Команда учёных физико-технического факультета Томского госуниверситета при поддержке Российского научного фонда исследует, как воспламеняются и горят в угольных шахтах взвеси угольной пыли в метановоздушной смеси. К 2024 году учёные получат усовершенствованную методику, с помощью которой можно будет прогнозировать развитие взрыва в шахте и понимать, как его предотвратить.
Новая методика поможет предсказывать, как и с какой скоростью будет распространяться пламя или взрыв в шахте. Учёные планируют разработать модель с учётом разных свойств газовзвесей, например, угольной пыли и горючих газов, оседающих на стенках шахты и создающих пожароопасную ситуацию. Кроме того, можно будет понять, какие средства пожаротушения и в каких количествах понадобятся в тех или иных условиях.
Команда ФТФ будет использовать высокопроизводительные математические вычисления разных параметров горения и экспериментальные исследования, которые улучшат уже существующую модель.
— Проблематика взрывов и пожаров очень актуальна. Можно проанализировать информацию последних лет — они происходят постоянно, но в шахтах используются разные инструменты пожаротушения. Вопрос вот в чём: чтобы загасить пламя, нужно понимать интенсивность ударной волны и скорость пламени. Для этого важно знать множество параметров: сколько там угольной пыли, как она поднимается, сколько горючих газов, — рассказывает руководитель проекта, доцент кафедры математической физики ТГУ Ксения Моисеева.
Проект Моисеевой — продолжение многолетних исследований сотрудников ФТФ. С начала 2000-х годов научный коллектив под руководством профессора Игоря Васенина и профессора Эрнста Шрагера создал методику расчёта взрывобезопасных расстояний при взрыве газа и пыли в угольной шахте. Сейчас при поддержке РНФ команда исследователей планирует улучшить эту методику и развить представление о распространении горения и взрыва с учетом ещё одного параметра — скорости распространения фронта горения.
Как поясняет Ксения Моисеева, предполагается изучение двух частей процесса воспламенения в шахтах: во-первых, воспламенения и горения газовзвесей (с какой скоростью пламя распространяется, чем его можно погасить), и, во-вторых, распространения ударных волн.
Новую методику учёные ТГУ разработают к середине 2024 года. С ее помощью можно будет подготовить рекомендации для угольных шахт о том, в каких количествах предусмотреть инструменты и средства пожаротушения.