Побудова математичної моделі самонагрівання рудничної атмосфери, що містить метан

Мета. Вибір параметрів і побудова математичної моделі для дослідження температурного режиму в гірничій виробці, яка заповнена метано-повітряною сумішшю. Методика. У роботі використані методи термодинаміки і хімічної кінетики. Результати. В результаті досліджень побудована математична модель самон...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2022
Автори:	Фельдман, Е.П., Калугіна, Н.О., Віннік, О.О.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут фізики гірничих процесів НАН України 2022
Назва видання:	Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва
Теми:	Фізика вугілля і гірничих порід
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/189989
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Побудова математичної моделі самонагрівання рудничної атмосфери, що містить метан / Е.П. Фельдман, Н.О. Калугіна, О.О. Віннік // Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва: Зб. наук. пр. — 2022. — Вип. 24. — С. 7-14. — Бібліогр.: 4 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-189989
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1899892025-02-09T21:27:17Z Побудова математичної моделі самонагрівання рудничної атмосфери, що містить метан Construction of a mathematical model of self-heating of a mining atmosphere containing methane Фельдман, Е.П. Калугіна, Н.О. Віннік, О.О. Фізика вугілля і гірничих порід Мета. Вибір параметрів і побудова математичної моделі для дослідження температурного режиму в гірничій виробці, яка заповнена метано-повітряною сумішшю. Методика. У роботі використані методи термодинаміки і хімічної кінетики. Результати. В результаті досліджень побудована математична модель самонагрівання рудничної атмосфери, яка містить метан з урахуванням еволюції його концентрації у гірничій виробці. Наукова новизна. Побудована фізико-математична модель, яка дозволяє дослідити залежність зміни температури у гірничій виробці від хіміко-кінетичних параметрів газів, що її заповнюють, а також врахувати взаємодію рудничної атмосфери зі стінками виробки. Практична значимість. Отримані результати можуть бути корисні для досліджень з опису процесу температурного режиму в гірничій виробці при відповідних зовнішніх умовах і на певному інтервалі зміни основних теплофізичних параметрів вугілля і порід, що його вміщують, і можуть бути використані для прогнозу пожежонебезпеки на великих глибинах. Purpose. Selection of parameters and construction of a mathematical model for studying the temperature regime in a mine working filled with methane-air mixture. Methods. The methods of thermodynamics and chemical kinetics were used in the work. Findings. As a result of the research, a mathematical model of the self-heating of a mine atmosphere containing methane was constructed, taking into account the evolution of its concentration in a mine working. Originality. A physico-mathematical model has been built that makes it possible to investigate the dependence of temperature changes in a mine working on the chemical and kinetic parameters of the gases filling it, and also to take into account the interaction of the mine atmosphere with the walls of the working. Practical implications. The results obtained can be useful for research on describing the temperature regime process in a mine working under appropriate external conditions and within a certain range of changes in the main thermophysical parameters of coals and rocks containing it, and can be used to predict fire hazard at great depths. 2022 Article Побудова математичної моделі самонагрівання рудничної атмосфери, що містить метан / Е.П. Фельдман, Н.О. Калугіна, О.О. Віннік // Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва: Зб. наук. пр. — 2022. — Вип. 24. — С. 7-14. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. 2664-17716 DOI: https://doi.org/10.37101/ftpgp24.01.001 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/189989 622.841:622.833.5:622.281.74 uk Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва application/pdf Інститут фізики гірничих процесів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Фізика вугілля і гірничих порід Фізика вугілля і гірничих порід
spellingShingle	Фізика вугілля і гірничих порід Фізика вугілля і гірничих порід Фельдман, Е.П. Калугіна, Н.О. Віннік, О.О. Побудова математичної моделі самонагрівання рудничної атмосфери, що містить метан Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва
description	Мета. Вибір параметрів і побудова математичної моделі для дослідження температурного режиму в гірничій виробці, яка заповнена метано-повітряною сумішшю. Методика. У роботі використані методи термодинаміки і хімічної кінетики. Результати. В результаті досліджень побудована математична модель самонагрівання рудничної атмосфери, яка містить метан з урахуванням еволюції його концентрації у гірничій виробці. Наукова новизна. Побудована фізико-математична модель, яка дозволяє дослідити залежність зміни температури у гірничій виробці від хіміко-кінетичних параметрів газів, що її заповнюють, а також врахувати взаємодію рудничної атмосфери зі стінками виробки. Практична значимість. Отримані результати можуть бути корисні для досліджень з опису процесу температурного режиму в гірничій виробці при відповідних зовнішніх умовах і на певному інтервалі зміни основних теплофізичних параметрів вугілля і порід, що його вміщують, і можуть бути використані для прогнозу пожежонебезпеки на великих глибинах.
format	Article
author	Фельдман, Е.П. Калугіна, Н.О. Віннік, О.О.
author_facet	Фельдман, Е.П. Калугіна, Н.О. Віннік, О.О.
author_sort	Фельдман, Е.П.
title	Побудова математичної моделі самонагрівання рудничної атмосфери, що містить метан
title_short	Побудова математичної моделі самонагрівання рудничної атмосфери, що містить метан
title_full	Побудова математичної моделі самонагрівання рудничної атмосфери, що містить метан
title_fullStr	Побудова математичної моделі самонагрівання рудничної атмосфери, що містить метан
title_full_unstemmed	Побудова математичної моделі самонагрівання рудничної атмосфери, що містить метан
title_sort	побудова математичної моделі самонагрівання рудничної атмосфери, що містить метан
publisher	Інститут фізики гірничих процесів НАН України
publishDate	2022
topic_facet	Фізика вугілля і гірничих порід
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/189989
citation_txt	Побудова математичної моделі самонагрівання рудничної атмосфери, що містить метан / Е.П. Фельдман, Н.О. Калугіна, О.О. Віннік // Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва: Зб. наук. пр. — 2022. — Вип. 24. — С. 7-14. — Бібліогр.: 4 назв. — укр.
series	Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва
work_keys_str_mv	AT felʹdmanep pobudovamatematičnoímodelísamonagrívannârudničnoíatmosferiŝomístitʹmetan AT kalugínano pobudovamatematičnoímodelísamonagrívannârudničnoíatmosferiŝomístitʹmetan AT vínníkoo pobudovamatematičnoímodelísamonagrívannârudničnoíatmosferiŝomístitʹmetan AT felʹdmanep constructionofamathematicalmodelofselfheatingofaminingatmospherecontainingmethane AT kalugínano constructionofamathematicalmodelofselfheatingofaminingatmospherecontainingmethane AT vínníkoo constructionofamathematicalmodelofselfheatingofaminingatmospherecontainingmethane
first_indexed	2025-12-01T00:00:00Z
last_indexed	2025-12-01T00:00:00Z
_version_	1850261847161176064
fulltext	Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24 7 Розділ 1.Фізика вугілля і гірничих порід УДК 622.841:622.833.5:622.281.74 https://doi.org/10.37101/ftpgp24.01.001 ПОБУДОВА МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ САМОНАГРІВАННЯ РУДНИЧНОЇ АТМОСФЕРИ, ЩО МІСТИТЬ МЕТАН Е.П. Фельдман1, Н.О. Калугіна1, О.О. Віннік1 1Відділення фізики гірничих процесів Інституту геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова Національної академії наук України, м. Дніпро, Україна Відповідальний автор: e-mail: edward.feldman.40@gmail.com CONSTRUCTION OF A MATHEMATICAL MODEL OF SELF-HEATING OF A MINING ATMOSPHERE CONTAINING METHANE E.P. Feldman1, N.O. Kalugina1, O.O. Vinnik1 1Branch for Physics of Mining Processes of the M.S. Poliakov Institute of Geotechnical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Dnipro, Ukraine Corresponding author: edward.feldman.40@gmail.com ABSTRACT Purpose. Selection of parameters and construction of a mathematical model for studying the temperature regime in a mine working filled with methane-air mixture. Methods. The methods of thermodynamics and chemical kinetics were used in the work. Findings. As a result of the research, a mathematical model of the self-heating of a mine atmosphere containing methane was constructed, taking into account the evolution of its concentration in a mine working. Originality. A physico-mathematical model has been built that makes it possible to investigate the dependence of temperature changes in a mine working on the chemical and kinetic parameters of the gases filling it, and also to take into account the interaction of the mine atmosphere with the walls of the working. Practical implications. The results obtained can be useful for research on describing the temperature regime process in a mine working under appropriate external conditions and within a certain range of changes in the main thermophysical parameters of coals and rocks containing it, and can be used to predict fire hazard at great depths. Keywords: mine atmosphere, self-heating, methane, fire Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24 8 1. ВСТУП Вугільні шахти відносяться до підприємств із підвищеною небезпекою праці. Не в останню чергу це обумовлено виділенням метану, сорбованого у вугіллі, який виділяється при його видобутку тривалий час. В умовах складної взаємодії природних, технічних і організаційних факто- рів при певних обставинах можуть виникнути погрозливі стани під час роботи гірничодобувного підприємства, а якщо їх не ліквідувати, то і аварійні ситуа- ції. За останні роки серед загальної кількості аварій на шахтах України виділя- ються підземні пожежі [1]. Їхня небезпека дуже велика – продукти горіння розносяться вентиляційним струменем по гірничих виробках і можуть приз- вести до отруєння людей шкідливими газами; у шахтах, небезпечних за газом та пилом, можуть виникати вибухи і робітники можуть бути травмовані ви- буховою хвилею. Підземні пожежі, крім загибелі людей, приносять великі руйнування, виводячи з ладу ділянки, а іноді й цілі шахти. Розроблено чималу кількість нормативних документів для забезпечення безаварійної експлуатації технологічного обладнання, дотримання правил по- жежної безпеки. Однак для запобігання надзвичайним ситуаціям, для боро- тьби з пожежами та вибухами потрібно вдосконалення діючих норм, що ви- магає розширення системи наукових уявлень про механізми виникнення та розвитку процесів, а також фізико-хімічних аспектів горіння та вибуху в умо- вах діючих шахт Способи активного впливу на вибухонебезпечні області та осередки го- ріння повинні спиратися на глибоке розуміння складних газодинамічних і те- пломасообмінних процесів, що відбуваються в гірничих виробках та вироб- лених просторах. Для опису руху метану у виробках, зазвичай, рівняння газодинаміки засно- вані на припущенні про постійність ентропії газу (ізоентропійна течія). Од- нак, в дійсності, необхідно враховувати як надходження тепла у газову суміш метан-кисень-азот за рахунок хімічної реакції між метаном і киснем, так і те- пловідвід через стінки виробки за рахунок теплопередачі та конвекції. Таким чином, актуальною задачею є дослідження методами математичної фізики си- стеми рівнянь газодинаміки з урахуванням окислення і горіння метану у ви- робці, при відсутності умови ізоентропійності. Це дозволить наблизитися до оцінки ролі окремих параметрів (концентрації метану і кисню, вихідної тем- ператури, коефіцієнта тепловіддачі в стінки виробки, геометрії виробки) в ро- зв'язанні та перебігу пожеж в гірничих виробках. 2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ Розглянемо гірничу виробку з периметром поперечного перерізу L, м. Будемо вважати, що виробка заповнена метано-повітряною сумішшю, яка має концентрацію метану с, що вимірюється у відносних одиницях. Будемо вивчати зміну температурного режиму з часом у гірничій виробці з початковою концентрацією метану с0. Вважаємо, що хімічна реакція взає- модії метану з киснем – реакція першого порядку, тож Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24 9 𝑑𝑐 𝑑𝑡 = −𝑘(𝑇)с(𝑡) (1) де T – абсолютна температура, k(T) – константа швидкості хімічної реакції горіння метану в повітрі (метан «плюс» кисень) розмірності, що критично си- льно залежить від температури. Реакція відбувається з виділенням тепла. Кількість тепла, що виділяється при спалюванні 1 м3 метану, позначимо через q (тобто при з’єднанні метану з киснем повітря), Дж/м3; тоді швидкість локальної зміни температури суміші за рахунок хімічної реакції в системі метан-кисень становить − 𝑞 𝐶𝑣 𝑑𝑐 𝑑𝑡 . Знак мі- нус означає, що температура підвищується при зменшенні кількості метану; 𝐶𝑣 – питома теплоємність повітря при постійному об’ємі розмірності Дж/(м3К). Систему рівнянь для дослідження температури T(t) рудничної атмосфери і концентрації метану c(t) складемо у наступному вигляді: { 𝑑𝑇(𝑡) 𝑑𝑡 = 𝑞𝑘(𝑇)𝑐(𝑡) 𝐶𝑣 − 𝛼[𝑇(𝑡) − 𝑇0] 𝐶𝑣𝐿 , (2) 𝑑𝑐(𝑡) 𝑑𝑡 = 𝑘(𝑇)𝑐(𝑡), (3) де α – коефіцієнт тепловіддачі з рудничної атмосфери (повітря) у стінки ви- робки, Дж/(м3Кс); k(T) – константа швидкості хімічної реакції горіння ме- тану в повітрі (метану з киснем), 1/с; Т0 – температура стінок виробки. Початкові умови до цієї системи додамо у наступному вигляді: с(0)=с0, (4) Т(0)=Т1. (5) Початкові умови означають, що в початковий момент часу концентрація метану в початковий момент часу вздовж виробки однорідна і дорівнює с0, а вихідна температура атмосфери дорівнює Т1, причому 𝑇1 ≥ 𝑇0. 3. МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ Вирішення задачі, яку описує побудована модель потребує обговорення параметрів, що входять до її складу. Процеси взаємодії метану з киснем повітря добре вивчені [2]. При невисо- ких температурах (Т ≈ 500–700 К) між метаном і киснем може відбуватися повільна реакція – окислення. Це екзотермічна реакція (відбувається з виді- ленням тепла). Однак швидкість виділення тепла в такій суміші, що реагує, недостатня для підтримки температури реакції (500–700 К). Якщо ж цю сис- тему (суміш метану з киснем) нагріти до дуже високої температури (>1000 К), то в ній виникне якісно інша реакція окислення – реакція горіння, яка протікає з великою швидкістю, окислення йде відразу до кінця (утворюються продукти Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24 10 повного окислення), тому виділяється максимальна кількість тепла, і швид- кість тепловиділення забезпечує підтримку в системі високої температури. Інтенсивне тепловиділення та утворення нових хімічних речовин призво- дить до появи великих просторових неоднорідностей – температурних та кон- центраційних полів з високими градієнтами температури та концентрацій. Ці неоднорідності викликають потужні фізичні процеси тепло- та масопереносу. Теплота спалювання метану за нормальних умов, за довідковими джере- лами, нижча – 35880 кДж/м3, вища – 39820 кДж/м3. Стандартні значення питомої теплоємності сухого повітря (при 300 К, 27°C) – 1,007 кДж/(кгК) [3], вологого (100% вологості) – 1,030 кДж/(кгК). Питома теплоємність повітря зростає зі зростанням його температури. Проте залежність масової теплоємності повітря від температури не лінійна. В інтер- валі від -50 до 120°С її величина практично не змінюється – в цих умовах середня теплоємність повітря дорівнює 1010 Дж/(кгград). Значний вплив те- мпература починає чинити зі значення 130°С. Так, при нагріванні з 0 до 1200°С теплоємність повітря збільшується лише в 1,2 рази – з 1005 до 1210 Дж/(кгград). Зауважимо, що об’ємна теплоємність може бути отримана із масової шляхом множення на ρ0 = 1,293 кг/м3 – густину повітря за норма- льних фізичних умов. Коефіцієнт тепловіддачі в шахтних умовах може змінюватись у широкому діапазоні та залежить від швидкості руху повітря, діаметра виробки і шорст- кості стінок. Коефіцієнт тепловіддачі з рудничної атмосфери (повітря) у стінки виробки може бути визначеним згідно емпіричної залежності Нуссельта. Для гірничих виробок з гладкими стінками за відсутності випаровування води з їхньої по- верхні коефіцієнт тепловіддачі дорівнює (Вт/(м2К)) [4] 𝛼 = 3,337 𝑣0,8 𝐷0,2 , де v – швидкість руху повітря, D – діаметр виробки. Збільшення коефіцієнта тепловіддачі від шорсткості виробок та шахтного кріплення може бути враховано безрозмірним коефіцієнтом шорсткості, зна- чення якого для різних типів кріплення коливаються не більше 1 – 3,5. Константа швидкості хімічної реакції метану і кисню (метану і повітря) може бути записана у формі Арреніуса: 𝑘(𝑇) = 1 𝑡 𝑒− 𝐸 𝑇 , де t – константа розмірності часу; Е – енергія активації хімічної реакції; Т – температура в енергетичних одиницях. Аналіз експериментальних даних показав, що константа швидкості хіміч- ної реакції буде змінюватися в залежності від складу рудничної атмосфери та її температури. Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24 11 4. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ Рішення другого рівняння нашої системи має вигляд: 𝑐(𝑡) = 𝑐0𝑒 −∫ 𝑘(𝑇(𝑡))𝑑𝑡 𝑡 0 . Так що рівняння для температури виглядатиме так: 𝑑𝑇(𝑡) 𝑑𝑡 = 𝑞𝑐0𝑘(𝑇(𝑡))𝑒 −∫ 𝑘(𝑇(𝑡))𝑑𝑡 𝑡 0 𝐶𝑣 − 𝛼[𝑇(𝑡) − 𝑇0] 𝐶𝑣𝐿 з початковою умовою Т(0)=Т1. В основному нас буде цікавити залежність тимчасового хода зміни темпе- ратури від вихідної концентрації метану с0, початкової температури Т1. Введемо безрозмірний час τ, так що 𝑡 = 𝜏 𝐶𝑣𝐿 𝛼 . Тоді наше рівняння запишеться так: 𝑑𝑇(𝜏) 𝑑𝑡 = 𝑞𝐿𝑘(𝑇(𝜏))𝑐0𝑒 − 𝐶𝑣𝐿 𝛼 ∫ 𝑘(𝑇(𝜏))𝑑𝜏 𝜏 0 𝛼 − [𝑇(𝜏) − 𝑇0]. Якщо ввести максимально можливу температуру 𝑇𝑚 = 𝑞 𝐶𝑣 , то рівняння за- пишеться так: 𝑑𝑇(𝜏) 𝑑𝑡 = 𝐶𝑣𝐿 𝛼 𝑇𝑚𝑐0𝑘(𝑇(𝜏))𝑒 − 𝐶𝑣𝐿 𝛼 ∫ 𝑘(𝑇(𝜏))𝑑𝜏 𝜏 0 − [𝑇(𝜏) − 𝑇0]. Для розрахунку значень рівняння необхідно використовувати параметр ро- змірності часу 𝐶𝑣𝐿 𝛼 , температуру Т, концентрацію с0, а також залежність k(Т) (розмірності зворотного часу). Якщо k(Т) підпорядковується закону Аррені- уса, то для знерозмірювання k(Т) слід помножити його на t. Енергія активації E повинна бути виражена в Кельвінах, для чого необхі- дно використовувати константу Больцмана (коефіцієнт переводу з Джоулей в Кельвіни). 5. ОБГОВОРЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ Таким чином, реалізовано перший етап вивчення процесу самонагрівання метано-повітряної суміші у гірничій виробці – побудована фізико-математи- чна модель, яка дозволить розрахувати значення і побудувати графік функції Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24 12 Т(τ) для різних значень параметру 𝐶𝑣𝐿 𝛼 , начальної температури Т і концентрації метану с0. Параметр 𝐶𝑣𝐿 𝛼 (розмірності часу) можна оцінити. виходячи з літературних даних з питомої теплоємності повітря і коефіцієнта тепловіддачі з повітря у стінки виробки, а також по геометрії виробки. Для визначення Тm необхідно знати теплоту реакції горіння метану; с0 – параметр, що варіюється в межах 0,01 – 0,2. Для k(Т) можливо використову- вати як формулу Арреніуса, так і релевантні спрощувальні припущення. Попередній розгляд рівняння показує, що максимальний приріст темпера- тури повітря не може перевищувати величину 𝑇𝑚𝑐0 = 𝑞 𝐶𝑣 𝑐0. Якісний аналіз показує, що шуканий графік матиме вигляд, який предста- влено на рис.1. Рисунок1. Схематична залежність зміни з часом температури у гірничій виробці, що містить метан 6. ВИСНОВКИ Побудована математична модель самонагрівання рудничної атмосфери у гірничих виробках, що містять метан. Параметри, задіяні у моделюванні – питома теплоємність повітря, теплота спалювання метану, коефіцієнт тепловіддачі з рудничної атмосфери (повітря) у стінки виробки визначаються за експериментальними даними. Швидкість «вигоряння» метану k(T) моделюється за законом Арреніуса, має розмірність зворотного часу і цей час критично сильно (експоненційно) залежить від те- мператури. Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24 13 Попередні розрахунки показують, що повітря у виробці може розігріватися до кількох сотень градусів. Це супроводжується усамітненою хвилею темпе- ратури і, відповідно густини рудничної атмосфери, а також небезпечним гра- дієнтом тиску. Розрахунки критичної газодинаміки суміші метану і кисню в гірничих ви- робках на основі поняття про неізоентропійну течію дозволить виявити, якою буде роль концентрації метану у виробці та теплопередача від газів до стінок виробки в проходження фронту горіння метану, що дозволить надійніше об- ґрунтувати протипожежні заходи. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Пожары в горных выработках. Изолция аварийных участков. (2021). Бу- лат А.Ф., Минеев С.П., Смоланов С.Н., Беликов И.Б. Харьков, 730 с. 2. Щетинков Е.С. (1965) Физика горения газов. М.: Наука, 739 с. 3. CRC Handbook of Chemistry and Physics/ D. R. Lide (Ed.). (2009). CRC Press; Taylor and Francis, (90th edition), 6-17. 4. Кузин В.А. (2014). Кондиционирование рудничного воздуха: учеб. Пособие. В.А. Кузин, С.А. Алексеенко, И.А. Шайхлисламова; под общ. ред. В.А. Кузина; М-во об- разования и науки Украины, Гос.высшее учебное заведение «Нац. горный ун-т», Днепропетровск: НГУ, 367 с. REFERENCES 1. Pozhary v gornyh vyrabotkah. Izolcija avarijnyh uchastkov. (2021). Bulat A.F., Mineev S.P., Smolanov S.N., Belikov I.B. Har'kov, 730 s. 2. Shhetinkov E.S. (1965) Fizika gorenija gazov. M.: Nauka, 739 s. 3. CRC Handbook of Chemistry and Physics/ D. R. Lide (Ed.). (2009). CRC Press; Taylor and Francis, (90th edition), 6-17. 4. Kuzin V.A. (2014). Kondicionirovanie rudnichnogo vozduha: ucheb. Posobie. V.A. Kuzin, S.A. Alekseenko, I.A. Shajhlislamova; pod obshh. red. V.A. Kuzina; M-vo obrazovanija i nauki Ukrainy, Gos.vysshee uchebnoe zavedenie «Nac. gornyj un-t», Dnepropetrovsk: NGU, 367 s. ABSTRACT (IN UKRAINIAN) Мета. Вибір параметрів і побудова математичної моделі для дослідження те- мпературного режиму в гірничій виробці, яка заповнена метано-повітряною сумішшю. Методика. У роботі використані методи термодинаміки і хімічної кінетики. Результати. В результаті досліджень побудована математична модель само- нагрівання рудничної атмосфери, яка містить метан з урахуванням еволюції його концентрації у гірничій виробці. Наукова новизна. Побудована фізико-математична модель, яка дозволяє до- слідити залежність зміни температури у гірничій виробці від хіміко-кінетич- них параметрів газів, що її заповнюють, а також врахувати взаємодію рудни- чної атмосфери зі стінками виробки. Фізико-технічні проблеми гірничого виробництва 2022, вип. 24 14 Практична значимість. Отримані результати можуть бути корисні для дос- ліджень з опису процесу температурного режиму в гірничій виробці при від- повідних зовнішніх умовах і на певному інтервалі зміни основних теплофізи- чних параметрів вугілля і порід, що його вміщують, і можуть бути викорис- тані для прогнозу пожежонебезпеки на великих глибинах. Ключові слова: руднична атмосфера, самонагрівання, метан, пожежа ABOUT AUTHORS Feldman Eduard, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, State Scientific Worker, Department of Physics of Coal and Rock, Branch for Physics of Mining Processes of the M.S. Poliakov Institute of Geotechnical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 15 Simferopolskaya Street, Dnipro, Ukraine, 49005. E- mail: edward.feldman.40@gmail.com Kalugina Nadiia, Doctor of Engineering Sciences, Scientific Secretary of the Branch for Physics of Mining Processes of the M.S. Poliakov Institute of Geotechnical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 15 Simferopolskaya Street, Dnipro, Ukraine, 49005. E-mail: kalugina_n_a@ukr.net Vinnik Olena, Researcher, Department of Physics of Coal and Rock, Branch for Physics of Mining Processes of the M.S. Poliakov Institute of Geotechnical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 15 Simferopolskaya Street, Dnipro, Ukraine, 49005. E-mail: lena_vinnik@ukr.net

Побудова математичної моделі самонагрівання рудничної атмосфери, що містить метан

Репозитарії

Схожі ресурси