Методическое пособие 802

Метеорологические радиолокаторы (МРЛ). Метеорологическая радиолокационная станция МРЛ-5 предназначена для решения задач штормового оповещения и градозащиты государственной и гражданской авиации. МРЛ-5 выпускается в двух вариантах: стационарном и подвижном (рисунок 3).

Наибольшее распространение получили управляющие вычислительные комплексы «МЕТЕОЯЧЕЙКА» и «АКСОПРИ» (рисунок 4). Комплекс «METEOЯЧЕЙКА» предназначен для автоматизированного сбора, обработки, анализа и представления информации об облаках, осадках и связанных с ними опасных явлениях с целью оперативного обеспечения информацией автоматизированных систем управления воздушным движением и других потребителей [1, 2].

Рис.2. Информация полученная и обработанная МАППИ «Сюжет-МБ»

Рис. 3. МРЛ-5 в стационарном и подвижном варианте

Рис. 4.Автоматизированный метеорологический радиолокационный комплекс «METEOЯЧЕЙКА»

230

Данные сети регулярных наземных наблюдений, информация с карт погоды и карт барической топографии за все синоптические сроки и данные срочных наземных метеорологических наблюдений.

Традиционные метеорологические измерения из-за плотности сети метеорологических станций не способны в полном объёме получать метеорологические данные (рисунок 5). Поэтому получение исходных данных, необходимых для составления прогнозов погоды, требует новых методов исследования атмосферы, позволяющие за короткое время дистанционно получать непрерывную и объективную информацию о состоянии атмосферы с обширных территорий земной поверхности [3, 5].

Рис. 5.Система дистанционного мониторинга опасных явлений погоды

Целью методики было определено повышение качества метеорологического обеспечения авиации посредством разработки методики комплексного использования информационных ресурсов систем дистанционного зондирования атмосферы для анализа и сверхкраткосрочного прогнозирования опасных явлений погоды и неблагоприятных метеорологических условий полетов.

Ко всему вышеизложенному рассмотрим метод радиоакустического измерения заряда аэрозольных частиц. Приборы, используемые для регистрации напряженности электрического поля, представлены на рисунке 6.

Рис. 6. Измерители напряженности электрического поля Земли

Зная электрические параметры атмосферы Земли, можно корректировать и уточнять известные методы прогноза осадков, видимости, высоты нижней границы облаков в зависимости от электрического состояния атмосферы над интересующей нас территорией [6]. Пример комплексного использования информации представлен на рисунке 7.

231

8Звягинцева, А.В. Экологический мониторинг опасных гидрологических явлений / А.В. Звягинцева, В.В. Кульнев, В.В. Кульнева // Экология и развитие общества. - 2018. -

№3 (26). - С. 62-66.

9Артемьев, А.С. Возможности геоинформационного моделирования при прогнозировании распространения загрязняющих веществ промышленных выбросов объектов техносферы в окружающей среде / А.С. Артемьев, А.В. Звягинцева // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2011. - Т. 7. - № 11. - С. 106-110.

10Zvyagintseva, A.V. Hydrogen permeability of nanostructured materials based on nickel, synthesized by electrochemical method. Всборнике: Proceedings of the 2017 IEEE 7th International Conference on Nanomaterials: Applications and Properties, NAP 2017 7. - 2017. - С. 02NTF41.

11Звягинцева, А.В. Моделирование процессов и совершенствование мероприятий по улучшению условий труда на горно-обогатительном комбинате / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.Ф. Асминин // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 2. - С. 10-16.

12Звягинцева, А.В. Моделирование неорганизованных выбросов пыли и газов в атмосферу при взрывных работах на карьерах горно-обогатительных комбинатов / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.В. Кульнева // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т.

12. - № 2. - С. 17-25.

13Звягинцева, А.В. Моделирование процессов и разработка мероприятий по сокращению пылегазовыделения на карьерах горно-обогатительного комбината / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.В. Кульнева // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 2. -

С. 26-32.

14Асминин, В.Ф. Функциональные и конструктивные особенности облегченных звукоизолирующих панелей / В.Ф. Асминин, Е.В. Дружинина, С.А. Сазонова, Д.С. Осмоловский // Вестник Воронежского института высоких технологий. - 2019. - № 2 (29). - С. 4-7.

15Иванова, В.С. Физическое моделирование аппарата пылеочистки скруббер Вентури для улучшения условий труда на производствах / В.С. Иванова, С.Д. Николенко, С.А. Сазонова, В.Ф. Асминин // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 1. - С. 48 -55.

16Zvyagintseva, A.V. Increase of solubility of hydrogen in electrolytic alloys NI-B / A.V. Zvyagintseva, Y.N. Shalimov // NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security. - 2011. - Т. 2. - С. 519-528.

17Zvyagintseva, A.V. Laws of diffusion of hydrogen in electrolytic alloys on the basis of nickel / A.V. Zvyagintseva, Y.N. Shalimov // NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security. - 2011. - Т. 2. - С. 529-534.

ФГКВОУ ВПО «Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военновоздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г. Воронеж

I.E. Kuznetsov, A.S. Belinsky

ATMOSPHERIC ELECTRICAL MONITORING SYSTEM

BASED ON REMOTE SENSING DATA

The article proposes a methodology for improving the quality of meteorological support for aviation through the integrated use of the information resources of remote sensing systems for the efficiency of diagnosing electrically active zones and predicting dangerous weather phenomena and adverse weather conditions.

Key words: atmosphere, monitoring, remote sensing, aviation, flights, information technology, hazardous weather phenomena.

Federal State Official Military Educational Institution of Higher Professional Education Military Educational Research Centre of Air Force «Air Force Academy named

after professor N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin», Voronezh

233

УДК 622.268.13:622.833.5

Е.А. Головченко ОЦЕНКА РАЗРУШАЕМОСТИ КРАЕВОЙ ЧАСТИ УГОЛЬНОГО МАССИВА

ВПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ

Вработе проведена оценка разрушаемости краевой части угольного массива с учетом упругих и неупругих деформаций. Проведенные расчеты позволяют определить необходимую ширину целика при заданной разрушающей нагрузке, имеющей запас прочности.

Ключевые слова: разрушающая нагрузка, угольный массив, целик угля, ширина целика угля, краевая часть пласта.

Для изучения напряженно-деформированного состояния угольных целиков, с целью оценки разрушаемости краевой части, используем уравнения равновесия сил, приложенных к элементарному объему в плоскости х, у [1]:

где σх – нормальное к координате х напряжение, кг/м2; σу – нормальное к координате у напряжение, кг/м2; τху – касательное напряжение, кг/м2; х и у – продольная (вглубь пласта) и поперечная координаты (рис. 1), м.

Три составляющих напряжения выражаются через главные напряжения зависимостями [1]:

где ω – суммарное напряжение, кг/м2; – угол наклона касательной к огибающей кругов

напряжений или угол внутреннего трения; φ – угол наклона главного максимального напряжения к оси х; К – коэффициент сцепления частиц материала между собой, кг/м2.

у

σх σ3 σ1

φ

Рис. 1. Схема напряжений, действующих на главных площадках

_________________________________

© Головченко Е.А., 2019

234

При этом не будем учитывать области, примыкающие непосредственно к горной выработке и соответствующие криволинейному участку огибающей напряжений, так как их размеры менее мощности пласта. Поэтому будем рассматривать прямолинейный участок огибающей и примем на границах пласта с породами условие пропорциональности касательных напряжений между собой [2]:

где δ – экспериментально определяемый угол, меньший угла внутреннего трения или равный ему (δ≤ ).

Экспериментальные исследования угольных и породных образцов показывают, что

Интегрируя данное выражение найдем формулу для расчете разрушающей нагрузки

где Р – разрушающая нагрузка на целик, кг/м2.

Из формулы (6) следует, чем шире целик, тем больше разрушающая нагрузка, и тем больше запас прочности. Поэтому такой параметр как разрушающая нагрузка не может быть показателем прочности краевой части в окрестности подготовительных выработок.

Очевидно зависимость (8) является среднеинтегральным показателем разрушающей нагрузки на часть угольного массива шириною х0, содержащей как зону неупругих так и зону упругих деформаций. Для выделения зоны неупругих деформаций представим формулу (5) с использованием выражений (7) в виде:

235

Решим уравнение (9) относительно х и получим

Полученная формула позволяет определить необходимую ширину целика при заданной разрушающей нагрузке, имеющей запас прочности. Эта ширина может включать в себя как область упругих, так и неупругих деформаций. В область неупругих деформаций попадает краевая часть пласта, где нормальное напряжение будет меньше веса столба пород на глубине разработки пласта, т.е.

y H

где γ – вес пород, кг/м3; Н – глубина разработки пласта, м.

Поэтому подставляя значения σу = σп = γН и х0 = h в выражение (10), где – коэффициент пропорциональности, получим формулу для расчета ширины разрушаемой краевой части пласта

Анализ выражения (10) показывает, что чем больше вес пород и глубина разработки, тем шире будет разрушаемая часть пласта, особенно в зонах геологических нарушений, где сцепление между частицами угля отсутствует (К = 0). Большое значение при этом имеет реакция крепи. С ее уменьшением ширина разрушаемой части массива увеличивается.

Рассмотрим пример расчета прочности угольного массива в подготовительной выработке в условиях ГП «Шахта имени А.Ф. Засядько» при следующих исходных данных:

-глубина разработки – Н = 1260 м;

-мощность пласта – m = 2,00 м;

-предел прочности угля на сжатие – σс = 2500 т/м2;

-объемный вес пород – γ = 2,5 т/м3;

-реакция крепи – q = 800 т/м2.

При этом экспериментально в лабораторных условиях НИИГД «Респиратор» найдены

параметры огибающей главных наибольших кругов напряжений для угля: = 30°; δ = 15°;

К = 500 т/м2.

Определим нагрузку на краевую часть пласта шириной х0 = 10 м. Полное среднее давление на 1 пог. м краевой части пласта составит [3]:

Pф Hx0

В результате при = 3,8 [3] используя исходные данные, получим:

Pф 3,8 2,5 1260 10 119700т/м.

По формуле (8) с помощью таблицы 1 найдем разрушающую нагрузку на краевую

Сравнивая полученные величины, установим запас прочности краевой части пласта шириною 10 м:

n P Pф 255391119700 2,13

Отсюда следует, что краевая часть пласта шириною 10 м имеет достаточный запас прочности, однако например, в условиях ГП «Шахта им. А.Ф. Засядько» как правило, разрушается. Найдем ширину разрушаемой краевой части пласта по формуле (11), используя исходные данные

236

В зоне геологического нарушений, при К = 0, разрушаемая краевая часть пласта будет еще больше и составит h = 3,59 м.

Таким образом, при исследовании степени разрушаемости краевой части угольного массива более точную оценку дает дифференцированный подход, позволяющий выделить зону неупругих деформаций и тем самым определить ширину разрушаемой краевой части пласта. При подготовке статьи были рассмотрены работы [4-20].

Литература

1.Руппенейт, К.В. Некоторые вопросы механики горных пород / К.В. Руппенейт. - М.: Углетехиздат, 1954.-384 с.

2.Головченко, Е.А. Построение математической модели разрушаемости краевых частей угольных пластов в подготовительных горных выработках / Е.А. Головченко // Сб. материалов Х Международной конференции «Математическое моделирование в образовании, науке и производстве», Тирасполь, 2017. – С.121-125.

3.Черепанов, Г.П. Механика хрупкого разрушения / Г.П. Черепанов. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1974. – 640 с.

4.Звягинцева, А.В. Математическая модель водородной проницаемости металлов с примесными ловушками при наличии внутренних напряжений различной физической природы / А.В. Звягинцева // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. - 2019. - № 19-21 (303-305). - С. 29-44.

5.Звягинцева, А.В. Экологический мониторинг опасных гидрологических явлений / А.В. Звягинцева, В.В. Кульнев, В.В. Кульнева // Экология и развитие общества. - 2018. -

№3 (26). - С. 62-66.

6.Артемьев, А.С. Возможности геоинформационного моделирования при прогнозировании распространения загрязняющих веществ промышленных выбросов объектов техносферы в окружающей среде / А.С. Артемьев, А.В. Звягинцева // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2011. - Т. 7. - № 11. - С. 106-110.

7.Иванова, В.С.Физическое моделирование аппарата пылеочистки скруббер Вентури для улучшения условий труда на производствах / В.С. Иванова, С.Д. Николенко, С.А. Сазонова, В.Ф. Асминин // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 1. - С. 48 -55.

8.Сазонова, С.А. Разработка модели структурного резервирования для функционирующих систем теплоснабжения / С.А. Сазонова // Вестник Воронежского института высо-

ких технологий. - 2008. - № 3. - С. 082-086.

9.Сазонова, С.А. Разработка модели анализа потокораспределения возмущенного состояния системы теплоснабжения / С.А. Сазонова // Моделирование систем и информационные технологии сборник научных трудов.– Воронеж, 2007. - С. 52-55.

10.Звягинцева, А.В. Моделирование процессов и совершенствование мероприятий по улучшению условий труда на горно-обогатительном комбинате / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.Ф. Асминин // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 2. - С. 10-16.

11.Звягинцева, А.В. Моделирование неорганизованных выбросов пыли и газов в атмосферу при взрывных работах на карьерах горно-обогатительных комбинатов / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.В. Кульнева // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т.

12. - № 2. - С. 17-25.

12.Звягинцева, А.В. Моделирование процессов и разработка мероприятий по сокращению пылегазовыделения на карьерах горно-обогатительного комбината / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.В. Кульнева // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 2. -

С. 26-32.

13.Асминин, В.Ф. Функциональные и конструктивные особенности облегченных звукоизолирующих панелей / В.Ф. Асминин, Е.В. Дружинина, С.А. Сазонова, Д.С. Осмоловский // Вестник Воронежского института высоких технологий. - 2019. - № 2 (29). - С. 4-7.

14.Иванова, В.С. Физическое моделирование аппарата пылеочистки скруббер Вентури

237

для улучшения условий труда на производствах / В.С. Иванова, С.Д. Николенко, С.А. Сазонова, В.Ф. Асминин // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 1. - С. 48 -55.

15.Zvyagintseva, A.V. Increase of solubility of hydrogen in electrolytic alloys NI-B / A.V. Zvyagintseva, Y.N. Shalimov // NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security. - 2011. - Т. 2. - С. 519-528.

16.Zvyagintseva, A.V. Laws of diffusion of hydrogen in electrolytic alloys on the basis of nickel / A.V. Zvyagintseva, Y.N. Shalimov // NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security. - 2011. - Т. 2. - С. 529-534.

17.Звягинцева, А.В. Моделирование воздействия ртутьсодержащих отходов объектов техносферы на окружающую среду и разработка мероприятий по охране атмосферного воздуха / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.В. Кульнева // Моделирование систем и процессов.

-2019. - Т. 12. - № 3. - С. 17-26.

18.Звягинцева, А.В. Моделирование техногенного воздействия ТЭЦ на окружающую среду и разработка инженерно-технических природоохранных мероприятий / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.В. Кульнева // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 3.

-С. 27-34.

19.Звягинцева, А.В. Оценка процесса техногенного загрязнения атмосферы объектами теплоэнергетики и разработка инженерно-технических природоохранных мероприятий / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, Н.В. Мозговой // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 3. - С. 34-41.

20.Сазонова, С.А. Математическое моделирование параметрического резерва систем теплоснабжения с целью обеспечения безопасности при эксплуатации / С.А. Сазонова, С.Д. Николенко, А.В. Звягинцева // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 3. -

С. 71-77.

Государственный научно-исследовательский институт горноспасательного дела, пожарной безопасности и гражданской защиты «РЕСПИРАТОР» Министерства по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий Донецкой Народной Республики

Ye.A. Golovchenko

ESTIMATION OF BREAKING CHARACTERISTICS OF THE EDGE PART OF THE MASSIF IN DEVELOPMENT MINE WORKINGS

The estimation of the breaking characteristics of the edge part of the coal massif was carried out in the paper subject to elastic and inelastic deformations. The calculations carried out allow determining the necessary width of a pillar by the breaking load given that has the safety factor.

Key words: breaking load, coal massif, coal pillar, width of the pillar, edge part of the seam.

The “RESPIRATOR” State Scientific Research Institute of Mine-rescue Work, Fire Safety and Civil Protection of the Ministry of the Donetsk People’s Republic for Civil Defense Affairs, Emergencies, and Liquidation of Consequences of Natural Disasters

238

УДК 574:331.45

А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.В. Кульнева

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО УЛУЧШЕНИЮ УСЛОВИЙ ТРУДА НА ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОМ КОМБИНАТЕ

Приведены данные натурных замеров вредных производственных факторов на АО «Лебединский ГОК» в рабочих зонах и на предприятии в целом. Данные соответствуют проведенным видам официального контроля и мониторинга текущего состояния обстановки на предприятии. Рассмотрено воздействие вредных производственных факторов на рабочих местах на здоровье персонала, а так же выделяемой при проведении работ пыли на загрязнение окружающей среды прилегающих территорий. Проведен анализ результатов контрольной деятельности и существующих природоохранных мероприятий с целью их совершенствования. Рассмотренные виды контроля предложено использовать для улучшения условий труда на производствах с повышенным воздействием вредных производственных факторов за счет совершенствования проводимых видов контроля и необходимых мероприятий.

Ключевые слова: моделирование, безопасность труда, мероприятия, неблагоприятные условия, источники загрязнения, пылегазовые выбросы.

Для горно-обогатительных комбинатов характерны производственные процессы, сопровождаемые существенными выделениями пыли в рабочих зонах, негативно влияющие на условия труда и здоровье работающего персонала. Под воздействием обильно выделяемой производственной пыли у персонала комбинатов развиваются и прогрессируют характерные профессиональные заболевания. Помимо пыли, могут дополнительно наносить ущерб здоровью персонала и другие вредные производственные факторы, такие как шум, плохая освещенность рабочих мест, загазованность и другие факторы. Это требует проведения инвентаризации и санитарно-гигиенического обследования промышленных объектов, мониторинга текущего состояния вредных и опасных производственных факторов.

Поэтому проведение своевременных и эффективных мероприятий с выбором или разработкой соответствующих методов с целью уменьшения воздействия пыли в рабочих зонах и обеспечения требуемых условий труда. Актуальной задачей потенциальноопасных объектов техносферы, особенно горнодобывающей отрасти, является возможность предотвратить или сократить вредное воздействие пыли на персонал предприятия.

Разноплановым видам защиты от загрязнения окружающей среды и различным граням снижения негативного воздействия на персонал объектов минерально-сырьевого производства посвящены исследования ученых Бересневича П.В., Берлянда М.Е., Битколова Н.З., Михейкина С.В., Никитина В.С. Осоедова М.Т., Шувалова Ю.В. и многих других [1-7]. Движущиеся воздушные потоки оказывают существенное влияние на объемы пылевыделения в карьерах и негативно влияют на воздух рабочих зон и прилегающих территорий [6, 7]. Анализу источников образования и расчетам количества и состава выбросов в окружающий воздух посвящены работы [8-12]. В работах [9-12] рассмотрены основные технологические и инженерно-технические мероприятия по сокращению выбросов при взрывных работах на карьерах горно-обогатительного комбината (на примере ОАО «Михайловский» в городе Железногорске, Курская область).

Рассмотрим производственную обстановку на примере карьера горнообогатительного комбината АО «Лебединский ГОК». Комбинат расположен в городе Губкине Белгородской области, примерно в 600 километрах на юго-запад от Москвы. Фактические выбросы в атмосферу на комбинате за 2018 г. составили 27 480,2 т, в том числе:

-твердые вещества - 7 047,3 т,

-газообразные вещества - 20 432,9 т (табл. 1).

При проведении мероприятий по пылеподавлению получили результаты, представленные на рис. 1. Анализ данных по пылеподавлению позволяет сделать вывод о недостаточной эффективности проводимых мероприятий и необходимости предложения дополнительных мероприятий по пылеподавлению в рабочих зонах комбината.

_________________________________

© Звягинцева А.В., Сазонова С.А., Кульнева В.В., 2019

239