Новости
Ученые нашли способ предупреждать пожары в угольных шахтах
11.05.2023
Ученые Томского политеха совместно с коллегами разработали методику создания 3D-модели движения воздуха в угольных шахтах. По словам специалистов, это позволит управлять воздушными потоками, следить за концентрацией горючих газов и таким образом снизить вероятность возникновения пожара. Результат работы опубликован в Fire.
Разработка угольных пластов в подземных шахтах сопровождается выделением метана – горючего газа, который в смеси с воздухом взрывоопасен. Ученые Томского политехнического университета подчеркнули, что большинство несчастных случаев на угольных шахтах связаны именно с пожарами. Они представляют опасность для жизни и здоровья горняков, а также наносят существенный урон инфраструктуре. Стоимость ликвидации последствий пожаров составляет до 95% стоимости ликвидации всех аварий, происходящих на горнодобывающих предприятиях, отметили специалисты.
Чтобы обеспечить пожарную безопасность, концентрация метана в шахтах постоянно контролируется. По словам ученых, для этих целей используется сложная система вентиляции, по которой в шахту подаются большие объемы воздуха.
Для конструирования системы проветривания необходимо учитывать множество факторов и достоверно убедиться при расчете в том, что воздушный поток в достаточном объеме поступит в каждую точку подземной шахтной сети. На сегодняшний день проектирование вентиляционной сети осуществляется с помощью двухмерного моделирования, отметили специалисты.
Ученые Томского политеха совместно с коллегами из разных городов России предложили способы создания 3D-моделей, которые позволят точнее рассчитать подачу воздуха в шахты и эффективнее контролировать содержание горючих газов.
"Основная идея нашей разработки в следующем: мы рассматриваем фронтальную проекцию объемной модели отдельных участков вентиляционной сети. Путем сочетания большого числа этих проекций мы получаем подробнейшую модель для улучшения качества управления проветриванием угольных шахт", – рассказал доцент отделения материаловедения Томского политеха Никита Мартюшев.
Ученые установили, что диагональные соединения в системе вентиляции повышают риски накопления и взрыва метана, затрудняют приток воздуха в труднодоступные участки под землей.
Разработчики предложили новую схему построения вентиляционной сети. В данной схеме строится трехмерная пространственная модель вентиляционной системы. Работа с такой моделью достаточно сложна, поэтому для расчетов пользуются проекциями этой модели на плоскости.
Такой подход позволяет улучшить научные представления о процессах управления потоками воздуха в шахте на участках добычи полезных ископаемых (угля). Также появляется возможность более точно выбирать режим работы вентилятора главного проветривания и более точно управлять циркуляцией воздуха в шахте.
"В качестве объекта для составления пилотной трехмерной модели мы использовали Садкинское угольное месторождение в Ростовской области. Мы учли все параметры шахт: длины участков, размеры коридоров и расположение узлов контроля. К тому же нам удалось провести комплексный анализ и оценку аэрогазовых процессов в вентиляционной сети шахты", – добавил Мартюшев.
По словам инженеров, разработанная ими модель поможет в конструировании систем эффективной вентиляции подземных шахт. Еще одно важное применение этой модели – это расчет положения датчиков для регистрации концентрации метана.
Понимание закономерностей движения воздуха в шахте позволяет выбрать места, где концентрация метана может быть максимальна. Установка датчиков в этих местах позволит своевременно предупреждать об опасности высокой концентрации метана персонал шахты и принимать своевременные меры. Таким образом можно предотвратить опасность возгорания метана в шахте.
Томский политех – участник программы государственной поддержки университетов РФ "Приоритет-2030".
https://ria.ru/20230511/nauka-1868082988.html