Введение к работе
Актуальность работы. Высокая аварийность на угольных шахтах является одним из основных факторов, влияющих на увеличение издержек производства и повышение уровня травматизма. Наибольшую опасность представляют аварии, вызванные взрывом метана и угольной пыли. Участие во взрыве угольной пыли на несколько порядков увеличивает мощность взрыва газовоздушной смеси, что и обусловливает существенный рост в последнее время числа погибших горняков (шахты «Тайжина», «Ульяновская», «Юбилейная», «Распадская» (Россия), им. А.Ф. Засядько (Украина), «Абайская» (Казахстан) и др.).
К основному параметру, характеризующему пылевзрывобезопасность горной выработки, относится количество несвязанной и не нейтрализоваппой отложившейся угольной пыли в расчете на единицу объема выработки. В настоящее время контроль этого параметра осуществляется визуально либо по наличию темных налетов угольной пыли поверх инертной, либо по сдуваемости пыли от воздушного толчка (при гидропылевзрывозащите). Такой контроль носит субъективный характер. Попытка производить оценку интенсивности пылеотложения по уровню концентрации взвешенной пыли пе дала положительных результатов. Для повышения уровня пылевзрывозащиты необходим объективный инструментальный способ контроля интенсивности пылеотложения в горных выработках, характеризующийся высокой оперативностью и небольшой трудоемкостью. Поэтому разработка метода дистанционного автоматизированного контроля интенсивности пылеотложения в горных выработках угольных шахт с передачей на поверхность информации о наличии взрывоопасного отложения пыли, позволяющего принимать оперативные меры при обнаружении нарушений пылевого режима, является актуальной задачей.
Целью работы является установление основных факторов, влияющих на достоверность данных об интенсивности накопления пыли в горных выработках угольных шахт для разработки метода дистанционного контроля
интенсивности пылеотложения, позволяющего повысить безопасность труда горнорабочих.
Идея работы заключается в использовании гравитационного метода измерения поверхностной плотности пыли для непрерывного контроля интенсивности пылеотложения в горных выработках угольных шахт.
Методы исследования включают в себя анализ и обобщение материалов литературных источников, теорию подобия, математическое моделирование, методы статистической обработки результатов экспериментов, стендовые и шахтные эксперименты.
Основные научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:
-
Метод дистанционного контроля интенсивности пылеотложения в горных выработках, основанный на измерении массы пыли, отложившейся на единицу поверхности, обеспечивает получение более достоверных данных, чем метод, основанный на измерении концентрации пыли, вследствие исключения влияния неравномерности распределения концентрации и дисперсного состава пыли в сечении выработки.
-
Минимум погрешности измерения средней величины массы пыли, отложившейся на единицу поверхности, достигается при расположении приемной платформы датчика у стенки выработки на удалении от почвы, равном одной трети высоты выработки.
-
Математическая модель миграции частиц пыли с учетом вторичных течений воздуха позволяет определить рациональпые места расположения датчиков интенсивности пылеотложения в горных выработках угольных шахт.
-
Оптимальная шероховатость приемной платформы датчика интенсивности пылеотложения определяется с учетом критической скорости начала уноса пыли.
-
Автоматизированная система мониторинга пылеотложения, способствующая повышению эффективности комплекса профилактических мероприятий по борьбе с пылью в горных выработках угольных шахт, базируется на измерении поверхностной плотности отложившейся пыли с помощью разработанного датчика интенсивности пылеотложения.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждаются:
достаточным для статистической обработки массивом информации, полученной в результате стендовых и натурных исследований;
удовлетворительной сходимостью результатов лабораторных и натурных исследований процесса пылеотложения в горных выработках угольных шахт (погрешность не превышает 20 %);
положительными результатами шахтных испытаний разработанного способа и средства дистанционного контроля интенсивности пылеотложения в горных выработках угольных шахт.
Научное значение работы заключается в обосновании рациональных параметров гравитационного метода измерения поверхностной плотности отложившейся пыли, исключающего влияние неравномерности распределения концентрации пыли в сечении выработки, и позволяющего обеспечить дистанционный контроль интенсивности пылеотложения в горных выработках угольных шахт.
Практическое значение работы состоит в разработке функциональной
схемы автоматизированной системы мониторинга пылеотложения в горных
выработках угольных шахт, позволяющей своевременно выполнять
профилактические мероприятия по предупреждению взрывов в угольных
шахтах и датчика интенсивности пылеотложения на основе прецизионных
весов.
Реализация работы. Результаты проведенных исследований
использованы при разработке новой редакции «Инструкции по комплексному
обеспыливанию и контролю пылевого режима угольных шахт» и ГОСТ
«Приборы контроля запыленности и пылевзрывобезопасности на угольных
шахтах».
Апробация работы. Основные положения и содержание работы
докладывались и получили одобрение на научных симпозиумах «Неделя горняка-
2006», «Неделя горняка-2007»; на Всероссийской паучно-практической
конференции «Безопасность горного производства» (г. Якутск, 2008 г.), па
научных семинарах ННЦ ГП ИГД им. А.А. Скочинского (2008 г, 2011 г.)
Московского государственного горного университета (2008 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 9 работ, в том числе три в ведущих рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК, и один патент на изобретение.
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 78 наименований. Работа изложена на 127 страницах, включает 17 таблиц и 30 рисунков.
