Оценка управления проветриванием угольных шахт с помощью методов статистической динамики

Проветривание шахт состоит в своевременной подаче к местам работы в любой момент времени необходимого расхода воздуха, обеспечивающего нормальное протекание технологического процесса добычи полезных ископаемых и безопасные условия труда горнорабочих. Управление проветриванием шахт заключается как в разработке и в осуществлении долговременных (разовых) мероприятий в топологически и аэрогазодинамически стабильных условиях, так и в оперативном перераспределении расходов воздуха по выработкам вентиляционной сети в зависимости от отклонений контролируемых параметров от технологических нормативов, предусмотренных правилами безопасности (ПБ) и правилами технической эксплуатации (ПТЭ) шахт и рудников. Исследование проведено для оценки и анализа аэродинамических параметров управления воздухораспределением на угольных шахтах. Применялись методы статистической динамики, методы случайных функций, базирующиеся на определении корреляционных функций, теории множеств, фундаментальные законы аэродинамики рудников, теории графов и дискретной математики. Установлено, что для правильного выбора метода определения динамических характеристик по данным нормальной эксплуатации необходимо проверять аэрогазодинамические процессы на аддитивность, т.е. на наличие в аэрогазодинамических процессах составляющих, которые обуславливают появление «хвостов» корреляционных функций. Предложен способ значительно улучшить систему управления воздухораспределением при различных режимах в горных выработках с учетом особенностей сети вентиляции.

Босиков И. И., Клюев Р. В., Ажмухамедов И. М., Ревазов В. Ч. Оценка управления проветриванием угольных шахт с помощью методов статистической динамики // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 11. – С. 123–135. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_11_0_123.

Босиков Игорь Иванович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: igor.boss.777@mail.ru,
Клюев Роман Владимирович — д-р техн. наук, доцент, профессор, e-mail: kluev-roman@rambler.ru, Московский политехнический университет,
Ажмухамедов Искандар Маратович — д-р техн. наук, профессор, декан факультета цифровых технологий и кибербезопасности, e-mail: aim_agtu@mail.ru, Астраханский государственный университет,
Ревазов Владимир Черменович¹ — канд. пед. наук, доцент,
¹ Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет).

Босиков И.И., e-mail: igor.boss.777@mail.ru.

1. Пучков Л. А., Каледина Н. О., Кобылкин С. С. Системные решения обеспечения метанобезопасности угольных шахт // Горный журнал. — 2014. — № 5. — С. 12—14.

2. Semin M. A., Levin L. Yu. Stability of air flows in mine ventilation networks // Process Safety and Environmental Protection. 2019, vol. 124, pp. 167—171. DOI: 10.1016/j. psep.2019.02.006.

3. Thakur P. Underground coal mine atmosphere / Advanced mine ventilation. Respirable coal dust, combustible gas and mine fire control. Woodhead Publishing, 2019, pp. 3—16. DOI: 10.1016/B978-0-08-100457-9.00001-8.

4. Cheng L., Guo H., Lin H. Evolutionary model of coal mine safety system based on multiagent modeling // Process Safety and Environmental Protection. 2021, vol. 147, pp. 1193— 1200. DOI: 10.1016/j.psep.2021.01.046.

5. Esterhuizen G. S., Gearhart D. F., Klemetti T., Dougherty H., Dyke M. Analysis of gateroad stability at two longwall mines based on field monitoring results and numerical model analysis // International Journal of Mining Science and Technology. 2019, vol. 29, no. 1, pp. 35—43. DOI: 10.1016/j.ijmst.2018.11.021.

6. Wang K., Jiang Sh., Wu Zh., Shao H., Zhang W., Pei X., Cui Ch. Intelligent safety adjustment of branch airflow volume during ventilation-on-demand changes in coal mines // Process Safety and Environmental Protection. 2017, vol. 111, pp. 491—506. DOI: 10.1016/j.psep.2017.08.024.

7. Qiao W. Analysis and measurement of multifactor risk in underground coal mine accidents based on coupling theory // Reliability Engineering & System Safety. 2021, vol. 208, article 107433. DOI: 10.1016/j.ress.2021.107433.

8. Zhang L., Zhou G., Ma Yu, Jing B., Sun B., Han F., He M., Chen Xu. Numerical analysis on spatial distribution for concentration and particle size of particulate pollutants in dust environment at fully mechanized coal mining face // Powder Technology. 2021, vol. 383, pp. 143— 158. DOI: 10.1016/j.powtec.2021.01.039.

9. Клюев Р. В., Босиков И. И., Майер А. В., Гаврина О. А. Комплексный анализ применения эффективных технологий для повышения устойчивого развития природно-технической системы // Устойчивое развитие горных территорий. — 2020. — № 2. — С. 283—290.

10. Клюев Р. В., Босиков И. И., Егорова Е. В., Гаврина О. А. Оценка горно-геологических и горнотехнических условий карьера «Cеверный» с помощью математических моделей // Устойчивое развитие горных территорий. — 2020. — № 3. — C. 418—427. DOI: 10.21177/1998-4502-2020-12-3-418-427.

11. Машинцов Е. А., Котлеревская Л. В., Криничная Н. А. Управление вентиляцией в угольной шахте // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. — 2014. — № 7. — С. 188—195.

12. Скопинцева О. В., Баловцев С. В. Управление аэрологическими рисками угольных шахт на основе статистических данных системы аэрогазового контроля // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 1. — С. 78–89. DOI: 10.25018/02361493-2021-1-0-78-89.

13. Каледина Н. О. Обоснование параметров систем вентиляции высокопроизводительных угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2011. — № 7. — С. 261—271.

14. Бахвалов Л. А., Баранникова И. В., Агабубаев А. Т. Анализ современных систем автоматического управления проветриванием // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № 7. — С. 22—28. DOI: 10.25018/0236-1493-2017-7-0-22-28.

15. Босиков И. И., Клюев Р. В., Хетагуров В. Н., Ажмухамедов И. М. Разработка методов и средств управления аэрогазодинамическими процессами на добычных участках // Устойчивое развитие горных территорий. — 2021. — № 1. — C. 77—83. DOI: 10.21177/1998-4502-2021-13-1-77-83.

16. Васенин И. М., Шрагер Э. Р., Крайнов А. Ю., Палеев Д. Ю., Лукашов О. Ю., Костеренко В. Н. Математическое моделирование нестационарных процессов вентиляции сети выработок угольной шахты // Компьютерные исследования и моделирование. — 2011. —Т. 3. — № 2. — С. 155—163.

17. Машинцов Е. А., Котлеревская Л. В., Криничная Н. А. Управление вентиляцией в угольной шахте // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. — 2014. — № 7. — С. 188—195.

18. Харик Е. К., Астанин А. В. Численное исследование вентиляции горной выработки угольной шахты в трехмерной постановке // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. — 2011. — № 4-5. — С. 2567—2569.

19. Рычковский В. М., Сергеев О. А., Тюрин В. П. Об управлении вентиляцией на угольных шахтах Кузбасса // Безопасность труда в промышленности. — 2004. — № 11. — С. 8—9.

20. Sjöström S., Klintenäs E., Johansson P., Nyqvist J. Optimized model-based control of main mine ventilation air flows with minimized energy consumption // International Journal of Mining Science and Technology. 2020, vol. 30, no. 4, pp. 533—539. DOI: 10.1016/j. ijmst.2020.05.016.