Способ нейтрализации взрывоопасной метаноугольной среды в шахтах

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано для создания безопасных условий труда в подготовительных и очистных забоях. Техническим результатом является нейтрализация метаноугольной среды за счет снижения концентрации метана в шахтной атмосфере. Для этого способ включает подачу напорной жидкости на режущую коронку рабочего органа горной машины, распыление напорной жидкости режущей коронкой, подачу напорной жидкости через установленный на рабочем органе распылитель. При этом в качестве напорной жидкости используют водный раствор карбамида с концентрацией 0,1-3% мас., 1 ил, 1 табл.

 

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано для создания безопасных условий труда в подготовительных и очистных забоях.

Известен способ нейтрализации взрывоопасной метаноугольной среды в шахтах у исполнительного органа проходческого комбайна, принятый за прототип, включающий подачу напорной воды на режущую коронку рабочего органа горной машины, распыление воды режущей коронкой и потоком воздуха, по гидромониторному стволу через вентиляторное колесо, подающее воздух в сторону груди забоя и установленное на вращающейся ступице стреловидного рабочего органа, за режущей коронкой с образованием из части напорной воды водяной завесы, отсекающей забой от горной машины и выработки, при этом гидромониторный ствол устанавливают на стреловидном рабочем органе (патент РФ № 2180401, кл. Е 21 F 5/02, опубл. 10.03.2002).

Недостатком способа является недостаточно эффективное обеспечение безопасных условий труда, т.к. нейтрализацию метаноугольной среды осуществляют не за счет растворения метана в воде и снижения тем самым его концентрации, а за счет создания водяной завесы.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является обеспечение взрывобезопасной работы в шахтах. Технический результат - нейтрализация метаноугольной среды за счет снижения концентрации метана в шахтной атмосфере.

Технический результат достигается тем, что в способе нейтрализации взрывоопасной метаноугольной среды в шахтах, включающем подачу напорной жидкости на режущую коронку рабочего органа горной машины, распыление напорной жидкости режущей коронкой, подачу напорной жидкости через установленный на рабочем органе распылитель, при этом в качестве напорной жидкости используют водный раствор карбамида с концентрацией 0,1-3 мас.%.

Впервые установлено, что водный раствор карбамида эффективно поглощает и связывает метан, образуя соединение включения (клатратное соединение). Взаимодействие водного раствора карбамида с метаном приводит к дополнительной межмолекулярной ассоциации через водородное связывание - NH2. В ассоциации участвуют также связи>С=0. Образование за счет водородных связей внутри межкристаллической сетки способствует созданию дополнительных полостей в материале адсорбента - карбамида, способной удерживать достаточно большое количество метана.

В заявленном способе нейтрализации взрывоопасной метаноугольной среды в шахтах целью является снижение концентрации метана еще до появления взрыва. Поэтому применяют водный раствор карбамида с определенной концентрацией 0,1-3 мас.%, причем, что существенно, водный раствор карбамида данной концентрации подают под давлением (в виде напорной жидкости), благодаря чему в совокупности и происходит поглощение метана и снижение его пороговой концентрации в атмосфере шахты. Метан, взаимодействуя с водным раствором карбамида, образует комплексное соединение:

СН4+СО(NH2)2→СН4•СО(NH2)2

Поглощение метана водным раствором карбамида установлено по результатам следующих экспериментов.

Эксперимент проводили для разных значений давления.

Пример 1. В статический реактор с мешалкой и внешней рубашкой для повышения температуры подавали метан под давлением 9,6 атм, затем последовательно вводили 0,06 л водного раствора карбамида с концентрациями мас.%: 0,1; 1 и 3. Давление в реакторе мгновенно уменьшалось в первом случае до 5,8 атм, ΔР=3,8 атм; во втором случае давление уменьшалось до 7,0 атм., ΔР=2,6 атм; в третьем случае давление уменьшалось до 5,9 атм, ΔР=3,7 атм, ΔР - показатель растворения и связывания метана. При нагревании внешней рубашки до 80°С при включенной мешалке повышения давления не наблюдалось. Эти результаты однозначно свидетельствуют о прочной связи метана с карбамидом. При этом поглощение метана на единицу объема (см3) такого раствора составляет соответственно: 2,4; 1,6; 2,3 см3.

Неизменность давления после поглощения метана и нагревания внешней рубашки (до 80°С) и включенной мешалке наблюдалась и в последующих экспериментах.

Пример 2. Эксперимент осуществляли аналогично примеру 1. При давлении метана 11,2 атм в реактор вводили 0,06 л 0,1 мас.% водного раствора карбамида, а затем 0,5 мас.% раствора карбамида. В первом случае давление в реакторе мгновенно уменьшается до 6,4 атм, ΔР=4,8 атм, а во втором - 6,6 атм, ΔР=4,6 атм.

При этом поглощение метана на единицу объема (см3) такого раствора в обоих случаях составило 2,9 см3.

Пример 3: Следующий эксперимент проводили при давлении метана 15 атм. В реактор вводили 0,06 л водного раствора карбамида: 0,5, 1 и 3 мас.%. В первом случае давление в реакторе мгновенно уменьшается до 9,3 атм, ΔР=5,7 атм, во втором случае - 9,9 атм, ΔР=5,1 атм, в третьем случае - до 8,9 атм, ΔР=6,3 атм.

При этом поглощение метана на единицу объема (см3) такого раствора, соответственно, составило: 3,5; 3,3 и 3,9 см3.

Пример 4: Эксперимент проводили также и при 24 атм. В реактор вводили 0,06 л водного раствора карбамида с концентрациями 1 и 3 мас.%. Давление в реакторе мгновенно уменьшалось до 14,4 атм, ΔР=9,6 атм и до 17,6 атм, ΔР=6,4 атм соответственно.

При этом поглощение метана на единицу объема (см3) такого раствора в соответственно составило 6 и 4 см.

Результаты проведенных экспериментов представлены в таблице.

Таблица
Рнач, атмРконечн,

атм
ΔР, атмПоглощение метана, мас.%Объем поглощенного метана, см3Поглощение метана на единицу объема раствора, см3/см3Концентрация карбамида в водном растворе, мас.%
19,65,83,839,6141,72,40,1
29,67,02,626,795,51,61
39,65,93,738,3137,22,33
411,26,44,842,9179,02,90,1
511,26,64,641,1171,52,90,5
615,09,35,738,0212,63,50,5
715,09,95,133,9195,43,31
815,08,96,341,1232,73,93
924,014,49,640,0358,06,01
1024,017,66,426,7238,74,03

Из таблицы следует, что оптимальное содержание карбамида определяется по степени поглощения метана, а нейтрализацию взрывоопасной метаноугольной среды в шахтах целесообразно производить водным раствором карбамида с концентрацией 0,1-3 мас.%.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображена принципиальная схема осуществления нейтрализации взрывоопасной среды в шахте.

Для реализации способа используют оборудование горных выработок, а именно горную машину - комбайн 1 с рабочим органом 2, оснащенным режущей коронкой 3. На рабочем органе 2 комбайна устанавливают распылитель 4 в виде форсунки, к которому гибким шлангом 5 подводится напорная жидкость для подачи ее на режущую коронку 3.

Способ реализуют следующим образом. Комбайн 1 ведет отбойку угля режущей коронкой 3, которая перемещается по забою рабочим органом 2, при этом в зоне разрушения массива выделяются метан и угольная пыль, представляющие опасность возникновения взрыва при соответствующей их концентрации в шахтном воздухе.

Для нейтрализации взрывоопасной среды осуществляют подачу водного раствора карбамида по гибкому шлангу 5 через распылитель 4 на режущую коронку 3 в результате чего происходит распыление водного раствора карбамида режущей коронкой 3, который поглощает метан и снижает его концентрацию.

Предлагаемый способ, за счет прочного связывания метана водным раствором карбамида, позволяет повысить безопасность работы в угольных шахтах.

Способ нейтрализации взрывоопасной метаноугольной среды в шахтах, включающий подачу напорной жидкости на режущую коронку рабочего органа горной машины, распыление напорной жидкости режущей коронкой, подачу напорной жидкости через установленный на рабочем органе распылитель, отличающийся тем, что в качестве напорной жидкости используют водный раствор карбамида с концентрацией 0,1-3 мас.%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для предотвращения запыленности окружающей среды на хвостохранилищах и засорения прилегающих к ним сельскохозяйственных угодий.

Изобретение относится к области защиты окружающей среды в железорудной, угольной, строительной, энергетической отраслях промышленности и может быть использовано для закрепления эрозионно опасных пылящих поверхностей полиминерального состава, в хвостохранилищах, золоотвалах, на отвалах горных пород, а также на радиоактивно загрязненных территориях.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для закрепления пылящих поверхностей на отвалах горных пород, хвостохранилищах и автодорогах.

Изобретение относится к составам для защиты сыпучих грузов при транспортировании и может быть использовано для сохранности грузов от выдувания при перевозках на железнодорожном транспорте, в частности для защиты углей мелких классов от ветровой эрозии при транспортировании.

Изобретение относится к горной промети , а именно к охране труда, и м.б. .
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для закрепления пылящих поверхностей хранилищ отходов обогащения железных руд, вынос пыли с которых оказывает существенную нагрузку на экологию прилегающих территорий
Изобретение относится к пылеподавлению и может быть использовано в горной, металлургической, химической и других отраслях промышленности. Смачиватель для подавления угольной пыли содержит алкилбензосульфокислоту, гидроксид натрия, неонол, этиловый спирт, карбамид, хлорид кальция, бишофит, отдушку и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: алкилбензосульфокислота - 11,3-14,3; гидроксид натрия - 6,0-9,05; неонол - 14,0-17,9; этиловый спирт - 1,25-1,75; карбамид - 1,3-1,7; хлорид кальция - 1,25-1,75; бишофит - 1,25-1,75; отдушка - 0,2-0,5; вода - 50-53,5. Технический результат заключается в повышении эффективности пылеподавления.
Изобретение относится к области защиты окружающей среды в железорудной, угольной, строительной, энергетической отраслях промышленности и может быть использовано для закрепления эрозионно опасных пылящих поверхностей полиминерального состава в хвостохранилищах, золоотвалах, на отвалах горных пород, а также на радиоактивно загрязненных территориях и обочинах автомобильных дорог. Техническим результатом является повышение эффективности пылеподавления. Предложенный способ закрепления пылящих поверхностей заключается в нанесении на поверхность высокомолекулярного соединения. При этом на пылящую поверхность последовательно наносят водный раствор полиакрилата натрия и водный раствор сополимера акриламида с производными акриловой кислоты. 5 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к экологии и может быть использовано при производстве строительных материалов. В способе получения гетерогенного грунтового композита из отходов обогащения железных руд - ООЖР, содержащих оксиды железа, включающем обработку ООЖР соляной кислотой, на первой стадии указанную обработку осуществляют соляной кислотой технической 30-33% концентрации при 80-90°С в течение 2 часов при стехиометрическом соотношении компонентов исходя из содержания железосодержащих компонентов в отходах, затем на второй стадии осуществляют нейтрализацию полученного на первой стадии хлорида железа щелочным агентом до рН=7, удаление жидкой фазы после отстаивания в течение 1 часа и обезвоживание готового продукта до влажности, соответствующей полной влагоемкости продукта в пастообразном состоянии. Технический результат - повышение удельной поверхности, снижение проницаемости. 1 табл., 1 пр.
Изобретение относится к средствам подавления и предотвращения пожаров в угольных месторождениях. Техническим результатом является повышение эффективности подавления огня и охлаждения областей возгорания на угольных месторождениях. Предложен способ получения подвляющей горение суспензии, содержащей измельченную топливную золу, для локализации пожара на угольных месторождениях, в которой в качестве сырья используют измельченную топливную золу, фосфат алюминия, хлорид магния, натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, силикат натрия, натриевый бентонит и воду. При этом способ включает следующие этапы: а) добавление к воде 25-30 мас.% измельченной топливной золы, 2-4 мас.% фосфата алюминия, 2-5 мас.% хлорида магния, 0,8-1,5 мас.% натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы и тщательное перемешивание с получением смешанного раствора А; б) добавление к воде 3-5 мас.% силиката натрия, 1-2 мас.% натриевого бентонита и тщательное перемешивание с получением смешанного раствора В и в) добавление раствора В в раствор А при тщательном перемешивании до гомогенного состояния, при этом соотношение раствора В и раствора А по массе составляет 1:2.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предотвращения эндогенных пожаров в складах, при транспортировке в вагонах путем обработки поверхности угля антипирогеном. Техническим результатом заявляемого состава для предотвращения самовозгорания угля при хранении и транспортировке является понижение пожароопасности, увеличение кратности использования (уменьшение периодов обработки между загрузками сырья). Состав для предотвращения самовозгорания угля при хранении и транспортировке содержит в своем составе пятипроцентную ортофосфорную кислоту, катионное поверхностно-активное вещество алкилтриметиламмоний хлорид, пылеподавитель калийных солей в виде смеси моно-, ди-, три-, тетра-, пентагликолей и моноэтиловых эфиров три- и тетраэтиленгликолей, при следующих соотношениях компонентов, мас. %: пятипроцентная ортофосфорная кислота - 76,0 - 88,0%; катионное поверхностно-активное вещество алкилтриметиламмоний хлорид - 2,0 -4,0%; пылеподавитель калийных солей в виде смеси ди-, три-, тетра-, пентагликолей и моноэтиловых эфиров три- и тетраэтиленгликолей - остальное до 100%. 1 табл.
Наверх