Максим Олегович Пересторонин – аспирант, сектор горной теплофизики, отдел аэрологии и теплофизики
Scopus ID 57701516700
г. Пермь
Maxim O. Perestoronin – Postgraduate Student, Mining Thermal Physics Sector, Department of Aerology and Thermophysics
Scopus ID 57701516700
Perm
Сергеевич Паршаков – кандидат технических наук, сектор горной теплофизики, отдел аэрологии и теплофизики
Scopus ID 57202379375
г. Пермь
Oleg S. Parshakov – Cand. Sci. (Eng.), Mining Thermal Physics Sector, Department of Aerology and Thermophysics
Scopus ID 57202379375
Perm
Максим Дмитриевич Попов – аспирант, сектор горной теплофизики, отдел аэрологии и теплофизики
Scopus ID 57208722129
г. Пермь
Maxim D. Popov – Postgraduate Student, Mining Thermal Physics Sector, Department of Aerology and Thermophysics
Scopus ID 57208722129
Perm
Digital simulation of mine fires and explosions is an important stage in the process of developing technical solutions and measures aimed at improving the safety of personnel involved in underground mining. Correct simulation results determine the effectiveness of decisions in the event of an actual emergency situation. In this regard, due attention should be paid to each stage of the simulation, and especially to the initial stage of model parameterization. This study formulates a general principle for determining the parameters of mine fire and explosion models, in order to assess their development using the AeroNetwork analytical package. Such parameters in the event of a fire are heat and gas (afterdamp) releases. In the event of an explosion, excessive pressure at the shock front in the explosion origin. It has been established that when simulating a fire, it is advisable to use equivalent heat and gas releases determined by the content of combustible components in the combustion origin. In the event of burning mining equipment, these parameters can be calculated on the basis of the technical characteristics of a machine. Furthermore, when simulating an unauthorized explosion of explosives, the excess pressure determined by the dimensionless length of the active combustion area is calculated taking into account the weight and specific heat of an explosive, as well as the geometric parameters of a mine working. When simulating an explosion of a methane-air mixture (firedamp), the excess pressure is calculated taking into account the gas content of rocks in terms of free combustible gases, the length of a blast cut, the size of the area of increased fracturing, and the lower explosive limit of methane. Based on the proposed principle of the parameterization of emergency models, as an example, a model of fire and explosion development in existing extended dead-end workings (more than 1000 m long) passing coaxially to each other at different heights was developed. The numerical simulation of different emergency situations in workings was carried out, taking into account performing mining in difficult mining conditions.
Численное моделирование развития рудничных пожаров и взрывов является важным этапом в процессе разработки технических решений и мероприятий по повышению безопасности персонала, задействованного на подземных работах. От корректности результатов моделирования зависит, насколько принятые решения будут эффективны в случае возникновения реальной аварийной ситуации. В связи с этим должное внимание необходимо уделять каждой стадии моделирования, и в особенности начальной – стадии параметризации модели. В настоящем исследовании сформулирован общий принцип определения параметров моделей рудничных пожаров и взрывов для оценки их развития при помощи аналитического комплекса «АэроСеть». Такими параметрами в случае пожара являются тепло- и газовыделения, а в случае взрыва – избыточное давление на фронте ударной волны в очаге взрыва. Установлено, что при моделировании пожара целесообразно использовать эквивалентные тепло- и газовыделения, определяемые содержанием горючих компонентов в источнике горения. В случае горения горнопроходческой техники данные параметры возможно рассчитать на основании технических характеристик машины. В свою очередь, при моделировании несанкционированного взрыва взрывчатых материалов избыточное давление, определяемое безразмерной длиной активного участка горения , рассчитывается с учетом массы и удельной теплоты сгорания взрывчатого вещества, а также геометрических параметров выработки. При моделировании взрыва метановоздушной смеси избыточное давление рассчитывается с учетом газоносности пород по свободным горючим газам, длины буровзрывной заходки, размеров области повышенного трещинообразования, а также нижнего предела взрываемости метана. На основании предлагаемого принципа параметризации аварийных моделей в качестве примера выполнена разработка модели развития пожара и взрыва в существующих протяженных тупиковых выработках (длиной более 1000 м), проходимых соосно друг другу на разных высотных отметках. Произведено численное моделирование различных аварийных ситуаций в выработках с учетом ведения горных работ в сложных горнотехнических условиях.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.