Способ определения метановой опасности подготовительной горной выработки

Изобретение относится к отрасли горного дела и посвящено проблеме обеспечения безопасности проведения подготовительных горных выработок по газовому фактору. Техническим результатом является повышение эффективности способа определения метановой опасности подготовительных горных выработок, путем учета влияния на метановую опасность подготовительных горных выработок режима работы вентилятора местного проветривания, фильтрационных и диффузионных параметров переноса метана воздушной струей. Способ определения метановой опасности подготовительной горной выработки заключается в определении геометрических параметров подготовительной горной выработки и определении значения абсолютной газообильности. При этом дополнительно определяют фильтрационные и диффузионные характеристики движения метана в угольном пласте и вентиляционной струе воздуха, определяют среднюю концентрацию метана на исходящей струе из решения уравнения диффузии метана, определяют метановую опасность подготовительной выработки, сравнивают среднюю концентрацию метана на выходе из подготовительной выработки с предельно допустимой концентрацией и нижним пределом взрывчатости метановоздушной смеси. Если эта концентрация меньше предельно допустимой концентрации, то ситуация не опасная. Если средняя концентрация метана превышает предельно допустимую концентрацию, то ситуация опасная. Если средняя концентрация метана превышает нижний предел взрывчатости метановоздушной смеси, то ситуация чрезвычайно опасная.

 

Изобретение относится к горному делу, а конкретно к обеспечению безопасности проведения подготовительных горных выработок по газовому фактору.

Известен способ определения метановой опасности угольных шахт, включающий определение абсолютной газообильности шахты, среднесуточной добычи угля и относительной газообильности, фиксирование возникших суфляров и/или внезапных выбросов угля и газа, а метановую опасность определяют по величине относительной метанообильности и зафиксированных суфляров и/или внезапных выбросов угля и газа с использованием шкалы, содержащей 5 категорий опасности (Рудничная вентиляция. Справочник. - Москва. - Недра.- 1988. - С.15-16.).

Недостатки этого способа заключаются в следующем:

методика деления угольных шахт на категории по относительной газообильности с интервалом 5 м3/т не отражает современного технологического уровня добычи угля;

сверхкатегорные шахты уже могут отличаться друг от друга по относительной газообильности в несколько раз, а уровень метановой опасности формально будет одинаковым;

опыт работы шахт в России и за рубежом показывает, что между категорийностью шахт по метану и вероятностью взрывов метановоздушной смеси нет прямой связи;

данный способ невозможно применить для определения метановой опасности тупиковой выработки в период ее проведения.

Известен способ определения метановой опасности тупиковой выработки, заключающийся в том, что ежемесячно определяют среднюю абсолютную метанообильность тупиковой выработки, для этих же моментов времени измеряют средний расход воздуха в исходящей струе этой выработки и концентрацию метана в поступающей в данную выработку свежей струе воздуха, измеряют концентрацию метана на исходящей струе, определяют среднегодовую концентрацию на исходящей струе по средней абсолютной метанообильности тупиковой выработки и расходу воздуха, определяют интегральный параметр степени опасности выработки по метану как отношение среднегодовой концентрации метана к ее максимальному значению, зафиксированному в течение наблюдений, а метановую опасность определяют как категорию выработки по метану в зависимости от величины интегрального параметра степени метановой опасности выработки (Стукало В.А. Совершенствование оценки угольных шахт по опасности выделений метана, участию во взрывах угольной пыли и тепловым условиям // «Известие» Донецкого горного института №2 / Донецк - 1996, с.15-17.)

Недостатками данного способа определения метановой опасности тупиковых выработок является то, что предлагаемое техническое решение недостаточно полно характеризует проводимые подготовительные выработки по газовому фактору. Возможность взрыва метановоздушной смеси при наличии источника высокой температуры зависит не только от интенсивности метановыделения и от расхода воздуха в выработке, но и от динамики поля концентрации метана. Поэтому взрывы метана могут происходить в подготовительных выработках любой категории. Не учитывается газовая обстановка в проходимых тупиковых выработках при определении относительной метанообильности шахт, хотя в них нередко происходят взрывы метана.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ определения метановой опасности проветриваемых газоопасных объектов, заключающийся в определении площади поперечного сечения горной выработки, определении коэффициента неравномерности газовыделения и допустимого значения абсолютной газообильности для нормативных значений максимальной скорости воздуха и концентрации метана на исходящей струе, а состояние проветриваемых газоопасных объектов определяют как опасное, если фактическое значение абсолютной газообильности превышает допустимое значение абсолютной газообильности (Колмаков В.А., Колмаков В.В., Мазикин В.П. О необходимости изменения существующей оценки газоопасности шахт. - Уголь. - 2000. - №6. - С.57-58.).

Данное техническое решения имеет следующие недостатки: не учитывается специфика проветривания подготовительной выработки вентилятором местного проветривания с помощью трубопроводов, имеющих утечки воздуха;

не учитывается газоносность угольного пласта, по которому проводится подготовительная выработка;

не учитываются фильтрационные свойства угольного пласта, влияющие на абсолютную газообильность;

не учитывается фактор времени в аэрогазодинамическом процессе;

метановая опасность обусловлена концентрацией метана в воздухе, а в качестве критерия газоопасности используется абсолютная газообильность.

Задача изобретения заключается в повышении эффективности способа определения метановой опасности подготовительных горных выработок, путем учета влияния на метановую опасность подготовительных горных выработок режима работы вентилятора местного проветривания, фильтрационных и диффузионных параметров переноса метана воздушной струей.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе определения метановой опасности подготовительных горных выработок, заключающемся в определении геометрических параметров подготовительной горной выработки и определении ее абсолютной газообильности, учитывают влияние на метановую опасность подготовительных выработок режима работы вентилятора местного проветривания, фильтрационных и диффузионных параметров переноса метана воздушной струей, определяют концентрацию метана в призабойном пространстве подготовительной выработки, концентрацию метана в свежей струе воздуха, коэффициент турбулентной диффузии метана в воздухе, мощность угольного пласта на контакте с воздухом, период релаксации при дегазации краевой части угольного пласта через поверхность обнажения, среднюю скорость подвигания подготовительного забоя, начальную скорость газовыделения, время, прошедшее с начала проведения подготовительной горной выработки на момент определения метановой опасности, время, прошедшее с момента окончания проходки, значение проектной длительности проведения подготовительной выработки, плотность отбитого угля, газоносность угля в призабойной части; остаточную газоносность угля при атмосферном давлении, средний размер куска отбитого угля, мощность, потребляемую вентилятором местного проветривания, аэродинамическое сопротивление вентиляционного трубопровода, КПД вентилятора местного проветривания, коэффициент утечек воздуха из вентиляционного трубопровода, определяют среднюю концентрацию метана на выходе из подготовительной выработки из соотношения

c ( L ) = c н + I п в u с р S 1 exp { [ u c p 2 D 0,25 ( u c p D ) 2 + u c p D L ] L }

где ucp=kS-1(NηR-1)0,333

I п в = { 0 ,636m у .п t r I уд 0 t */2t r exp( τ) { 0 π [exp(τCosθ) + exp( τCosθ)]dθ } + + 0 ,304Sρ y ( x з x ) R э V п SL                                   при t* T ПВ , 1 ,128 m у .п I уд S t r T ПВ + t 1 *                                    при t* > T ПВ ,

D - коэффициент турбулентной диффузии метана в воздухе; сн - концентрация метана в призабойном пространстве подготовительной выработки; с0 - концентрация метана в свежей струе воздуха; mуп - мощность угольного пласта на контакте с воздухом; tr - период релаксации при дегазации краевой части угольного пласта через поверхность обнажения; Vп.з - средняя скорость подвигания подготовительного забоя; Iуд.н. - начальная скорость газовыделения; t* - время, прошедшее с начала проведения подготовительной выработки на момент определения метановой опасности; t 1 * - время, прошедшее с момента окончания проходки; ТПВ - значение проектной длительности проведения подготовительной выработки; N - мощность, потребляемая вентилятором местного проветривания; R - аэродинамическое сопротивление вентиляционного трубопровода; η - КПД вентилятора местного проветривания; kут - коэффициент утечек воздуха из вентиляционного трубопровода;

а метановую опасность подготовительной выработки определяют, сравнивая среднюю концентрацию метана на выходе из подготовительной выработки с ПДК и нижним пределом взрывчатости метановоздушной смеси, если эта концентрация меньше ПДК, то ситуация не опасная, если средняя концентрация метана превышает ПДК, то ситуация опасная, и если средняя концентрация метана превышает нижний предел взрывчатости метановоздушной смеси, то ситуация чрезвычайно опасная.

Наиболее опасная газовая ситуация в метанообильных подготовительных выработках описывается стационарным уравнением диффузии.

Уравнение, описывающее среднюю концентрацию газовой примеси в вентиляционной струе воздуха для протяженной подготовительной выработки, и граничные условия имеют вид (Качурин Н.М., Коновалов О.В., Качурин А.Н. Аэрологическое обоснование и математические модели вентиляции тоннелей при их строительстве. - Безопасность жизнедеятельности. - 2010. - №5 - С.6-11):

d 2 C d x 2 u c p D T d C d x u c p D T L ( C I п в u c p S ) = 0, ( 1 )

C ( 0 ) = 0 ; lim x C ( x ) . ( 2 )

где С=с-сн; с - объемная концентрация метана в воздухе подготовительной выработки; сн - объемная концентрация газовой примеси на свежей струе, поступающей в подготовительную выработку; ucp - средняя скорость движения воздуха в подготовительной выработке; DT - коэффициент турбулентной диффузии метана в воздухе; Iпв - среднее суммарное газовыделение в подготовительную выработку с поверхности обнажения угольного пласта и отбитого угля.

Решение краевой задачи (1)-(2) получено в следующем виде:

c ( x ) c н = I п в u c p S 1 exp { [ u c p 2 D 0,25 ( u c p D ) 2 + u c p D L ] x } ,

а принимая x=L, где L - длина рассматриваемой подготовительной выработки, получим формулу для определения концентрации метана на исходящей струе:

c ( L ) = c н + I п в u c p S 1 exp { [ u c p 2 D 0,25 ( u c p D ) 2 + u c p D L ] L } . ( 3 )

Среднее суммарное газовыделение в подготовительную выработку с поверхности обнажения угольного пласта и отбитого угля определяется как Iпв=Iпо+Iоу, где Iпo - абсолютное метановыделение с поверхности обнажения угольного пласта; Iоу - абсолютное метановыделение из отбитого угля.

Абсолютное метановыделение с поверхности обнажения угольного пласта определяют по формуле (Качурин Н.М., Каледина Н.О., Качурин А.Н. Выделение метана с поверхности обнажения угольного пласта в подготовительную выработку // Известия Тульского государственного университета. Серия: Науки о Земле. - Вып.1. / Тула. - ТулГУ. - 2011. - С.80-83)

I п o = { 0,636 m у . п t r V п . з I у д . н 0 t * / 2 t r exp ( τ ) × × { 0 π [ exp ( τ C o s θ ) + exp ( τ C o s θ ) ] d θ } d τ     п р и t * T П В , 1,128 m у . п . L I у д . н t r T П В + t 1 *                                    п р и t * > T П В , ( 7 )

где mу.п - мощность угольного пласта, контактирующая с воздухом; tr - период релаксации при дегазации краевой части угольного пласта через поверхность обнажения; Vп.3 - средняя скорость подвигания подготовительного забоя; Iуд.н - начальная скорость газовыделения; t* - время, прошедшее с начала проведения подготовительной выработки на момент определения метановой опасности; t 1 * - время, прошедшее с момента окончания проходки; ТПВ - значения проектной длительности проведения подготовительной выработки.

Максимальное значение дебита метана в подготовительную выработку из отбитого угля определяют по формуле (Качурин Н.М., Качурин А.Н., Сарычева И.В. Выделение метана в подготовительную выработку из отбитого угля // Известия Тульского государственного университета. Серия: Науки о Земле. - Вып.2. / Тула. - ТулГУ. - 2012. - С.170-174):

I o y = 0,304 S V п . з ρ y ( х з х ) R э , ( 8 )

где ρу - плотность отбитого угля; хз - газоносность угля в призабойной части; х - остаточная газоносность при атмосферном давлении; Rэ - средний размер куска отбитого угля.

I п в = { 0,636 m у . п t r I у д . н 0 t * / 2 t r exp ( τ ) { 0 π [ exp ( τ C o s θ ) + exp ( τ C o s θ ) ] d θ } d τ + + 0,304 S ρ y ( x 3 x ) R э V п . з S L                                   п р и t * T П В , 1,128 m у . п I у д . н S t r T П В + t 1 *                                    п р и t * > T П В ,

Потребляемая мощность вентилятора местного проветривания определяется по формуле: N=RQ3η-1, где R - аэродинамическое сопротивление вентиляционного трубопровода; Q - подача вентилятора местного проветривания; η - КПД вентилятора местного проветривания. Но подача вентилятора местного проветривания связана с количеством воздуха, подаваемого в подготовительный забой, следующим соотношением: Q=kQзп, где kут - коэффициент утечек воздуха из вентиляционного трубопровода; Qзп - количество воздуха, подаваемого в подготовительный забой. Тогда, учитывая зависимость Q=ucpS, получим,

u c p = k у т S 1 ( N η R 1 ) 0,333

В соответствии с действующими правилами безопасности предельно допустимая концентрация метана на исходящей из подготовительной выработки струе воздуха составляет 1%. А нижний предел взрывчатости находится в интервале значений 4…6% и в среднем составляет 5% (Рудничная вентиляция. Справочник. - М. - Недра. - С.10-16.)

Пример практического использования.

Практическая апробация осуществлялась на шахтах Кузбасса. Рассмотрим пример практической реализации предлагаемого технического решения, осуществленный на ш. «Грамотеинская» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь». Выработка проветривалась ВМП типа ВВМ-7 с использованием гибких труб диаметром 0,8 м. Была определена метановая опасность вентиляционного штрека 627. Измеренные геометрические параметры вентиляционного штрека 627: длина подготовительной выработки - 683 м; площадь поперечного сечения - 21 м. Измеренная концентрация метана в призабойном пространстве вентиляционного штрека - 0,2%, а концентрацию метана в свежей струе воздуха 0,1%. Коэффициент турбулентной диффузии метана в воздухе составил 0,106 м2/с. Мощность угольного пласта на контакте с воздухом была равна 3 м. Период релаксации при дегазации краевой части угольного пласта через поверхность обнажения был равен 2,5 сут. Средняя скорость подвигания подготовительного забоя составила 4,4 м/сут. Начальную скорость газовыделения - 3,3·10-4 м3/(м2·с). Время, прошедшее с начала проведения подготовительной выработки на момент определения метановой опасности, составило 170 сут. Время, прошедшее с момента окончания проходки, равно нулю. Значение проектной длительности проведения подготовительной выработки составляло 250 сут. Измеренная плотность отбитого угля в среднем составила 1570 кг/м3. Газоносность угля в призабойной части была равна 7,6 м3/т. Остаточная газоносность угля при атмосферном давлении - 1,2 м3/т. Средний размер куска отбитого угля составил 0,08 м. Потребляемая мощность ВМП составила 38 кВт. Аэродинамическое сопротивление вентиляционного трубопровода - 133 Н·с28. КПД ВМП был равен 0,52. Коэффициент утечек воздуха из вентиляционного трубопровода составил 1,42.

В итоге среднее суммарное газовыделение в вентиляционный штрек 627 с поверхности обнажения угольного пласта и отбитого угля в расчете на единицу объема подготовительной выработки составило 1,05·10-2 1/с.

Средняя скорость движения воздуха в вентиляционном штреке 627 была равна 0,39 м/с.

Следовательно, для определения средней концентрации метана на выходе из вентиляционного штрека 627 соотношение (6) примет вид:

c ( 683 ) = 0,002 + 1,05 10 2 0,39 21 1 exp { [ 0,39 2 0,106 0,25 ( 0,39 0,106 ) 2 + 0,39 0,106 683 ] 683 } = 0,00275 = 0,275 % .

То есть максимальная концентрация метана на исходящей струе будет равна 0,275%, а ПДК=1%, следовательно, ситуация по метану не опасная.

Предлагаемое техническое решение позволило повысить эффективность способа определения метановой опасности подготовительных горных выработок, путем учета влияния на метановую опасность подготовительных горных выработок режима работы вентилятора местного проветривания, фильтрационных и диффузионных параметров переноса метана воздушной струей.

Способ определения метановой опасности подготовительной горной выработки, заключающийся в том, что определяют геометрические параметры подготовительной горной выработки и определяют значение абсолютной газообильности, отличающийся тем, что дополнительно определяют концентрацию метана в призабойном пространстве подготовительной выработки, концентрацию метана в свежей струе воздуха, коэффициент турбулентной диффузии метана в воздухе, мощность угольного пласта на контакте с воздухом, период релаксации при дегазации краевой части угольного пласта через поверхность обнажения, среднюю скорость подвигания подготовительного забоя, начальную скорость газовыделения, время, прошедшее с начала проведения подготовительной выработки на момент определения метановой опасности, время, прошедшее с момента окончания проходки, значение проектной длительности проведения подготовительной выработки, плотность отбитого угля; газоносность угля в призабойной части; остаточную газоносность угля при атмосферном давлении, средний размер куска отбитого угля, мощность, потребляемую вентилятором местного проветривания, аэродинамическое сопротивление вентиляционного трубопровода, КПД вентилятора местного проветривания, коэффициент утечек воздуха из вентиляционного трубопровода, определяют среднюю концентрацию метана на выходе из подготовительной выработки из соотношения
c ( L ) = c н + I п в u с р S 1 exp { [ u c p 2 D 0,25 ( u c p D ) 2 + u c p D L ] L } ,
где ucp=kS-1(NηR-1)0,333
I п в = { 0 ,636m у .п t r I уд 0 t */2t r exp( τ) { 0 π [exp(τCosθ) + exp( τCosθ)]dθ } + + 0 ,304Sρ y ( x з x ) R э V п SL                                   при t* T ПВ , 1 ,128 m у .п I уд S t r T ПВ + t 1 *                                    при t* > T ПВ ,
D - коэффициент турбулентной диффузии метана в воздухе; сн - концентрация метана в призабойном пространстве подготовительной выработки; с0 - концентрация метана в свежей струе воздуха; mу.п - мощность угольного пласта на контакте с воздухом; tr - период релаксации при дегазации краевой части угольного пласта через поверхность обнажения; Vп.з - средняя скорость подвигания подготовительного забоя; Iуд.н - начальная скорость газовыделения; t* - время, прошедшее с начала проведения подготовительной выработки на момент определения метановой опасности; t 1 * - время, прошедшее с момента окончания проходки; ТПВ - значение проектной длительности проведения подготовительной выработки; N - мощность, потребляемая вентилятором местного проветривания; Rэ - аэродинамическое сопротивление вентиляционного трубопровода; η - КПД вентилятора местного проветривания; kут - коэффициент утечек воздуха из вентиляционного трубопровода; Iпв - среднее суммарное газовыделение в подготовительную выработку с поверхности обнажения угольного пласта и отбитого угля; uср - средняя скорость движения воздуха в подготовительной выработке; L - длина рассматриваемой подготовительной выработки; xз - газоносность угля в призабойной части; х- остаточная газоносность при атмосферном давлении; ρу - плотность отбитого угля.
Определяют метановую опасность подготовительной горной выработки, сравнивая среднюю концентрацию метана на выходе из подготовительной выработки с предельно допустимой концентрацией и нижним пределом взрывчатости метановоздушной смеси, если эта концентрация меньше предельно допустимой концентрации, то ситуация не опасная, если средняя концентрация метана превышает предельно допустимую концентрацию, то ситуация опасная, и если средняя концентрация метана превышает нижний предел взрывчатости метановоздушной смеси, то ситуация чрезвычайно опасная.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу, а именно к области техники безопасности и профилактики эндогенных пожаров при подземной разработке угольных пластов, склонных к самовозгоранию.
Изобретение относится к горному делу, а именно к области предотвращения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей, и может быть использовано при разработке угольных месторождений подземным способом на всех этапах производства горных работ.

Изобретение относится к области исследования материалов путем определения их теплофизических свойств и предназначено для прогнозирования в лабораторных условиях эндогенной пожароопасности угольных шахтопластов при геологоразведочных разработках.

Изобретение относится к области обеспечения пожарной безопасности и взрывобезопасности, а именно к способам предотвращения воспламенения, взрыва и детонации водородо-воздушных смесей.
Изобретение относится к области защиты окружающей среды в железорудной, угольной, строительной, энергетической отраслях промышленности, а также при строительстве и эксплуатации автомобильных дорог, 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.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано, например, для изоляции горных выработок при разработке месторождений высоковязкой нефти и природных битумов термошахтным способом.
Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено при борьбе с пожарами в шахтах. .

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для прогноза выбросоопасных зон при ведении или планировании горных работ по выемке выбросоопасных пластов угля.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для прогноза выбросоопасных зон при проходке или проектировании подготовительных выработок. .

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для изоляции аварийных действующих горных выработок угольных шахт при подземных пожарах. .

Изобретение относится к области охраны труда и техники безопасности в угольной и других областях промышленности, связанных с загрязнением атмосферы (газа) твердыми частицами, и, в частности, к пылеизмерительным приборам - аспираторам воздуха. Техническим результатом является повышение точности отбора и измерения объема прокачанного воздуха, поддержания и измерения постоянной объемной скорости прокачки воздуха через фильтр с пылевым осадком, повышение надежности работы аспиратора как при отборе проб пыли, так и в процессе эксплуатации, упрощение конструкции клапанов, упрощение процесса измерения объема прокачанного воздуха, приведенного к стандартным условиям. Аспиратор-пылепробоотборник состоит из корпуса, диафрагменного насоса с электроприводом, системы стабилизации объемной скорости прокачки воздуха, системы измерения объема прокачанного воздуха, пробозаборной трубки и фильтродержателя с фильтром. При этом диафрагменный насос выполнен в виде двух камер, в котором диафрагмы расположены навстречу друг другу, жестко соединены между собой и приводятся в движение при помощи эксцентрикового механизма. Эксцентриковый механизм насажен на ось электродвигателя таким образом, что переднее положение диафрагмы одной камеры соответствует противоположному положению диафрагмы другой камеры. При всасывании воздуха в одну камеру происходит выброс воздуха из другой камеры. Всасывающие клапаны размещены на подвижных диафрагмах, а выхлопные на неподвижном корпусе камер. Обе камеры являются стенками герметичного корпуса насоса, соединенного с всасывающим патрубком, в который вмонтирован датчик разрежения. Двухкамерный насос помещен в другой внешний герметичный корпус, куда выбрасывается воздух из камер и у которого одна стенка заменена резиновой диафрагмой, служащей вместе с внутренним объемом корпуса демпфером. В другую стенку врезан датчик массового расхода воздуха. Датчик разрежения и датчик расхода подсоединены к блоку управления режимом работы двигателя и к блоку информации о расходе воздуха, об объеме протянутого воздуха, о массе пыли на фильтре и концентрации пыли. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области горной промышленности, преимущественно к угольной, и может быть использовано для прогноза взрывоопасности метановоздушных смесей в шахтах. Техническим результатом является повышение достоверности прогнозирования взрывоопасности метановоздушных смесей в угольных шахтах. Способ прогноза взрывоопасности метановоздушных смесей в шахтах заключается в измерении метаноносности пластов угля, определении метанообильности выемочных участков, регистрации вспышек и взрывов метана в течение времени работы в шахте и установлении частоты аварийных по метану ситуаций. При этом на шахтных полях выделяют выемочные участки с различными горнотехническими условиями разработки, а метанообильность участков определяют по метаноносности угольных пластов и объемам выделяющегося свободного метана и устанавливают показатель взрывоопасности метановоздушных смесей. Причем показатель взрывоопасности метановоздушных смесей устанавливают по наиболее опасным метанообильным выемочным участкам шахты с учетом объемов выделяющегося метана из источников скопления. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам контроля состава и параметров атмосферы угольных шахт, а именно к газовому анализу. Техническим результатом является повышение эффективности аэрогазового контроля в горных выработках угольных шахт за счет выполнения диагностики и выявления незаконных вмешательств в штатный режим работы систем аэрогазового контроля (АГК), а также реагирования на кратковременные пульсации концентраций метана, превышающих по амплитуде допустимые нормы. Предложенный способ АГК атмосферы угольной шахты заключается в непрерывном мониторинге состава и параметров рудничной атмосферы и использовании данных для диагностики ее состояния, а также для выявления «несанкционированного вмешательства» в штатный режим работы системы АГК. При этом для повышения информативности АГК обеспечивают увеличение количества точек контроля метана на объекте до величины n, которая зависит от длины лавы и определяется как оптимальное по минимуму число точек контроля, достаточное для отслеживания меняющейся картины распределения концентраций метана по вентиляционному потоку объекта контроля. Причем для выявления несанкционированного вмешательства осуществляют следующие операции: сначала фиксируют фоновое значение сигналов о концентрации метана в контролируемых точках в подготовительную смену при неизменном вентиляционном потоке и неработающих забойных машинах и механизмах; затем в рабочие смены в режиме онлайн фиксируют текущие значения этих же сигналов и сравнивают их с соответствующими фоновыми значениями, и судят о «несанкционированном вмешательстве», если текущие значения сигналов ниже фоновых значений. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при герметизации шпуров для оценки газоносности метаноносных угольных пластов и контроля газовыделения в горные выработки. Техническим результатом является обеспечение удобства при выполнении монтажа герметизатора в шпуре в стесненных условиях горных выработок. Герметизатор шпуров для контроля газоносности угольных пластов содержит уплотнительный элемент, выполненный в виде жесткого трубчатого корпуса с концевыми ниппельными опорами и упругой манжетой, надетой на корпус. Причем манжета закреплена на корпусе в его концевых ниппельных опорах посредством бандажа. Кроме того, герметизатор содержит ограничительный элемент, укрепленный на забойном конце уплотнительного элемента, средство досылки герметизатора в шпур, контрольно-измерительный узел, систему подачи воздуха с воздухоподводящими трубками и две дополнительные ниппельные опоры. При этом герметизатор дополнительно снабжен упругой втулкой, пресс-шайбой и пуансоном. Причем жесткий трубчатый корпус выполнен в виде отдельных трубчатых элементов, соединяемых между собой резьбовым соединением. А перед ниппельной опорой первого трубчатого элемента уставлена упругая втулка и пресс-шайба, поджатая пуансоном, установленным на резьбовом соединении с внешней стороны первого трубчатого элемента. Кроме того, воздухоподводящие трубки выполнены, проходящими через ниппельные опоры, а упругая манжета дополнительно закреплена на упругой втулке. 1 ил.

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано для установления категорий опасности шахт по метану. Техническим результатом является повышение безопасности ведения горных работ по газовому фактору за счет повышения точности прогноза метаноопасности шахт по показателям содержания метана в угольных пластах по числовым значениям абсолютной метанообильности очистных выработок. Способ прогноза метаноопасности шахты включает определение расхода метана из источников его выделения на выемочных участках шахты по метаноносности угольных пластов с учетом расстояний между разрабатываемым и сближенными угольными пластами и остаточной метаноносности отбитого в забое угля. Кроме того, определяют также производительность угледобывающей техники, степень естественной дегазации разрабатываемого и сближенных пластов угля, и абсолютное метановыделение на выемочных участках шахты, по максимальной величине которого устанавливают категорию опасности шахты по метану.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при текущем прогнозе выбросоопасности угольных пластов. Техническим результатом изобретения является повышение надежности определения выбросоопасных зон в угольных пластах. Предложен способ определения выбросоопасных зон в угольных шахтах, включающий поинтервальное бурение скважины в забое подготовительной выработки, измерение на каждом интервале выхода буровой мелочи и начальной скорости газовыделения и определение возможности существования в угольном пласте твердых растворов природного газа по типу газовых гидратов. После чего в пробуренной скважине измеряют удельное электросопротивление угольного пласта и строят график зависимости удельного электросопротивления угольного пласта от расстояния вдоль оси скважины, с помощью которого определяют ширину зоны угольного пласта, содержащей твердый раствор природного газа по типу газовых гидратов. Далее определяют показатель выбросоопасности Rn с учетом ширины зоны угольного пласта, содержащей твердый раствор природного газа по типу газовых гидратов, и естественной влажности угольного пласта. При этом на исследуемом участке угольного пласта на расстоянии 0,75÷1,25 м от первой скважины бурят вторую скважину. После чего определяют скорость упругих волн в массиве между скважинами, для чего помещают в обе скважины пьезодатчики, которые перемещают с шагом 0,15÷0,25 м одновременно в обеих скважинах. Причем участки угольного пласта, на которых удельное электросопротивление больше в 50÷100 раз удельного электросопротивления соседних участков, содержат твердый раствор природного газа по типу газовых гидратов, если скорость упругих волн в них составляет порядка 2,0÷2,5 км/с. 4 ил.
Изобретение относится к области горной промышленности, преимущественно к угольной, и может быть использовано для прогноза риска взрывов метана и пыли в шахтах и газоопасных рудниках. Техническим результатом является повышение достоверности прогнозирования риска взрывов метана и пыли в шахтах в случае снижения параметров проветривания действующих выемочных участков. Предложен способ прогноза риска взрывов метана и пыли в шахтах, включающий экспериментальное определение интенсивности метано- и пылевыделения на выемочном участке, измерение расхода воздуха и концентрации метана в нем и запыленности рудничного воздуха, определение температуры воспламенения метана и пыли и частоты аварийных ситуаций. При этом расход воздуха и концентрации метана в рудничной атмосфере измеряют в процессе снижения параметров проветривания участка. По данным измерения устанавливают динамику снижения расхода воздуха и роста концентрации метана до ее взрывоопасной величины в смеси с воздухом. Кроме того, температуру воспламенения метана и пыли определяют на глубине ведения горных работ при фактических давлении и влажности воздуха, а риск взрыва метанопылевоздушной смеси устанавливают произведением частот аварийных ситуаций по расходу воздуха, содержанию метана и пыли.

Способ относится к области горной промышленности, преимущественно к угольной, и может быть использован для прогноза взрывоопасности метанопылевоздушных смесей при разрушении угля. Техническим результатом является повышение достоверности прогноза взрывоопасности метанопылевоздушных смесей. Предложен способ прогноза взрывоопасности метановоздушных смесей при разрушении угля, включающий определение метаноносности угольного массива, выхода количества летучих веществ, микрокомпонентов петрографического состава угля и минеральных в нем примесей, измерение удельного пылеподавления и установление критерия взрываемости пыли. При этом в угольных пластах шахтного поля выделяют участки с включениями пирита, определяют метаноносность угольного массива, выхода летучих веществ и содержание тонкодисперсной пыли пирита, материнской пыли в порах угля и объемов свободных угольных частиц пыли, способных при разрушении угля переходить во взвешенное состояние в рудничном воздухе. Устанавливают количественную связь между метаноносностью угольного массива и удельным пылевыделением в зоне разрушения угля исполнительным органом машины. Кроме того, предложенный способ предусматривает определение в зоне разрушения угля концентрации метана и содержания тонкодисперсной пыли пирита, при термическом разложении которого выделяется сероводород, снижающий температуру воспламенения метанопылевоздушных смесей, а также установление количественной связи между критерием взрываемости пыли и петрографическими разностями угольного пласта. 2 з.п. ф-лы
Изобретение относится к области горной промышленности, преимущественно к угольной и рудной, и может быть использовано для прогноза риска взрывов гибридных смесей в шахтах и газоопасных рудниках. Техническим результатом является повышение надежности прогноза за счет учета динамики снижения расхода воздуха и роста концентрации газов. Предложенный способ включает экспериментальное определение интенсивности выделения взрывоопасных газов в горные выработки, измерение расхода воздуха и концентрации газов в рудничной атмосфере и температуры их воспламенения. При этом измерение расхода воздуха и концентрации газов в нем осуществляют в процессе снижения параметров проветривания выработки и устанавливают динамику снижения расхода воздуха и роста концентрации газов, составляющих гибридную смесь. Кроме того, за температуру воспламенения принимают величину, присущую компоненте гибридной смеси с наименьшей температурой воспламенения, а риск взрыва гибридной смеси определяют произведением частот аварийных ситуаций по расходу воздуха и содержанию компоненты гибридной смеси с наименьшей температурой воспламенения. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для проветривания глубоких карьеров и эффективной очистки выдаваемого из рабочей зоны воздуха. Технический результат заключается в создании эффективной установки для всасывания и очистки больших объемов запыленного воздуха, требуемого для проветривания карьера, путем организации направленного воздушного потока с выводом его на поверхность. В установке для очистки воздуха (1) от пыли, содержащей корпус (14), узел подвода запыленного воздуха (1) и циклонную камеру (9) с коническим днищем, узел подвода установлен на вращающейся платформе (15) и включает расположенные по окружности воздуховоды (2), снабженые нагнетательными вентиляторами (3) и соединенные с кольцевыми каналами (7), которые сообщаются с циклонной камерой (9) и снабжены соплами (8) для подачи нагнетаемого воздуха (1) по окружности в верхнюю часть циклонной камеры (9). Вентиляционная труба (10) размещена соосно над циклонной камерой (9), а под корпусом (14) установки расположена ходовая часть (16), при этом установка снабжена штоками (13) и направляющими (12), соединенными с верхней частью штоков (13) и всасывающей частью воздуховода (2), выполненного с возможностью поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно штоков (13). Ходовая часть (16) выполнена в виде самоходного шасси. Циклонная камера (9) снабжена пылесборником (11). Внутри вентиляционной трубы (10) на заданном расстоянии от ее основания установлены один или несколько эжектирующих аппаратов (19), включающих конфузоры (17) и вентиляторы (18), 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх