Научные основы создания способов и средств локализации ударных волн при ведении горноспасательных работ по изоляции пожаров в шахтах

Abstract

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.26.01 – «Охрана труда». – Государственное высшее учебное заведение «Донецкий национальный технический университет». Донецк, 2016. Диссертационная работа посвящена решению актуальной научно-технической проблемы – обеспечению безопасности горноспасательных работ при изоляции пожаров в шахтах. По результатам выполненных работ и их анализа показано, что в вопросах загазования и взрывов в горных выработках особую актуальность имеют исследования: характера протеканий взрыва газа и угольной пыли; характера формирования и распространения воздушных ударных волн по прямолинейным участкам выработок и на сопряжениях; взаимодействия воздушных ударных волн с различными препятствиями; подавления воздушных ударных волн различными средствами. Предложена математическая модель, получено численное решение задачи и выполнено математическое моделирование распространения воздушных ударных волн в тупиковых и сквозных выработках при заранее заданном давлении после взрыва в каком-либо месте. Рассмотрен процесс формирования и распространения воздушных ударных волн при цепной реакции горения и теплообмене со стенкой выработки. Показано, что физике процесса соответствует требование задавать количество тепловой энергии в каком-либо месте выработки с быстрым распространением пламени вдоль загазованной зоны. Это позволило производить численные расчеты распределения параметров плотности, скорости, температуры и давления вдоль тупиковых и сквозных выработок при взрывах большой и малой мощности и цепной реакции горения, используя систему уравнений течения газов при взрывах. Исследован процесс взаимодействия воздушных ударных волн с различными преградами и средствами взрывозащиты, в том числе пенными и породными пробками, водяными заслонами. Предложен способ определения параметров воздушных ударных волн и безразмерных расстояний при взрывах метана. Впервые разработана математическая модель напряженно-деформированного расстояния взрывоустойчивой перемычки в виде толстой пластины (плиты) с однородными и неоднородными граничными условиями под действием нагрузок от воздушной ударной волны и разрушенных горных пород кровли, позволившая определить ее толщину в зависимости от механических параметров материала, сечения и глубины расположения выработок. На базе полученных результатов разработана технология и обоснованы параметры технических средств гашения воздушных ударных волн.