Новые модели вентиляционных систем помогут избежать пожаров в шахтах

Российские ученые разработали новый подход к созданию трехмерных моделей вентиляции. Изобретение позволит проектировать шахтные вентиляционные системы таким образом, чтобы учитывать движение воздушных потоков. Это уменьшит риск пожаров. Результаты исследования опубликованы в журнале Fire.

Одна из самых частых причин возгорания пожара на угольных и газовых шахтах 一 резкое выделение горючего метана. Для контроля его концентрации вентиляционные системы подают в шахты большие объемы воздуха. Важно, чтобы воздух проникал даже в самые глубокие и отдаленные точки подземной сети. Для постройки вентиляции обычно используются расчеты, основанные на двухмерной модели. Теперь ученые предлагают пользоваться более точной трехмерной моделью расчета.

В работе исследователи пользовались современными методами математической статистики, теорией принятия решений, теорией вероятностей, системным анализом, а также методологией оценки аэрологических рисков. Для расчетов ученые брали данные с шахты Садкинского угольного месторождения (Ростовская область). При изучении вентиляционной сети они рассматривали различные проекции ее участков, в том числе фронтальную проекцию (когда наблюдатель словно смотрит на деталь спереди). В сочетании с анализом других проекций это позволило получить более совершенную модель расчетов.

Ученые выяснили, что на воздухообеспечение и пожарную безопасность шахт влияют диагональные соединения вентиляции. В таком случае построение сферической вентиляционной сети с использованием проекций позволит быстрее находить диагональные участки. Впоследствии это уменьшит риск пожаров. Новый метод расчетов также основан на методе декомпозиции, когда одну большую задачу разбивают на множество более мелких.

Новая трехмерная модель расчетов помогает проектировать более качественные схемы вентиляции. Используя ее, работники будут устанавливать датчики для регистрации концентрации метана в правильных местах. Таким образом удастся значительно повысить уровень безопасности на угольных и газовых шахтах.