АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ ПЫЛЕГАЗОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ НА ПРОЦЕССЫ ИХ ГОРЕНИЯ В АТМОСФЕРЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
Повышение добычи угля подземным способом, как правило, приводит к проявлению негативных факторов, в первую очередь, теплофизических и газодинамических процессов. Причинами первых из них являются химические процессы окисления угля, что приводит к образованию очагов самонагревания в породоугольных скоплениях, и, как следствие, к изменению температуры горных пород, угольных целиков и атмосферы горных выработок. Это значительно увеличивает предрасположенность пылегазовоздушных смесей к зажиганию и горению, что может привести к детонационным процессам и возникновению ударных волн, представляющих особую опасность в условиях угольных шахт. В статье рассматриваются процессы стационарного горения пылегазовоздушных смесей в кинетической и диффузионной областях.
Для исследования горения смесей в кинетической и диффузионной областях сформулирована задача Коши для нелинейного дифференциального уравнения первого порядка, решение которого построено численно. Найдены собственные значения и собственные функции задачи Коши, в том числе и критическое значение, ниже которого задача Коши не имеет решения. Описание горения смесей в диффузионной области выполнено на базе краевой задачи для дифференциального уравнения второго порядка, в котором учтена как молекулярная диффузия, так и конвективный массоперенос. Установлено, что процесс горения смесей в диффузионной области имеет место только в том случае, если концентрация реагирующего газа в зоне горения изменяется экспоненциально. Получена формула, определяющая длину зоны горения в диффузионной области, и построены графики её изменения в зависимости от ряда параметров пылегазовоздушных смесей.
Ключевые слова: горные выработки, пылегазовоздушные смеси, теплопроводность, диффузия, конвекция, закон Аррениуса, кинетическая и диффузионная области, собственные значения и собственные функции, коэффициент массообмена, число Шервуда, диффузионное число Прандтля.
Выходные данные статьи: Черданцев С.В., Шлапаков П.А., Голоскоков С.И., Ерастов А.Ю., Липина Г.А. Анализ влияния параметров мелкодисперсных пылегазовоздушных смесей на процессы их горения в атмосфере горных выработок // Вестник Научного центра ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности. 2020. № 3. С. 6–19.
