Анализ влияния местных сопротивлений горных выработок на общешахтное аэродинамическое сопротивление

С.С. Кобылкин , В.К. Ушаков, И.И. Кузнецов
Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», г. Москва, Российская Федерация
Горная Промышленность №2 / 2024 стр. 93-96

Резюме: Целью данной работы является количественная оценка влияния местных аэродинамических сопротивлений на общешахтное сопротивление, учитывающая сопротивление трения. Проведенные исследования включают в себя лабораторные эксперименты, компьютерное моделирование в ПО Ansys CFD и аналитические выводы. В результате проведенных исследований уточнена зависимость величины местных сопротивлений при поворотах горных выработок. Установлено, что величина местного сопротивления по всем участкам может превышать 10% от общешахтного аэродинамического сопротивления трения. Это зависит от геометрических параметров горных выработок, вследствие чего возможен значительный рост отношения величины местных сопротивлений к величине аэродинамического сопротивления трения. Доказано, что существенное влияние имеет соотношение двух коэффициентов – коэффициента трения и коэффициента местных сопротивлений. Чем больше резких поворотов имеет горная выработка, тем больше отношение величины местных сопротивлений к величине аэродинамического сопротивления трения. Следовательно, необходим отдельный учет данного вида сопротивления при проектировании вентиляции шахт.

Ключевые слова: безопасность, шахта, вентиляция, местное аэродинамическое сопротивление, депрессия, схема проветривания

Для цитирования: Кобылкин С.С., Ушаков В.К., Кузнецов И.И. Анализ влияния местных сопротивлений горных выработок на общешахтное аэродинамическое сопротивление. Горная промышленность. 2024;(2):93–96. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-2-93-96

Информация о статье

Поступила в редакцию: 21.02.2024

Поступила после рецензирования: 12.03.2024

Принята к публикации: 12.03.2024

Информация об авторах

Кобылкин Сергей Сергеевич – доктор технических наук, профессор, кафедра безопасности и экологии горного производства, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», г. Москва Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Ушаков Владимир Кимович – доктор технических наук, профессор, кафедра математики, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Кузнецов Иван Ильич – горный инженер, аспирант, кафедра безопасности и экологии горного производства, Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», г. Москва Российская Федерация

Список литературы

1. Ушаков К.З. (ред.). Рудничная вентиляция: Справочник. М.: Недра; 1977. 328 с.

2. Харев А.А. Методы подсчета местных вентиляционных сопротивлений в шахтных сетях и способы снижения их: дис. … канд. техн. наук. М.; 1949. 34 с.

3. Ксенофонтова А.И. Депрессионные съемки на шахтах. М., Ленинград: ОНТИ. Глав. ред. горно-топливной и геол.-развед. лит-ры; 1938. 76 с.

4. Веденеева Л.М. Исследование аэродинамических процессов в местных сопротивлениях и их влияния на воздухораспределение в вентиляционных сетях с большим эквивалентным отверстием: автореф. … канд. техн. наук. Пермь; 1995. 18 с.

5. Семин М.А. Обоснование параметров систем вентиляции рудников в реверсивных режимах проветривания: дис. … канд. техн. наук. Пермь; 2016. 151 с.

6. Левин Л.Ю., Семин М.А., Клюкин Ю.А. Расчет местных аэродинамических сопротивлений в моделях вентиляционных сетей шахт и рудников. Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2018;(3):265–278. Levin L.Yu., Semin M.A., Klyukin Yu.A. Analysis of methods for calculating shock losses in mine ventilation networks. Izvestiya Tulskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Nauki o Zemle. 2018;(3):265–278. (In Russ.)

7. Левин Л.Ю., Зайцев А.В. Современные тенденции в области исследования местных аэродинамических сопротивлений в рудничных вентиляционных сетях. Научные исследования и инновации. 2010;4(2):55–58. Levin L.Yu., Zaitsev A.V. Current trends in studying local aerodynamic resistances in mine ventilation systems. Nauchnye Issledovaniya i Innovatsii. 2010;4(2):55–58. (In Russ.)

8. Кобылкин С.С., Каледин О.С., Кобылкин А.С., Дядин С.А. Оценка влияния местных сопротивлений на общее аэродинамическое сопротивление воздуховодов. В кн.: Горное дело в XXI веке: технологии, наука, образование: материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 110-летию горного факультета, г. Санкт-Петербург, 28–29 окт. 2015 г. СПб.: Санкт-Петербургский горный университет; 2015. С. 91–92.

9. Кобылкин С.С., Тимченко А.Н., Кобылкин А.С. Применение компьютерного моделирования при выборе параметров работы пылеотсоса, встраиваемого в проходческие комбайны. Безопасность труда в промышленности. 2021;(3):21–27. https://doi.org/10.24000/0409-2961-2021-3-21-27 Kobylkin S.S., Timchenko A.N., Kobylkin A.S. Use of computer simulation in the selection of operating parameters for the dust extractor built into the road headers. Occupational Safety in Industry. 2021;(3):21–27. (In Russ.) https://doi.org/10.24000/0409-2961-2021-3-21-27

10. Ушаков В.К., Скопинцева О.В. Аэродинамическое старение горных выработок и учет его влияния на надежность вентиляции. В кн.: Интенсивная и безотходная технология разработки угольных и сланцевых месторождений: тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. М.: МГИ; 1989. С. 116–117.

11. Ушаков В.К. Алгоритм выявления ветвей-диагоналей в шахтных вентиляционных системах для обеспечения безопасности труда. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020;(12):147–155. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-12-0-147-155 Ushakov V.K. Identification algorithm of diagonal branches in mine ventilation systems for higher safety in operation. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2020;(12):147–155. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-12-0-147-155

12. Ушаков В.К. Метод выбора рациональной тактики восстановления работоспособности шахтных вентиляционных систем. Горная промышленность. 2023;(5):114–118. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-5-114-118 Ushakov V.K. A method for selecting a rational approach to restoring the performance of mine ventilation systems. Russian Mining Industry. 2023;(5):114–118. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-5-114-118