УЧЁНЫЕ — УГОЛЬЩИКАМ
В конце мая в Институте угля и углехимии СО РАН состоялись защиты диссертационных работ по проблемам развития угольной промышленности Кузбасса, которые необходимо решать совместными усилиями угольщиков и учёных.
Н. Лесовая, зав. ОНТИ ИУУ СО РАН
Диссертационная работа В. В. Ващилова «Разработка газодинамической модели и метода расчета нестационарных режимов проветривания угольных шахт» (научный руководитель д.т.н. Д. Ю. Палеев) по специальности «Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика» на соискание ученой степени кандидата технических наук посвящена повышению уровня безопасности работы горняков на шахтах.
Техническое перевооружение угольной промышленности интенсифицировало процессы ведения добычных работ и предъявило повышенные требования к точности прогноза газового состава атмосферы горных выработок и обеспечению надёжной защиты здоровья человека от негативного влияния техногенных процессов, что ещё раз доказала катастрофа на шахте «Распадская».
Сложность аэрогазодинамических процессов давно требует поиска новых, более совершенных и более точных методов расчёта вентиляционных сетей угольных шахт. Стала очевидна необходимость разработки новой технологии проектирования вентиляции горных выработок с учётом присутствующих в них нестационарных процессов имеющегося выработанного пространства и исследования этих процессов на основе численного моделирования.
Соискателем была поставлена и успешно решена задача разработки газодинамической модели и метода расчёта проветривания угольных шахт, позволяющих рассчитывать переходные газодинамические процессы. Этот подход, основанный на решении нестационарных уравнений газовой динамики, является принципиально новым и позволяет повысить точность прогнозирования аварийных ситуаций и составления планов ликвидации аварий.
Результаты работы реализованы как модуль для программного комплекса «Рудничная аэрология, версия 1.0 (Вентиляция)» (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2003612542, 21.11.2003 г.), используемого ВГСЧ при планировании вентиляционных режимов шахты и при ликвидации аварий.
Задачу снижения негативного влияния источников загрязнения рек Кузбасса решает в своей диссертационной работе на соискание ученой степени кандидата технических наук «Разработка математической модели, методов и алгоритмов решения задачи о течении и распространении примесей в горных выработках затопленных шахт» А. В. Чирюкина (специальность «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ», научный руководитель д.т.н. Ю. Н. Захаров).
Угледобывающая промышленность оказывает существенное негативное воздействие на водный и гидрохимический режимы водосборных бассейнов рек Кузбасса. Без решения проблемы очистки шахтно-карьерных вод и сбросов углеобогатительных фабрик невозможно обеспечить достаточный уровень качества поверхностных вод в реках Кузбасса. В 90-е годы в связи с закрытием большого количества шахт и их последующего затопления формируются новые тенденции использования этих объектов для утилизации отходов углеперерабатывающих предприятий: в шахту закачиваются шламовые воды, разбавляются фильтрующимися грунтовыми водами, отстаиваются, и, таким образом, происходит естественная очистка.
В связи с этим опыт экспериментального использования выработанного пространства закрытых шахт в качестве очистных сооружений для очистки сбросов шахт и обогатительных фабрик представляет существенный практический интерес, но большие физические размеры, геометрические особенности водоемов, степень ядовитости или структура отходов, принципиально исключают возможность натурных экспериментов.
С учетом влияния этих факторов математическое моделирование и численный эксперимент оказываются тем инструментарием, с помощью которого возможно не только предсказывать вероятные сценарии распространения загрязнения, но также прогнозировать процесс очистки сточных вод и иных отходов. Математическое моделирование предоставляет также широкие возможности для инженерного проектирования очистных сооружений.
Созданная А. В. Чирюкиной физико-математическая модель течения и распространения примесей, учитывающая фильтрацию жидкости через кровлю, оседание и диффузию примеси, представлена в форме замкнутой системы уравнений в частных производных и обладает параметрической полнотой. Модель учитывает актуальные параметры жидкости, влияющие на течение — уровень стратификации либо вязкости, а также параметры загрязнения — коэффициент диффузии, скорость оседания частиц, интенсивность гелеобразования в осадке, в силу чего обладает информационной достаточностью.
Численное моделирование, в данном случае проведённое на основе небольшого набора физических параметров, обеспечило полную адаптацию модели к данным натурных измерений в реальных водоемах (шахта «Кольчугинская», обогатительная фабрика «Комсомолец»).
Таким образом, две защищённые работы имеют не только научную новизну, но и направлены на решение конкретных, злободневных задач, стоящих перед угольной промышленностью Кузбасса.
стр. 5
| 
