Информационная система "Конференции"

Тезисы докладов

Одним из обязательных средств локализации взрывов метана и угольной пыли в протяжённых горных выработках в России и за рубежом являются водяные и сланцевые заслоны. Они выполняются в виде полок, закреплённых под кровлей горной выработки, на которых размещены жёсткие полимерные сосуды с водой ёмкостью не более 45 л каждый, или сланцевая пыль, расфасованная в бумажные мешки. Принцип действия таких заслонов заключается в предварительном образовании облака диспергированной воды или сланцевой пыли на пути движения фронта пламени, охлаждении зоны горения ниже температуры воспламенения взрывчатой смеси и отводе тепла из зоны реакции со скоростью большей, чем скорость распространения фронта пламени. Ударная волна, взаимодействуя с таким заслоном, резко теряет интенсивность и быстро затухает, лишившись подпитки энергией от исчезнувшего фронта пламени. Однако в существующих нормативных документах отсутствуют прямые рекомендации по учёту влияния водяных и сланцевых заслонов на интенсивность ударных волн. Для горноспасателей представляет также интерес и более мощные водяные заслоны типа водоналивных перемычек, нашедших применение на рудниках при производстве массовых взрывов.

Для анализа влияния массовых и линейных характеристик заслонов и водоналивных перемычек на затухание ударных волн была использована газодинамическая модель распространения ударных волн по сети горных выработок и модель движения газопылевой среды, которая была дополнена уравнениями переноса массы водяных капель (сланцевой пыли). Численные расчёты были проведены для взрывов метановоздушной смеси в тупиковой части выработки и в сквозной выработке. Линейные размеры заслонов изменялись от 6 до 30 м, массовая концентрация воды (сланцевой пыли) – от 10 до 150 кг/м3.

Расчёты показали, что при взаимодействии с заслоном ударная волна частично отражается от более плотной газокапельной среды (завесы) и частично проходит через нее. Перепад давления перед взаимодействием ударной волны с завесой был около 0,4 МПа, при взаимодействии волны с завесой давление в ней повышается, она частично отражается, частично проходит через заслон. Прошедшая волна имеет значительно меньшую интенсивность - перепад давления в ней не превышает 0,06 МПа, при этом ее интенсивность меняется очень слабо. Это объясняется тем, что частично отраженная от заслона волна дошла до тупика, вновь отразилась от него и начала двигаться вдогонку головной волны, «подпитывая» её своей энергией. Дисперсная фаза при взаимодействии с потоком газа увлекается им и немного растягивается по выработке.

Водяные заслоны эффективнее воздействуют на ударную волну, чем сланцевые, при их расположении вблизи зоны взрыва. На расстояниях более 100 м от зоны взрыва эффективность водяных и сланцевых заслонов практически одинакова. Сравнение характера распространения ударной волны через водоналивную перемычку с экспериментальными данными показало хорошее согласие замеренных и рассчитанных значений давления торможения в ударной волне перед перемычкой и позади неё.

Кроме своего прямого назначения - гасить пламя взрыва, водяные и сланцевые заслоны способны сильно снижать и давление в ударной волне. Причём, наиболее существенным параметром является масса заслона. Плотность воды (сланцевой пыли) на единице длины заслона является второстепенным фактором и может определяться только назначением и условиями применения заслона.

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии Обратная связь

[Головная страница] [Конференции]

© 1996-2000, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 1996-2000, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск