Вестник МГТУ. 2017, том 20, № 1/1.

Козырев С. А. и др. Методический подход к оценке времени проветривания… 10 Таблица 3. Вид аналитических зависимостей прогноза времени проветривания тупиковых выработок Table 3. View of analytical dependences of ventilation time forecast of blind excavations Начальная концентрация С 0 , ПДК Аналитическая зависимость Номер 15 1,004 ( , ) 862 exp(0, 2513 ) T Q L Q L − = (1) 1,013 ( , ) 862 exp(0, 2529 ) T Q L Q L − = (2) 20 1,002 ( , ) 932 exp(0, 2520 ) T Q L Q L − = (3) 0,999 ( , ) 932 exp(0, 2514 ) T Q L Q L − = (4) 25 1,002 ( , ) 1 013 exp(0, 2500 ) T Q L Q L − = (5) 1,000 ( , ) 1 013 exp(0, 2512 ) T Q L Q L − = (6) С физической точки зрения полученные соотношения справедливы. Действительно, при постоянстве всех аэродинамических характеристик модели увеличение начальной концентрации и длины выработки будет способствовать увеличению времени проветривания, а рост расхода, безусловно, должен приводить к сокращению времени проветривания. В представленных соотношениях значения параметров степенной и экспоненциальной функций изменяются достаточно слабо, значит, есть возможность снова воспользоваться средними значениями, а коэффициент в выражениях, который определяется уровнем начальной концентрации, описать в форме линейного соотношения. Таким образом, получаем аналитическое выражение, позволяющее оценить время проветривания тупиковой выработки при принятых модельных предположениях для конкретных диапазонов варьируемых параметров C 0 , Q , L 0 (15 25) C ≤ ≤ ПДК, (6, 25 50) Q ≤ ≤ м 3 /с, (10 20) L ≤ ≤ м: ( ) 1,003 0 0 ( , , ) 15,1 633, 6 exp(0, 2511 ). T C Q L C Q L − = + Реализованный методический подход может быть использован (с небольшими модификациями), как для других геометрических размеров выработок, так и для других типов описания начальных условий загазованности тупиковой выработки, что позволит прийти к более общей форме прогноза времени проветривания тупиковой выработки для некоторых типовых ситуаций. Заключение На базе построенных компьютерных моделей (в трехмерной постановке) выполнено исследование процессов проветривания тупиковых выработок при вариации длины выработки, расхода воздуха, поступающего в основную выработку, и уровня начальной концентрации загазованности. Для вычисления аэродинамических параметров задействована стандартная ( k – ε)-модель турбулентности, а процесс проветривания выработки промоделирован посредством численного решения конвективно-диффузионного уравнения пассивной примеси. Предложена и реализована последовательность действий в ходе анализа результатов численных экспериментов, проведенных при исследовании процесса проветривания тупиковых выработок и выполненных при принятых модельных условиях. Анализ промежуточных функциональных зависимостей показал, что прогноз времени проветривания тупиковых выработок посредством механизма турбулентной диффузии может быть выполнен на основе обобщенного аналитического соотношения, аргументами которого являются варьируемые параметры (длина выработки, расход воздуха, начальный уровень загазованности). На основе численных расчетов с использованием трехмерного моделирования показано, что тупиковые выработки длиной более 10 м, в которых ведутся очистные работы, могут проветриваться за счет турбулентной диффузии. При этом время проветривания в зависимости от концентрации газов в выработке может достигать двух и более часов в зависимости от объема подаваемого воздуха в сквозную выработку. Библиографический список 1. Бакланов А. А. Численное моделирование в рудничной аэрологии. Апатиты : КФАН СССР, 1987. 200 с. 2. Калабин Г. В., Бакланов А. А., Амосов П. В. Метод расчета аэрогазодинамики плоских камерообразных выработок на основе математического моделирования // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1990. № 1. С. 74–88.