ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................................... 5
1 СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 12
1.1 Особенности процессов переноса тепла и дыма при движении воздуха по горным выработкам во время экзогенных подземных пожаров .......................... 12
1.1.1 Распространение продуктов горения по выработкам рудника ......... 14
1.1.2 Обзор моделей тепломассопереноса при пожарах в рудничных вентиляционных сетях ......................................................................................... 18
1.2 Аварийные источники тепловыделения ...................................................... 21
1.3 Расчет устойчивости вентиляционных потоков ......................................... 23
1.4 Анализ опыта экспериментальных исследований экзогенных пожаров в подземных условиях ................................................................................................. 29
1.5 Анализ опыта экспериментальных исследований возгораний в лабораторных условиях ............................................................................................ 33
1.6 Цели и задачи исследований ........................................................................ 37
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В НАКЛОННОЙ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКЕ ПРИ ПОЖАРЕ НА ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ НАКЛОННОЙ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ 39
2.1 Описание испытательного аэродинамического стенда ............................. 39
2.2 Методика проведения экспериментальных измерений термодинамических параметров воздушного потока ........................................... 45
2.2.1 Технологические режимы проведения натурных измерений ........... 45
2.2.2 Измеряемые параметры ........................................................................ 46
2.2.3 Схема проведения измерений .............................................................. 47
2.3 Статистическая обработка данных экспериментальных исследований .. 49
2.4 Результаты экспериментальных измерений параметров воздушного потока для различных режимов проветривания .................................................... 51
2.4.1 Результаты определения фактической аэродинамической характеристика установленного вентилятора ................................................... 51
2.4.2 Результаты экспериментальных измерений параметров воздушного потока для различных углов наклона испытательного стенда ........................ 54
2.5 Выводы ........................................................................................................... 58
3 РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В НАКЛОННОЙ ВЫРАБОТКЕ ПРИ НАЛИЧИИ ИНТЕНСИВНОГО ИСТОЧНИКА ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ ....................................... 59
3.1 Математическая постановка задачи нестационарного тепломассопереноса в наклонной горной выработке ............................................ 60
3.1.1 Построение геометрической модели ................................................... 64
3.1.2 Постановка граничных и начальных условий .................................... 65
3.1.3 Исследование сеточной сходимости ................................................... 66
3.2 Валидация трехмерной численной модели на основании экспериментального исследования процессов тепломассопереноса на физической модели наклонной горной выработки (на испытательном аэродинамическом стенде) ....................................................................................... 68
3.2.1 Результаты валидации трехмерной численной модели для горизонтального положения испытательного аэродинамического стенда .... 70
3.2.2 Результаты валидации численной модели для отрицательного угла наклона испытательного аэродинамического стенда ....................................... 73
3.3 Сравнительный анализ принятой модели турбулентности ....................... 76
3.4 Выводы по главе ............................................................................................ 78
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ИЗМЕНЕНИЯ АЭРО-ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРМЕТРОВ ПРОВЕТРИВАНИЯ НАКЛОННОЙ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ С НИСХОДЯЩИМ ПРОВЕТРИВАНИЕМ ПРИ ПОЖАРЕ ........................................................................ 80
4.1 Описание принятых для многопараметрического моделирования вариантов ................................................................................................................... 80
4.2 Исследование влияния различных факторов на условие опрокидывания вентиляционной струи в канале геометрии экспериментального стенда ........... 82
4.2.1 Исследование влияния степени открытия вентиляционного окна наклонного участка на устойчивость проветривания при различной начальной скорости воздушного потока и мощности источника тепловыделения .................................................................................................... 82
4.2.2 Исследование влияния мощности источника тепловыделения на устойчивость проветривания при различных начальных скоростях воздушного потока ............................................................................................... 86
4.3 Получение математической зависимости массового расхода воздуха и критической мощности источника тепловыделения от различных начальных параметров ................................................................................................................. 89
4.4 Оценка величины продольной дисперсии для различных режимов работы испытательного стенда как критерия оценки устойчивости проветривания ...... 95
4.5 Экспериментальное подтверждение неустойчивого проветривания на испытательном стенде ............................................................................................ 103
4.6 Оценка принятых критериев подобия при переходе к реальным размерам горных выработок ................................................................................................... 106
4.7 Выводы по главе .......................................................................................... 108
5 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЁТА СТАЦИОНАРНОГО ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В РУДНИЧНЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СЕТЯХ, УЧИТЫВАЮЩИХ ТЕПЛОВЫЕ ДЕПРЕССИИ ОТ ПОЖАРА ............................. 110
5.1 Итерационный алгоритм определения критической мощности пожара 111
5.2 Сетевая модель воздухораспределения в руднике при пожаре .............. 117
5.3 Алгоритм расчета устойчивости воздухораспределения при пожаре фиксированной тепловой мощности ..................................................................... 121
5.4 Метод определения мощности источника тепловыделения в условиях рудничных аварий ................................................................................................... 124
5.4.1 Исследование точечных источников тепловыделения .................... 127
5.4.2 Исследование распределенных источников тепловыделения ........ 129
5.4.3 Моделирование динамики горения конвейерной ленты ................. 130
5.5 Реализация алгоритма расчета стационарного воздухораспределения с учетом тепловой депрессии пожара в ПК «Аэросеть» ....................................... 131
5.6 Выводы по главе .......................................................................................... 137
ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................................ 139
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ .................................................. 140
