|
таковых слоев в целом, их разрушения и предупреждения образования. В России эти процессы исследовались в МГГУ, ВостНИИ. В теоретическом аспекте была поставлена и решена К.З. Ушаковым задача замыкания системы уравнений движения и диффузии, что позволило ему разработать для практики динамический метод расчета расходов воздуха для вентиляции газообильных выработок [147-155]. К.З. Ушаковым была разработана теория стратифицированных газовоздушых потоков, фундаментальными следствиями которой являются, на наш взгляд, установленные факты существования точек перегиба в профилях концентраций и скоростей для тех сечений выработки, где существует слоевое скопление метана. То есть К.З. Ушаковым, по существу, была открыта диссипативная газодинамическая структура, специфичная для горных выработок и изучены условия ее возникновения. Основной причиной слоеобразования является затухание турбулентности, которое достаточно полно характеризуется числом Ричардсона Ri. 11редложена методика определения критического числа Ричардсона RiKp, при котором происходит прекращение турбулентного обмена. Критическое число Ричардсона вычисляется из условия равенства скоростей всплывания и поперечных турбулентных пульсаций. Эти результаты, как с научной, так и с практической точек зрения, являются едиными для метанообильных и углекислотообильных шахт. Исследования слоевых скоплений углекислого газа и в шахтах Подмосковного бассейна, выполненные Э.М. Соколовым, Н.М. Качуриным и А.А. Кузнецовым подтвердили общий характер закономерностей, установленных К.З. Ушаковым. Кроме того, им был получен важнейший для практики результат возникновение слоевых скоплений углекислого газа происходит на мульдообразных участках горных выработок. Сложная конфигурация области течения на таких участках обусловила необходимость физического моделирования процесса турбулентной диффузии углекислого газа. Теоретические основы физического моделирования газодинамических процессов отражены в работах Ф. А.Абрамова, А.Е. Красноштейна, И.И. Мед46 |
Особый интерес для прогноза газовых ситуаций представляет диффузия активных газов, перенос которых в воздушном потоке изменяет его диффузионные свойства. При этом возможны случаи ослабления диффузии, которые приводят к накоплению газовых примесей в больших количествах. Исследования движения метановых слоев начаты Г.Ф. Ковардом, Е.Дж. Рейном, Г1. Бэкке, С.Дж. Ничем. Исследователи изучали вопросы движения метановых слоев в целом, их разрушения и предупреждения образования. В России эти процессы исследовались в МГТУ, ВостНИИ. В теоретическом аспекте была поставлена и решена К.З. Ушаковым задача замыкания системы уравнений движения и диффузии, что позволило ему разработать для практики динамический метод расчета расходов воздуха для вентиляции газообильных выработок [147-155]. К.З. Ушаковым была разработана теория стратифицированных газовоздушых потоков, фундаментальными следствиями которой являются, на наш взгляд, установленные факты существования точек перегиба в профилях концентраций и скоростей для тех сечений выработки, где существует слоевое скопление метана. То есть К.З. Ушаковым, по существу, была открыта диссипативная газодинамическая структура, специфичная для горных выработок и изучены условия сс возникновения. Основной причиной слоеобразования является затухание турбулентности, которое достаточно полно характеризуется числом Ричардсона Ri. Предложена методика определения критического числа Ричардсона RiKp, при котором происходит прекращение турбулентного обмена. Критическое число Ричардсона вычисляется из условия равенства скоростей всплывания и поперечных турбулентных пульсаций. Эти результаты, как с научной, так и с практической точек зрения, являются едиными для метанообильных и углекислотообильных шахт. Исследования слоевых скоплений углекислого газа и шахтах Подмосковного бассейна, выполненные Э.М. Соколовым, Н.М. Качуриным и А.А. Кузнецовым подтвердили общий характер закономерностей, установленных К.З. Ушаковым. Кроме того, им был получен важнейший для практики результат 35 возникновение слоевых скоплений углекислого газа происходит на мульдообразных участках горных выработок. Сложная конфигурация области течения на таких участках обусловила необходимость физического моделирования процесса турбулентной диффузии углекислого газа. Теоретические основы физического моделирования газодинамических процессов отражены в работах Ф. А.Абрамова, А.Е. Красноштейна, И.И. Медведева, П.И. Мустеля., К.Ю. Лайгна, Л.Л. Пучкова, Э.М. Соколова, К.З. Ушакова и др. Н.М. Кошелев разработал лабораторную модель для изучения факторов, влияющих на слоевое загазироваиие горизонтальных выработок. Им установлены факторы, влияющие на образование слоя, и выделена область возможных скоплений метана в горизонтальных выработках. Г.И. Лазаров исследовал слоевые скопления метина на аналогичной аэродинамической модели для условий горных выработок шахт НРБ. Им показана возможность использования слоевого числа П. Бэкке для оценки слоевых скоплений метана. П.И. Осиповым для аэродинамических исследований управления процессом разгазиропания тупиковой выработки предложена модель, где в качестве моделирующих сред применялись растворы поваренной соли, движущиеся в воде. Однако использование гидро-моделировения для изучения аэромеханики вентиляционных потоков затруднено вследствие имеющихся трудностей соблюдения критериев подобия в виду значительного различил коэффициентов динамической вязкости сред и сложности их практического определения. Поэтому использование основных принципов аэродинамических моделей Н.М. Кошелева и Г.И. Лазарева для исследования условий образования местных скоплений углекислого газа вполне возможно при условии их конструктивной доработки. Важное значение для прогноза газовой ситуации на очистных участках имеют теоретические положения газовой динамики вентиляционных сетей. Это обусловлено тем, что очистной участок представляет собой подмножество определенным образом соединенных между собой вентиляционных ветвей, которые являются элементами общего графа, моделирующего вентиляционную 36 |