Управление режимами вентиляции в аварийных ситуациях

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 заставляя изыскивать меры к предотвращению несчастий.»[2]

Примеров аварий множество. Некоторые из них, происшедшие за последние 20 лет приведены ниже в табл. 1. 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.

Некоторые сведения о крупнейших авариях на шахтах за последние 20 лет.

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 её математическое описание. Модели развития аварии в первые (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 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 перемычек 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) расчёты 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.

вентиляционная сеть, вентиляционные режимы, аварийная вентиляция шахт (рудников), выработка, план ликвидации аварии ventilation network, ventilation modes, emergency ventilation of mines (mines), to develop, plan of liquidation of failure