Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время на рудниках и угольных шахтах России пожары занимают второе место среди причин травматизма горнорабочих. Доля ущерба от подземных пожаров является самой высокой и составляет 80 - 95 % затрат на ликвидацию всех аварий на горных предприятиях. При этом материальный ущерб от подземных пожаров составляет десятки млн руб. Все это вызвано как снижением производственной дисциплины, так и ухудшением общего технического состояния угольных шахт и рудников. Произошедшие за последнее время пожары на шахтах «Россия» и «Сибирская», а также руднике «Вершино-Дарасунский» подтверждают недостаточную возможность обнаружения подземных пожаров на начальной стадии системой контроля аэрогазовой безопасности на горнодобывающих предприятиях. Задача обнаружения возможной пожароопасной ситуации по-прежнему остается за горным диспетчером, который, на основе субъективного анализа большого количества информации, не всегда может ее выявить.
Единственной возможностью повышения пожарной безопасности в подземных выработках шахт и рудников является постоянный мониторинг аэрологических параметров с их дальнейшим анализом для обнаружения пожара на начальной стадии. Для этого на основе конкретных параметров участка шахты и контролируемых величин параметров шахтной атмосферы необходимо непрерывно осуществлять идентификацию пожарной обстановки на участке, что позволит выявить начавшийся пожар на начальной стадии развития и выполнить действия, направленные на предотвращение или снижение последствий аварий.
Следовательно, разработка способа и средств обнаружения подземного пожара на начальной стадии является актуальной научно-исследовательской задачей, решение которой позволит обеспечить эффективное и раннее обнаружение пожара в горной выработке.
Цель работы заключается в установлении зависимостей предельных значений скоростей нарастания концентрации оксида углерода и температуры воздуха от физических параметров шахтной атмосферы с учетом геометрических и геофизических характеристик участка для создания способа обнаружения начальной стадии подземных пожаров.
Идея работы состоит в мониторинге и учете изменений признаков начальной стадии пожара в подземной выработке шахты или рудника для формирования аварийных критериев обнаружения подземного пожара.
Основные научные положения, разработанные соискателем, и их новизна:
-
Учет предельных значений скоростей нарастания концентрации оксида углерода и температуры воздушного потока в качестве дополнительных информационных параметров пожара позволяет уменьшить время обнаружения подземного пожара.
-
Полученные зависимости для определения предельных значений скоростей нарастания концентрации оксида углерода и температуры воздушного потока учитывают текущие параметры шахтной атмосферы и позволяют определить искомые критерии обнаружения подземных пожаров.
-
В качестве критериев, при которых подземный пожар считается обнаруженным, предлагается использовать условия превышения значений скоростей нарастания концентрации оксида углерода и температуры воздуха предельных значений, вычисленных по полученным зависимостям.
-
Предлагаемый способ обнаружения начальной стадии подземных пожаров основан на обработке автоматизированной системой данных постоянного мониторинга текущих основных и дополнительных информационных параметров (скорости изменения температуры воздушного потока Vt и концентрации оксида углерода VCo, температуры воздуха, расхода концентрации оксида углерода, давления и влажности воздуха) и их анализе в соответствии с разработанными критериями.
-
Реализация данного способа возможна при использовании предлагаемой структуры автоматизированной системы обнаружения подземных пожаров и разработанного алгоритма, основанного на полученных зависимостях для определения предельных значений дополнительных информационных параметров подземного пожара.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются достаточным для математической обработки массивом полученной информации в результате теоретических и опытно-промышленных исследований; удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и натурных исследовшшй на действующих горнодобывающих предприятиях (погрешность не превышает 12 %); положительными результата-
ми внедрения системы обнаружения начальной стадии пожара на руднике «Комсомольский» ОАО «ГМК «Норильский Никель».
Научная значимость работы состоит в установлении аварийных критериев и разработке алгоритма функционирования системы обнаружения начальной стадии подземных пожаров для снижения времени его обнаружения.
Практическая значимость работы заключается в разработке автоматизированной системы обнаружения начальной стадии подземных пожаров, функционирующей по предложенному алгоритму. Использование данной системы на горном предприятии позволит повысить уровень пожарной безопасности за счет адаптированного подхода к выявлению ранних признаков подземного пожара.
Реализация результатов работы. Предложенный способ обнаружения начальной стадии подземных пожаров использован при разработке автоматизированной системы обнаружения начальной стадии пожаров рудника «Комсомольский» ОАО ГМК «Норильский Никель».
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научных симпозиумах «Неделя горняка» в 2008 и 2010 гг., заседании кафедры «Аэрология и охрана труда» (МГГУ, 2009 и 2010 гг.) и научно-технической конференции «Современные техника и технологии горно-металлургической отрасли и пути их развития» (Навои, 2010 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, из них 4 в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, содержит 36 рисунков, 11 таблиц, 3 приложения, список использованных источников из 136 наименований.
