойчивыми, чем вмещающие породы, и представлены сульфидами, вкрапленными в углисто-глинистых сланцах, кварцитах и углисто-кварцевых сланцах, а также пиритовыми рудами ...
Характер проявлений горного давления во многом зависит от размеров поперечного сечения горных выработок. Как известно, в одних и тех же горногеологических условиях поддержание двухпутевых выработок обходится значительно дороже, чем однопутевых. В связи с этим в некоторых бассейнах Советского Союза в трудных горногеологдческих условиях предпочитают проходить две выработки меньшего сечения вместо одной большого. Так, в Подмосковном бассейне по условиям технологии горных работ панельные штреки должны быть двухпутевыми, так как почти на всем протяжении состоят из погрузочных пунктов. При обратном порядке отработки шахтного поля считается более выгодной проходка панельных штреков однопутевыми с последующим расширением до двухпутевых к моменту подхода лавы. Общие затраты при этом ниже, чем при проходке сразу двухпутевых штреков. В последнем случае резко увеличиваются затраты на поддержание выработок ...
В текущем семилетии Тентекский и Чурубай-Нуринский угольные районы — основные районы строительства новых шахт Карагандинского бассейна. Условия поддержания горизонтальных и наклонных выработок на строящихся шахтах так же разнообразны, как и физико-механические свойства горных пород, в которых проходятся эти выработки. Поддержание откаточных выработок Тентекского района не представляет больших трудностей, так как проходка осуществляется в основном в крепких устойчивых породах. Наиболее сложны условия поддержания горных выработок шахт Караджаро-Шаханского участка Чурубай-Нуринского района, особенно на вентиляционных горизонтах. Установленная здесь крепь (деревянная сплошная, металлическая, сборная железобетонная и др.) вследствие большого всестороннего давления деформирована и должна быть заменена. Большинство выработок перекреплялось в период строительства несколько раз. Работы по перекреплению требуют больших затрат труда, времени и средств.
В процессе бурения шахтных стволов промывочный раствор загрязняется разбуриваемой породой, что ведет к ухудшению его качества, снижению показателей бурения, а иногда к осложнениям и авариям. Для восстановления качества раствора необходимо непрерывно очищать его от разбуриваемой породы. Среди различных механизмов и устройств, применяемых для очистки промывочных растворов, наибольшее распространение получили вибрационные сита.
