Определение безопасных расстояний при аварийных взрывах шахтной атмосферы с учетом отражения ударных воздушных волн в тупиковых выработках

Abstract

Для повышения точности расчета безопасных расстояний при взрывах газа на аварийных участках угольных шахт были проведены численные эксперименты с использованием математической модели ударной трубы по распространению ударных воздушных волн в цилиндрических каналах. Ударные волны генерировались взрывом вытянутых газовоздушных облаков которые заполняют протяженные участки каналов. Изучались закономерности распространения фронта ударной воздушной волны при взрыве вблизи тупикового забоя. Показано как в динамике изменяются давление, скорость, плотность и температура газового потока вдоль оси выработки. Установлено, что эффект отражения ударной волны от плоскости забоя может увеличивать амплитуду головной волны на величину до 36 % (для типовых сечений выработок), силовой импульс, создаваемый волной до 70 %. Максимальное расстояние от места взрыва до забоя, при котором возникают заметные волновые эффекты составляет 180 м. Получены закономерности изменения степени интенсивности ударной волны и расстояния до точки слияния отраженной и головной волны в зависимости от начальных условий. Закономерности представлены в виде графиков и регрессионных уравнений. Разработана методика учета волновых эффектов распространения ударных воздушных волн в расчете безопасных расстояний.

Для підвищення точності розрахунків безпечних відстаней при вибухах газу на аварійних ділянках вугільних шахт були проведені чисельні експерименти з використанням математичної моделі ударної труби по поширенню ударних повітряних хвиль у циліндричних каналах. Ударні хвилі генерувалися вибухом витягнутих газоповітряних хмар які заповнюють протяжні ділянки каналів. Вивчалися закономірності поширення фронту ударної повітряної хвилі при вибуху поблизу тупикового вибою. Показано як у динаміці змінюється тиск, швидкість, щільність і температура газового потоку уздовж осі виробки. Встановлено, що ефект відбиття ударної хвилі від площини вибою може збільшувати амплітуду головної хвилі на величину до 36 % (для типових перетинів виробок), силовий імпульс, що створюється хвилею до – 70 %. Максимальна відстань від місця вибуху до вибою, при якому виникають помітні хвильові ефекти становить 180 м. Отримано закономірності зміни ступеню інтенсивності ударної хвилі й відстані до місця злиття відбитої й головної хвилі залежно від початкових умов. Закономірності представлені у вигляді графіків і регресійних рівнянь. Розроблена методика врахування хвильових ефектів поширення ударних повітряних хвиль у розрахунках безпечних відстаней.

To increase the accuracy of calculation of safety distances when a gas explosion at the damaged sections of coal mines were carried out numerical simulations using a mathematical model of the shock tube to spread shock waves of air in cylindrical channels. Shock waves generated by explosion elongated gas-filled clouds are stretches of canals. We studied the patterns of distribution of the air shock wave front in the explosion near the bottom of deadlock. It is shown as a dynamic pressure change, speed, density and temperature of the gas flow generation along the axis. It was found that the effect of the shock wave reflection from the bottom plane can increase the amplitude of the bow wave of up to 36% (for typical sections of mines), power pulse wave generated by up to 70%. The maximum distance from the scene of the explosion to the face in which there are noticeable ripple effects is 180 m. Regularities of changes in the degree of intensity of the shock wave and the distance to the point of confluence of reflected and head waves, depending on the initial conditions. The regularities presented in graphs and regression equations. The method of accounting effects of shock wave of air waves in calculating safe distances.