Способ и устройство автоматического разгазирования горной выработки

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для предотвращения взрыва и пожара. Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия разгазирования участка горной выработки (ГВ) и снижение риска взрыва метана от воспламенителя, находящегося в загазованной зоне. Для этого устройство автоматического разгазирования ГВ содержит общешахтный вентилятор и устройство контроля аварийной загазованности пространства, содержащее аппарат контроля аварийной загазованности пространства, датчики фиксации нижнего предела взрываемости ГС, соединенные магистралью с аппаратом контроля кабельной линией, баллон со сжатым воздухом и регулятор выпуска сжатого воздуха из баллона (РВСВ), соединенный с баллоном со сжатым воздухом. Выход с датчика фиксации нижнего предела взрываемости (ГС) соединен со входом РВСВ, а пневматический выход РВСВ направлен в загазированную зону ГВ. Для экстренной подачи воздуха из баллона со сжатым воздухом к режущему органу и призабойной части ГВ датчик фиксации нижнего предела взрываемости ГС, баллон со сжатым воздухом и РВСВ могут быть размещены на корпусе комбайна. При этом на корпусе комбайна дополнительно установлен взрывобезопасный аккумуляторный источник питания. Способ автоматического разгазирования ГВ с использованием вышеописанного устройства включает ликвидацию скопления метана в ГВ за счет общего увеличения скорости воздуха в ГВ. При этом дополнительно производят контроль появления нижнего предела взрывчатости газовой смеси (ГС) в загазованной зоне ГВ. В момент фиксации этого предела взрывчатости (ГС) производят выпуск сжатого под давлением чистого воздуха в загазированную зону ГВ, чем производится разгазирование ГВ. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области горного дела, а также химической промышленности и может быть использовано для предотвращения взрыва и пожара.

К загазированным относятся все случаи превышения норм концентрации метана в поперечном сечении выработки.

Известно устройство для разгазирования тупиковых выработок, содержащее ([2] стр. 161) патрубок с клапаном, лебедку с тросом, вентилятор местного проветривания, переносной прибор для определения концентрации метана.

Недостатком известного устройства является то, что система медленнодействующая.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному является ([2] стр. 158) при комбайновом способе проведения выработок эжектор (вентилятор), устанавливаемый на корпусе комбайна, и воздух подается к режущему органу в призабойную часть выработки.

В очистных выработках у комбайнов предупреждение и ликвидацию скопления метана осуществляют за счет общего увеличения скорости воздуха от общешахтного вентилятора и местного (у комбайнов) перераспределения воздушного потока в рабочем пространстве лавы с помощью дополнительных источников тяги (эжекторов) малогабаритных вентиляторов.

К числу недостатков известного устройства относится низкое быстродействие, определяемое часами.

Цель изобретения - повышение быстродействия и, соответственно, снижение риска взрыва метана от воспламенителя, находящегося в загазованной зоне.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве разгазирования горных выработок, включающем общешахтный вентилятор и устройство контроля аварийной загазованности пространства, последнее содержит аппарат контроля аварийной загазованности пространства (1), датчики фиксации нижнего предела взрываемости газовой смеси (2), соединенные с аппаратом контроля аварийной загазованности пространства (1) магистральной кабельной линией (3), баллон со сжатым воздухом (4) и регулятор выпуска сжатого воздуха (5) из баллона, соединенный с баллоном сжатого воздуха, при этом выход с датчика фиксации нижнего предела взрываемости соединен со входом регулятора выпуска сжатого воздуха (5), а пневматический выход 5в регулятора направлен в загазированную зону выработки. Для экстренной подачи воздуха из баллона к режущему органу и призабойной части выработки датчик фиксации нижнего предела взрываемости газовой смеси (2), баллон сжатого воздуха и регулятор выпуска сжатого воздуха (5) установлены на корпусе комбайна, при этом дополнительно введен взрывобезопасный аккумуляторный источник питания, также устанавливаемый на корпусе комбайна.

Известны способы разгазирования: общее и местное (у источников газовыделения) за счет увеличения скорости воздуха (§ 238 [1], стр. 157, 158 [2]).

Общее увеличение скорости воздуха осуществляется вентилятором главного проветривания, местное увеличение скорости - с помощью дополнительных источников тяги (эжекторов, малогабаритных вентиляторов).

Недостатком способа следует считать малое быстродействие, т.е. время с момента принятия решения о целесообразности увеличения скорости на определенное значение до его выполнения может быть более двух часов.

Как известно [3], при внезапном выбросе угля и газа концентрация метана в забоях и выработках быстро увеличивается (таблица 1) и может образовываться взрывоопасная метановоздушная смесь. И чтобы избежать возникновения источников поджигания смеси и предотвратить возможный взрыв, необходимо своевременно выключить все оборудование и остановить технологические процессы.

Таблица 1
1.	Начальная объемная доля метана перед выбросом,%	0	0,5	1,0	2,0
2.	Время нарастания концентрации метана от начального до нижнего предела взрываемости 0, после внезапного выброса, с	2,84	2,36	2,0	1,14

Концентрация рудничной атмосферы выше нижнего предела взрываемости происходит и в других случаях, например при нарушении нормального проветривания (§ 244 стр. 67 [1]).

Как видно из таблицы, загазирование может произойти за 1,14-2,84 с, а на разгазирование с помощью увеличения скорости воздуха понадобятся часы.

Чем дальше участок выработки находится в загазованном состоянии с взрывной концентрацией, тем больше вероятность взрыва от воспламенителя, появившегося на этом участке, увеличивается простой технологического оборудования.

Цель изобретения - повышение быстродействия разгазирования участка выработки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разгазирования горных выработок с использованием описанного выше устройства осуществляют ликвидацию скопления метана в выработках за счет общего увеличения скорости воздуха, контроль появления нижнего предела взрывчатости газовой смеси в загазованной зоне выработки и выпуск сжатого под давлением чистого воздуха в загазированную зону выработки в момент фиксации этого предела взрывчатости. Этим производится разгазирование выработки.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема автоматического устройства разгазирования горной выработки.

Автоматическое устройство разгазирования горной выработки включает общешахтный вентилятор (не показан), аппарат контроля 1 аварийной загазованности пространства [4], датчик 2 фиксации нижнего предела взрываемости газовой смеси, магистральную кабельную линию 3, связывающую датчик 2 с аппаратом 1, баллон со сжатым воздухом 4, регулятор 5 выпуска сжатого воздуха из баллона.

Работа схемы заключается в следующем. При появлении нижнего предела взрываемости газа у данного датчика 2, контролирующего участок выработки, датчик 2 фиксирует [4] этот нижний предел взрываемости. Местный сигнал с датчика 2 поступает на вход регулятора 5. Регулятор соединяет свой пневматический выход 5в с баллоном сжатого воздуха 4.

Под действием давления сжатый воздух из баллона направляется в загазированную зону выработки. Если из баллона 4 с емкостью О давлением Р выпустить весь газ в атмосферу выработки, то он занял бы объем в Р раз больше объема О баллона.

Объем q, который займет газ выхода из баллона, равен

q=О·Р м³.

Указанный объем займет выработку сечением S длиной L. При этом длина выработки равна

L=О·P/S.

Например:

при О =2 м^з, P=150 атт, S=10 м² L=2·150/10=30 м.

Когда концентрация станет меньше нижнего предела взрываемости, датчик 2 выдаст сигнал к аппарату контроля 1 через магистральную кабельную линию 3. От аппарата 1 сигнал передается диспетчеру о том, что на участке выработки, контролируемом данным датчиком 2, взрывной концентрации газа нет. После снижения концентрации метана до 1% в соответствии с § 238 [2] допускается возобновление работы комбайна.

Литература

1. Правила безопасности в угольных шахтах, Москва, 1995.

2. Правила безопасности в угольных шахтах (Инструкции), Москва, 1966 г.

3. З.П. Колосюк д.т.н., В.П. Коптиков к.т.н., В.С. Замжицкий инженер (МакНИИ). Время отключения электропитания и электрооборудования и горных машин. Безопасность труда и промышленности. 92-4 Недра. 1992 г.

4. Патент на изобретение №2124745, кл.G 01 W 1/00, 10.01.1999.

1. Устройство автоматического разгазирования горных выработок, включающее общешахтный вентилятор и устройство контроля аварийной загазованности пространства, отличающееся тем, что для повышения быстродействия разгазирования горных выработок, устройство контроля аварийной загазованности пространства содержит аппарат контроля аварийной загазованности пространства, датчики фиксации нижнего предела взрываемости газовой смеси, соединенные с аппаратом контроля аварийной загазованности пространства магистральной кабельной линией, баллон со сжатым воздухом и регулятор выпуска сжатого воздуха из баллона, соединенный с баллоном со сжатым воздухом, при этом выход с датчика фиксации нижнего предела взрываемости газовой смеси соединен со входом регулятора выпуска сжатого воздуха из баллона, а пневматический выход регулятора выпуска сжатого воздуха из баллона направлен в загазированную зону выработки.

2. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что датчик фиксации нижнего предела взрываемости газовой смеси, баллон со сжатым воздухом и регулятор выпуска сжатого воздуха из баллона установлены на корпусе комбайна и дополнительно введен взрывобезопасный аккумуляторный источник питания, также устанавливаемый на корпусе комбайна.

3. Способ автоматического разгазирования горных выработок с использованием устройства по п.1, включающий ликвидацию скопления метана в выработках за счет общего увеличения скорости воздуха в выработке, контроль появления нижнего предела взрывчатости газовой смеси в загазованной зоне выработки и впуск сжатого под давлением чистого воздуха в загазованную зону выработки в момент фиксации этого предела взрывчатости.