Установлено залежності розрідження в устях сведловини, концентрації метану в суміші та витрати метаноповітряної суміші (МПС) від відстані устя свердловини до лінії очисного вибою, дебіту газоповітряної суміші від розрідження в усті свердловини до лави, витрат метану, відстані устя свердловини до лави, дебіту метану від розрідження у свердловині. За одержаними результатами складено рівняння парних і множинних регресій. Виконано обгрунтування топологічних параметрів дегазаційних свердловин за умов дегазації зближених пластів, що підробляються, на базі математичного апарату аналітичної геометрії. Розроблено методику розрахунку для визначення параметрів закладення свердловин, що буряться з виробок виїмкової ділянки за зазначених умов. Наведено методи визначення дебітів МПС, метану та розрідження на устях свердловин одночасно на всіх виїмкових дільницях шахти з урахуванням продуктивності працюючих вакуум-насосів. Запропоновано модель балансу МПС та сумарного масового дебіту метану на виїмковій ділянці з урахуванням концентрації метану у газопроводі. Здійснено розрахунок зміни тиску МПС за довжиною газопроводу з використанням диференціального рівняння, до складу якого входять масові витрати МПС, що дозволяє враховувати зміни втрат та щільності МПС за довжиною газопроводу за умов підсмоктування повітря у трубопровід.

  Скачати повний текст

Висвітлено результати депресійних зйомок виймальних дільниць (ВД) метанонасичених шахт. Обгрунтовано умови та доцільність переходу в період відпрацювання виймального стовпа від прямоточної на комбіновану схему провітрювання (СП), що за досягнення максимального рівня аеродинамічного опору неконтрольованої повітровідвідної виробки, продовжує її експлуатаційний період і знижує газонасиченість ВД. Установлено, що на ВД зі складною програмою керування процесом повітророзподілу під час комплексування СП та параметрів дегазації оцінку газонасиченості й участі на паях використовуваних способів дегазації в загальному балансі потрібно давати окремо по відповідних квазістаціонарних періодах. Розкрито зв'язок, що характеризує вплив пересувних підземних дегазаційних установок на режим провітрювання ВД, та обгрунтовано доцільність використання засобів вакуумування в її вентиляційній мережі, що за умов зворотноточної схеми створює топологічний аналог комбінованого провітрювання. Описано метод розрахунку витоків повітря у виробленому просторі (ВП), викликаних суперпозицією загальношахтної депресії та градієнта розрядження задіяних засобів вакуумування, що допомагає вибирати раціональні місця встановлення, кількість і параметри пристроїв для відбору газоповітряної суміші з ВП. Розроблено методику розрахунку витоків повітря через ВП ВД вугільних шахт, що підвищило ефективність дегазації ВД на 15 % і економічний ефект.

  Скачати повний текст

Розроблено методику та подано ідентифікацію речовин, що виділяються з вугілля за нормальної та підвищеної температури за тривалого збереження вугілля. Запропоновано систему рівнянь та аналітичне розв'язання задачі метановиділення з часток відірваного від масиву вугілля різних фракцій та часу відбійки, що відрізняються від відомих тим, що враховують інтенсивність переходу метану зі зв'язаного у вільний стан. За методом математичного моделювання процесу знайдено залежності для визначення коефіцієнтів внутрішньої дифузії та порівняння для опису динаміки переходу метану зі зв'язаного до вільного стану. Розроблено математичну модель метанонакопичення у вугільних бункерах за різної інтенсивності їх завантаження вугіллям, години відторгнення вугілля від масиву, ємності бункера, інтенсивності провітрювання. Опрацьовано дані більше 10-ти натурних експериментів з метанонакопичення в бункерах шахт ДХК "Макіїввугілля", "Донвугілля", "Жовтеньвугілля". Показано можливість застосування запропонованої теорії визначення концентрації метану в надбункерному просторі для практичних розрахунків. Виконані теоретичні та експериментальні дослідження дали змогу розробити галузевий стандарт на розрахунки провітрювання накопичувальних бункерів вугілля.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання безпеки підривних робіт запобіжними вибуховими речовинами п'ятого класу. Встановлено, що основними напрямками підвищення безпеки підривних робіт є збільшення стійкості запобіжних вибухових речовин (ЗВР) проти вигоряння за рахунок зниження їх підпалюваності, покращання детонаційної здатності та водостійкості ЗВР за умови більш високої працездатності, ніж у вугленіта Е-6. Висвітлено спосіб зниження підпалюваності за рахунок введення до складу ЗВР вуглекислого кальцію. Розроблено математичну модель, що описує запаленння метано-повітряної суміші під час підривних робіт, за допомогою якої визначено граничну кількість сенсибілізатора (13 %) у складі ЗВР, що забезпечує його максимально можливу детонаційну здатність. Досліджено оптимальну кількість інгібітора у складі ЗВР з позиції підвищення рівня запобіжності та працездатності. Доведено підвищення водостійкості ЗВР заміною деревної муки полістиролом.

  Скачати повний текст

Проаналізовано існуючі методи вимірювання вмісту метану, засобів і систем контролю вибухонебезпечності гірничих виробок шахт. Досліджено причини неоднозначної та нестабільної роботи засобів контролю вмісту метану та вплив неконтрольованих компонентів і параметрів рудникової атмосфери на їх роботу. Запропоновано нові методи контролю, що усувають можливість неоднозначного вимірювання концентрації даного газу в гірничих виробках шахт і розроблено засоби контролю вибухонебезпечності, що підвищують вірогідність й ефективність контролю та забезпечують однозначність роботи сигналізації та захисту. Визначено шляхи удосконалення даних засобів і систем.

  Скачати повний текст

Розроблено методи та засоби підвищення швидкодії вимірювача у разі необхідної точності контролю концентрації метану у вугільних шахтах на базі оптико-абсорбційного методу контролю з відкритим оптичним каналом за умов обліку та компенсації впливу дестабілізуючих факторів. Розроблено математичну модель вимірювача, яка передбачає використання оптико-абсорбційного методу контролю концентрації метану та враховує вплив дестабілізувальних факторів рудничної атмосфери (зміни температури та тиску, концентрації вугільного пилу) на параметри оптоелектронного вимірювача, що дозволило оцінити метрологічні характеристики вимірювальної системи за реальних умов експлуатації. Розроблено метод нелінійної мультиплікативної компенсації впливу вугільного пилу на результати виміру концентрації метану, який передбачає введення у вимірювальну систему додаткового компенсаційного відкритого оптичного каналу, що дозволяє експлуатувати вимірювач за умов високої запиленості атмосфери вугільних шахт. Обгрунтовано структурно-алгоритмічну організацію комп'ютеризованої ІВС контролю концентрації метану у вугільних шахтах. Розроблено макетний зразок даного контролю, за результатами його дослідження оцінено швидкодію та точність розробленого вимірювача.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Визначено закономірності змін аерогазодинамічного та геомеханічного станів гірського масиву за допомогою очисних робіт та обгрунтовано ефективні способи керування провітрюванням виїмкових дільниць (ВД) у небезпечних за газом вугільних шахтах (ВШ). Проаналізовано особливості руйнування джерел газовиділення пористих пісковиків у шаруватому породному масиві за розробки вугільного пласта та взаємозв'язок ступеня їх руйнування з аерогазодинамічним режимом небезпечної за газом ВД ВШ. Розроблено математичну модель динамічних властивостей вентиляційної мережі ВД ВШ як об'єкта керування та визначено залежність величини сплеску вмісту метану від відстані до джерела збурювання повітряного потоку, що відрізняються врахуванням акустичних властивостей повітряного потоку. Описано методику радіометричного контролю надходження метану та виявлення потенційно небезпечних ділянок гірничих виробок. Запропоновано новий спосіб провітрювання та відводу метану з виробок, що погашаються.

  Скачати повний текст

Теоретично досліджено десорбцію метану з вугілля у вугільний простір і замкнений об'єм у моделі, що враховує дифузію метану у вугільних блоках і його фільтрацію через систему пор і тріщин. Побудовано систему рівнянь, що описує десорбцію метану у вугіллі залежно від часу та координати з урахуванням того, що значна частина метану, що міститься у вугіллі, знаходиться у закритих порах і у твердому розчині. У явному вигляді встановлено залежність швидкості виходу метану з пласта від розміру блоків, відкритої та закритої пористості, в'язкості та розчинності, пластового тиску та температури. На підставі збігу теоретичних і експериментальних кривих десорбції метану в замкнений об'єм за відповідного вибору параметрів запропоновано метод визначення коефіцієнта фільтрації метану у вугіллі. Базуючись на результатах тоеретичних і експериментальних досліджень розроблено "Методику визначення об'єму закритих пор вугілля", що використовується для визначення загальної пористості вугілля, та метод розрахунку часу утворення небезпечної концентрації у бункерах за умов аварійної ситуації у випадку припинення провітрювання.

  Скачати повний текст

На підставі аналізу експериментальних досліджень щодо взаємозв'язку метану та вугілля, молекулярної структури вугілля побудовано модель мікроструктури вугільної речовини, визначено кінематичні й енергетичні параметри метану у мікропорах вугілля, обгрунтовано конформаційний механізм деформування вугільної речовини, установлено вплив конформаційних переходів на параметри дифузії метану у міжпоровому просторі. Визначено параметри вібродії на мікросорбційний простір вугілля для ефективної десорбції газу. Розроблено методику виконання гірничо-експериментальних робіт з газодинамічного розвантаження мікросорбційного простору вугільного пласта вібраційною дією під час проведення підготовчих виробок. Запропоновані параметри вібродії включено як уточнені параметри вібраційного способу до галузевого нормативного документа "Правила ведення гірничих робіт на пластах, схильних до газодинамічної активності".

  Скачати повний текст

Встановлено закономірності та особливості формування у вугільному пласті попередньо зволоженої зони, визначено параметри зволоження для попередження пилогазоутворення під час вибухової відбійки вугілля. Наведено оцінку сучасних способів і засобів попередження проявів пилогазового фактора у процесі вибухової відбійки вугілля за критерієм ефективності, запропоновано шляхи їх удосконалення. Визначено залежності впливу зволоження на зміни деформаційних характеристик вугілля і процеси пилогазоутворення під час його вибухової відбійки, обгрунтовано можливість керування даними процесами.

  Скачати повний текст

Обгрунтувано параметри розподілу повітря в гірничих виробках вугільних шахт з урахуванням впливу конвекції газово-повітряної суміші та виникнення зустрічних потоків пожежних газів і метану під покрівлею аварійної виробки під час пожежі чи викиду метану. За результатами аналітичних і експериментальних досліджень визначено загальні закономірності формування конвективних потоків у виробці з джерелами природної тяги: осередком пожежі, легкими чи важкими (динамічно активними) газами. Охарактеризовано конвективний потік і показано його вплив на поширення продуктів горіння в мережі підземних виробок. Встановлено умови зберігання стійкості провітрювання за аварійних умов.

  Скачати повний текст

Вперше запропоновано показники фільтраційних властивостей підробленого вуглепородного масиву, якими є його інтегральна ефективна порожнистість та інтегральна проникність. Досліджено їх взаємозв'язок і розроблено розрахункові методи визначення. Одержано аналітині залежності для розрахунку добувних запасів метану в підробленому вуглепородному масиві, які враховують його фізико-механічні властивості та параметри підроблення. До наукового обігу вперше введено поняття та розроблено прогнозний коефіцієнт добування метану, який дорівнює відношенню питомої кількості метану, яка може бути добута з вугільних або порідних пластів, що підробляються, до їх природної газоносності.

  Скачати повний текст

Встановлено, що основним недоліком вентиляційних систем марганцевих шахт є значні непродуктивні втрати повітря в мережі підземних гірничих виробок і через надшахтні будівлі та вентиляційні споруди на поверхневому комплексі. Проведено моделювання процесу зміни енерговитрат. Обгрунтовано аеродинамічні параметри вентиляційних споруд і визначено область ефективного використання елементів шахтної вентиляційної мережі. Розроблено математичну модель процесу взаємодії зустрічних струменів повітряних потоків у струминних аеродинамічних системах. Запропоновано й обгрунтовано критерії щодо оцінювання ефективності роботи зустрічно-струминної аеродинамічної системи.

  Скачати повний текст

Запропоновано нове комплексне рішення задачі визначення загальної пористості вугілля і прогнозу часу утворення пожежонебезпечних і вибухонебезпечних концентрацій метану в пластових виробках. Встановлено, що вплив високого гідростатичного тиску до 2,1 ГПа на викопне вугілля не викликає необоротних змін у його кристалічній і поруватій структурі. Визначено закономірності руйнування викопного вугілля в умовах високого нерівнокомпонентного тиску до 1,4 ГПа. Виявлено, що руйнування викопного вугілля в таких умовах відбувається в кілька стадій, що характеризуються різними механізмами: перша - від 100 до 500 МПа, друга - від 500 до 750 МПа, третя - від 750 МПа до 1,25 ГПа; під дією тиску в 500 МПа відбувається перехід від крихкого руйнування до пластичного. Отримано закономірності впливу температури на процеси руйнування під дією високого нерівнокомпонентного тиску до 1,4 ГПа. Визначено, що вплив температури також має стадійний характер, впливаючи як на флюїди в поровому об'ємі, так і на аліфатичну складову структури. Виявлено, що закрита пористість викопного вугілля є джерелом газу, виділення з якого розтягнуто за часом, час утворення небезпечних концентрацій зростає зі збільшенням пористості. На основі отриманих закономірностей руйнування пористості запропоновано експрес-методику визначення загальної пористості викопного вугілля та удосконалений метод прогнозу часу утворення небезпечних концентрацій метану в гірничих виробках.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання побудови оперативних джерел живлення під час роботи в аварійному режимі шахтних вентиляційних установок і турбомеханізмів. Розроблено системи узгодження енергосилових установок транспортних засобів та їх застосування як оперативних джерел живлення. Здійснено розробку елементів системи керування режимами джерела аварійного енергоживлення та системи керування електроприводом вентиляторної установки у разі автономного живлення. Розроблено алгоритм керування енергосилової установки транспортних систем і пристрою узгодження оперативно формованих джерел живлення, який забезпечує мінімізацію витрат палива під час виконання технологічних вимог з продуктивності та напору головних вентиляційних установок.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано шляхи підвищення ефективності провітрювання довгих тупикових виробок осьовими вентиляторами місцевого провітрювання. Розроблено математичну модель провітрювання тупикової виробки, в якій рівняння аеродинамічної характеристики та характеристики потужності вентилятора викладені у вигляді поліноміальних функцій. На підставі запропонованої математичної моделі розроблено методику оцінювання ефективності провітрювання, яка забезпечується існуючими вентиляторами. Обгрунтовано послідовність рішення задачі оптимізації номінальних та конструктивних параметрів вентиляторів місцевого провітрювання. Розроблено математичну модель системи вентилятор місцевого провітрювання - вентиляційний трубопровід з довжиною, що дискретно змінюється - виробка, яка дозволяє виконувати пошук оптимальних значень номінальної подачі вентилятора за умови заданої потужності двигуна. Встановлено критерії оптимізації втулкового відношення вентилятора місцевого провітрювання, якими є: безрозмірна хорда листової лопатки, безрозмірна ширина втулки робочого колеса, площа поверхні листової лопатки, номінальне значення к.к.д. вентилятора, параметр, що визначає характер обтікання кореневого перетину профілю лопатки робочого колеса. Встановлено наявність впливу прийнятих параметрів оптимізації на узагальнені показники ефективності провітрювання, номінальний к.к.д. вентилятора та площу поверхні лопаток робочого колеса. З'ясовано, що залежності функції мети від параметрів, які оптимізуються, мають екстремуми, що свідчать про обгрунтованість формулювання задачі оптимізації параметрів вентиляторів місцевого провітрювання.

  Скачати повний текст