ФОРМИРОВАНИЕ ДЕТОНАЦИОННОГО ПРОЦЕССА ПРИ ВНЕЗАПНОМ ВЫБРОСЕ ГАЗА В ГОРНУЮ ВЫРАБОТКУ СО СВЕРХЗВУКОВОЙ СКОРОСТЬЮ

С переходом горных работ на более глубокие горизонты участились случаи проявления негативных факторов, существенно сдерживающих добычу угля и безопасность подземных горных работ. К этим факторам относятся, в первую очередь, внезапные выбросы угля, пород и газа, горные удары и суфлярные выделения газа. Еще одна категория негативных факторов обусловлена наличием пылегазовоздушных смесей, способных к химическому реагированию, и очагов самонагревания, которые приводят к изменению температурных полей горных пород и атмосферы горных выработок, что существенно повышает предрасположенность пылегазовоздушных смесей к зажиганию и горению в режиме дефлаграции или детонации. Рассмотрена задача о вынужденной детонации, сформированной в результате истечения газа из подземного резервуара в горную выработку со сверхзвуковой скоростью. На базе фундаментальных законов сохранения получены формулы, характеризующие изменения скоростей, давлений, плотностей, пылегазовоздушного потока на фронте ударной волны и на поверхности Чемпена-Жуге. Построены графики, с помощью которых обнаружены некоторые условия и закономерности протекания вынужденной детонации в пылегазовоздушных смесях.


Для цитирования: Черданцев С. В., Шлапаков П. А., Лебедев К. С., Колыхалов В. В. Формирование детонационного процесса при внезапном выбросе газа в горную выработку со сверхзвуковой скоростью // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2019. – № 7. – С. 62–73. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-07-0-62-73.

Ключевые слова

Горные выработки, пылегазовоздушные смеси, законы сохранения массы, импульсов и энергии, энтальпия, числа Маха и Дамкелера, показатель адиабаты Пуассона, адиабата Гюгонио, условие Чемпена-Жуге.

Номер: 7
Год: 2019
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.272:516.02
DOI: 10.25018/0236-1493-2019-07-0-62-73
Авторы: Черданцев С. В., Шлапаков П. А., Лебедев К. С., Колыхалов В. В.

Информация об авторах: Черданцев Сергей Васильевич — д-р техн. наук, главный научный сотрудник, e-mail: svch01@yandex.ru, Шлапаков Павел Александрович — заведующий лабораторией, е–mail: shlapak1978@mail.ru, Лебедев Кирилл Сергеевич — научный сотрудник, е–mail: lebedevks1987@yandex.ru, Колыхалов Виктор Валентинович — старший научный сотрудник, е–mail: x77kem@mail.ru, Научный центр ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности в горной отрасли (АО «НЦ ВостНИИ»). Для контактов: Шлапаков П.А., e-mail: е–mail: shlapak1978@mail.ru.

Библиографический список:

1. Большинский М. И., Лысиков Б. А., Каплюхин А. А. Газодинамические явления в шахтах. — Севастополь: Вебер, 2003. — 284 с.

2. Канторович Б. В. Основы теории горения и газификации твердого топлива. — М.: Книга по требованию, 2013. — 601 с.

3. Черданцев С. В., Ли Хи Ун, Филатов Ю. М., Шлапаков П. А. Определение критической температуры зажигания микрогетерогенных пылегазовоздушных смесей в горных выработках // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — № 1. — С. 117—125.

4. Glushkov D. O., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Initiation of Combustion of a Gel-Like Condensed Substance by a Local Source of Limited Power // Journal of Engineering Physics and Thermophysics, January 2017, Vol. 90, Issue 1, pp. 206—216.

5. Cherdantsev S. V., Li Hi Un, Filatov Yu. M., Botvenko D. V., Shlapakov P. A., Kolykhalov V. V. Combustion of Fine Dispersed Dust-Gas-Air Mixtures in Underground Workings // Journal of Mining Science, March 2018, Vol. 54, Issue 2, pp. 339—346.

6. Chanyshev A. I. A method to determine a body’s thermal state // Journal of Mining Science, July 2012, Vol. 48, Issue 4, pp. 660—668.

7. Oparin V. N., Kiryaeva T. A., Gavrilov V. Yu., Tanashev Yu. Yu., Bolotov V. A. Initiation of underground fire sources // Journal of Mining Science, May 2016, Vol. 52, Issue 3, pp. 576—592.

8. Kurlenya M. V., Skritsky V. A. Methane Explosions and Causes of Their Origin in Highly Productive Sections of Coal Mines // Journal of Mining Science, 2017. Vol. 53, no 5, pp. 861—867.

9. Христианович С. А. Об основах теории фильтрации // Физ.-тех. проблемы разработки полезных ископаемых. — 1991. — № 1. — С. 3—18.

10. Черданцев Н. В., Черданцев С. В., Ли Хи Ун, Филатов Ю. М., Шлапаков П. А., Лебедев К. С. Об одном подходе к описанию суфлярных выделений газа из резервуаров угольного массива в горные выработки // Безопасность труда в промышленности. — 2017. — № 3. — С. 45—52.

11. Черданцев С. В., Черданцев Н. В., Ли Хи Ун, Лебедев К. С., Ли К. Х., Хаймин С. А. Определение параметров суфлярных выделений газа из угольного пласта в горные выработки // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2017. — № 1. — С. 26—33.

12. Бартльме Ф. Газодинамика горения (перевод с немецкого). — М.: Энергоиздат, 1981. — 280 с.

13. Зельдович Я. Б., Райзер Ю. П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. — М.: Наука, 1966. — 688 с.

14. Васильев А. А., Васильев В. А. Расчетные и экспериментальные параметры горения и детонации смесей на основе метана и угольной пыли // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2016. — № 2. — С. 8—39.

15. Овсянников Л. В. Лекции по основам газовой динамики. — Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. — 336 с.

16. Вукалович М. П., Новиков И. И. Термодинамика. Учебное пособие для вузов. — М.: Машиностроение, 1972. — 672 с.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.