Способ прогноза риска взрывов метана и пыли в шахтах

Авторы патента:

E21F5/00 - Способы и средства для предотвращения образования пыли, для связывания, осаждения или удаления пыли; предотвращение взрывов или рудничных пожаров (перемычки E21F 17/103; нанесение жидкостей или других текучих материалов на поверхности вообще B05)

Владельцы патента RU 2528807:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН) (RU)

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.

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для прогноза риска взрывов метана и пыли в угольных шахтах и газоопасных рудниках.

Известен способ прогноза горных рисков, сопряженный с ведением горных работ и безопасностью функционирования горного предприятия, включающий определение геотехнологических ситуаций в газовых шахтах, их типа и степени опасности развития опасности, оценку эффективности выполненных мероприятий по горным факторам (Захаров В.Н. Оценка и управление горным риском как инструмент повышения эффективности и безопасности функционирования горного предприятия // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск 1, 2013. - С.57-69).

Недостатком этого способа прогноза является то, что он предназначен преимущественно для оценки рисков ведения бизнеса на осваиваемых месторождениях полезных ископаемых без учета фактора взрывов метана и пыли в действующих шахтах.

Известен способ прогноза выбросоопасности в шахтах, включающий определение экспериментальных данных «текущего прогноза» по измерениям одного-двух параметров и оценку опасной ситуации по газодинамическому фактору (ГД-явлению) в процессе ведения горных работ по проходке выработок на участке (Деглин Б.М. Прогноз выбросоопасности в шахтах // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск 13, 2007. - С.187-191).

Недостаток этого способа заключается в прогнозе опасной ситуации, то есть выбросоопасности при отработке метаноносных пластов угля, которая также сопровождается риском гибели людей, как и взрывы метана и пыли.

Наиболее близким способом прогноза риска взрывов метана и пыли в шахтах является способ, 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, частоты аварийных по метану и пыли ситуаций (Геотехнологические проблемы разработки опасных по газу и пыли угольных пластов / А.Д. Рубан, Г.С. Забурдяев, В.С. Забурдяев. Институт проблем комплексного освоения недр РАН. - М.: Наука, 2007. - 279 с., прототип).

Недостаток данного способа заключается в том, что оценку риска взрывов метана и пыли в шахтах осуществляют без учета динамики снижения расхода воздуха и роста концентрации метана в процессе снижения параметров вентиляции участка (неустойчивое проветривание), температур воспламенения метана и пыли на глубине ведения горных работ при фактических давлении и влажности воздуха, частоты аварийных ситуаций по факторам расхода воздуха, содержаниям метана и пыли.

Целью изобретения является повышение достоверности прогноза риска взрывов метана и пыли в шахтах в случаях снижения параметров проветривания действующих выемочных участков (расхода воздуха) при отработке опасных по метану и пыли угольных пластов.

Согласно изобретению поставленную цель достигают тем, что в способе прогноза риска взрывов метана и пыли в шахтах, включающем 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, частоты аварийных по метану и пыли ситуаций, измеряют расход воздуха и концентрации метана 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, при этом 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 осуществляют следующим образом.

На горном отводе шахты (или рудника) выделяют выемочный участок, наиболее подверженный по горнотехническим параметрам и аэродинамическим факторам к снижению расхода воздуха. В выработках участка устанавливают контрольно-измерительную аппаратуру для записи расхода воздуха (или скорости воздушного потока) и концентрации в нем метана, а также приборы-пылемеры, датчики давления и температуры воздуха и его влажности. При этом контроль упомянутых параметров ведут непрерывно с выдачей информации операторам газового, воздушного и пылевого контроля, а также «на печать».

Температуру воспламенения метана и пыли устанавливают по справочной литературе с учетом глубины размещения на участке контрольно-измерительной аппаратуры, давления, температуры и влажности воздуха, содержания в нем метана и пыли.

Частоту аварийных ситуаций по показателям расхода воздуха, содержания метана и пыли определяют по фактическим данным или по случаям регистрации аварийных ситуаций при разработке метаноносных пластов угля, склонных к взрывам угольной пыли. Либо используют литературные источники как по случаям аварий, так и по исходным данным, характеризующим свойства и вещественный состав угольной пыли, по температуре воспламенения метанопылевоздушных смесей в различных количественных сочетаниях концентрации метана и угольной пыли.

Контрольно-измерительную аппаратуру и датчики для измерения параметров рудничной атмосферы устанавливают в выработке с исходящей из выемочного участка струей воздуха и на ее выходе из лавы (в 10-15 м от линии очистного забоя).

Обязательным условием является непрерывная фиксация параметров проветривания выемочного участка (снижение расхода воздуха, изменение давления и температуры) и концентрации метана, по которым устанавливают динамику процесса снижения расхода воздуха и роста содержания метана в нем. При этом по факту или прогнозу определяют время, при котором концентрация метана может достигнуть 4,5% по объему или более, то есть взрывоопасной величины (температура воспламенения метана меньше, чем угольной пыли). При взрыве метановоздушной смеси появляется высокая вероятность взрыва пыли, причем мощность взрыва находится в зависимости от ее вещественного состава.

Вероятность протекания аварийных процессов устанавливают по разработанным алгоритму и программе, а данные прогноза риска взрывов используют для разработки мероприятий по исключению аварийных ситуаций.

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, частоты аварийных по метану и пыли ситуаций, отличающийся тем, что измеряют расход воздуха и концентрации метана в рудничной атмосфере 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, при этом 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.

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.

Способ прогноза метаноопасности шахт // 2527096

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.

Герметизатор шпуров для контроля газоносности угольных пластов // 2526954

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при герметизации шпуров для оценки газоносности метаноносных угольных пластов и контроля газовыделения в горные выработки.

Способ аэрогазового контроля (агк) атмосферы угольных шахт // 2526033

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.

Способ прогноза взрывоопасности метановоздушных смесей в шахтах // 2524860

Изобретение относится к области горной промышленности, преимущественно к угольной, и может быть использовано для прогноза взрывоопасности метановоздушных смесей в шахтах.

Аспиратор-пылепробоотборник // 2516622

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.

Способ определения метановой опасности подготовительной горной выработки // 2515459

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 оценки эндогенной пожароопасности при подземной разработке угольных пластов // 2514017

Изобретение относится к горному делу, а именно к области техники безопасности и профилактики эндогенных пожаров при подземной разработке угольных пластов, склонных к самовозгоранию.

Способ предотвращения воспламенения метановоздушной смеси // 2513790

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.

Способ прогнозирования склонности ископаемых углей к самовозгоранию и устройство для его осуществления // 2509212

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.

Способ прогноза взрывоопасности метанопылевоздушных смесей при разрушении угля // 2533482

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

Способ прогноза риска взрывов гибридных смесей в шахтах и рудниках // 2536544

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.

Установка для очистки воздуха от пыли // 2536881

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.

Автоматизированная система аэрогазового контроля и предотвращения взрыва в забое // 2539052

Изобретение относится к автоматизированной системе аэрогазового контроля в очистном забое шахты. Техническим результатом является минимизация опасности взрыва путем надежного выявления манипуляции с газовыми датчиками и предупреждения самовозгорания угля в забое. Автоматизированная система аэрогазового контроля и предотвращения взрыва в забое с устройством орошения выработки и добычной машиной содержит установленные на каждой секции крепи стационарные датчики температуры и установленное на добычной машине по меньшей мере одно комплексное измерительное устройство, включающее компактно размещенные в едином корпусе датчик метана, датчик температуры и датчик оксида углерода. При этом в программу каждого блока контроля и управления введена логика сравнения измерений установленного на добычной машине датчика температуры с измерениями стационарных датчиков температуры, для выдачи предупредительного сигнала при фиксации недостаточного совпадения указанных измерений. Кроме того, блоки контроля и управления снабжены радиомодулями для беспроводной связи с комплексным измерительным устройством и стационарными датчиками температуры. Комплексное измерительное устройство может содержать датчик оксида углерода, а блоки контроля и управления имеют возможность активации работы устройства орошения. На добычной машине могут быть размещены два комплексных измерительных устройства на максимально удаленных концах ее корпуса. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ определения границ защищенных зон в лавах угольных пластов // 2542068

Изобретение относится к горному делу, а именно к повышению безопасности ведения горных работ. Технический результат достигается тем, что измерение относительного изменения радиационной температуры поверхности забоя пласта осуществляют дистанционно с расстояния 1,0-1,5 м через 3-5 м по длине лавы, при этом в каждой точке измерения к учету принимают среднее значение, полученное не менее чем в 30 циклах измерений, а границей защищенной зоны принимают расстояние от линии примыкания пласта к выработанному пространству до точки фиксации стабилизации значения радиационной температуры. В способе определения границ защищенных зон в лавах угольных пластов осуществляется дистанционное измерение относительного изменения радиационной температуры (интенсивности инфракрасного излучения) поверхности забоя пласта. Первый замер производится в точке на расстоянии 3-5 м от ниши или от штрека, последующие точки измерения располагаются на равном расстоянии через 3-5 м по длине лавы. В каждой точке измерения выполняется не менее 5 точечных замеров. После выполнения каждого цикла измерений для каждой точки в цикле рассчитываются средние значения. По средним значениям не менее чем 30 циклов измерений строится график относительного изменения радиационной температуры поверхности забоя пласта по длине лавы и фиксируется точка ее стабилизации, которая и является границей защищенной зоны. 1 ил.

Способ прогноза взрывоопасности отложившейся пыли в газообильных шахтах // 2543238

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для прогноза взрывоопасности отложившейся пыли в выработках газообильных шахт. Техническим результатом является повышение достоверности прогноза взрывоопасности отложившейся пыли в горных выработках пыли. Предложен способ прогноза взрывоопасности отложившейся пыли в газообильных шахтах, включающий определение в угле содержания летучих веществ и минеральных в нем примесей, измерение количества отложившейся в горной выработке пыли и установление нижнего предела ее взрываемости. При этом в угольном пласте выделяют участки с включениями пирита, а в процессе очистной выемки угля в выработке с исходящей вентиляционной струей измеряют расход воздуха, содержание в нем метана и сероводорода. По содержанию сероводорода, образующегося в процессе термического разложения пиритной пыли, устанавливают нижний предел взрываемости гибридной смеси.

Способ предотвращения взрывов горючих газов в шахтах // 2543244

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к борьбе с взрывами горючих газов в горных выработках. Техническим результатом является повышение эффективности способа предотвращения взрывов горючих газов, а также снижение расхода пенообразующей жидкости. Предложен способ предотвращения взрывов горючих газов в шахтах, включающий изоляцию горных выработок с созданием в них взрывобезопасной концентрации горючих газов под избыточным давлением и прокладкой канала для транспортирования горной массы. Причем указанный канал заполняют пеной под давлением, превышающим давление горючего газа в горной выработке. При этом часть канала для транспортирования горной массы располагают горизонтально, причем под этой частью канала помещают емкость для стекания пенообразующей жидкости из разрушающейся пены, которую используют для повторного получения пены. 1 ил.

Способ предупреждения и подавления самовозгорания породных отвалов // 2547186

Изобретение относится к горной промышленности, борьбе с эндогенными пожарами. Техническим результатом является повышение эффективности способа предупреждения и подавления самовозгорания породных отвалов. Предложен способ предупреждения и подавления самовозгорания породных отвалов, включающий нагнетание раствора антипирогена в породный отвал. При этом подачу антипирогена осуществляют через перфорированный трубопровод, уложенный в насыпных породах по периметру отвала вдоль его бортов. Причем подачу антипирогена чередуют с подачей по трубопроводу инертного газа. Кроме того расстояние от поверхности до перфорированного трубопровода превышает глубину промерзания пород в зимнее время.

Взрывоустойчивое перемычное устройство // 2554371

Изобретение относится к возведению перемычек в горнорудной промышленности, а более конкретно к устройству перемычек в подводящих выработках отработанных очистных лав и в выработках у запожаренных участков в газовых шахтах. Техническим результатом является повышение устойчивости перемычки. Перемычка в выработке устанавливается без врубов, подвижной и с проемным окном, закрытым с обратной стороны щитовым листом, с укрепленной рамой по щиту и отверстиями в раме для входа лучевых прутьев, соединяющих саму раму и отрезок трубы с отверстиями по трубе, которая входит в середину щитового листа и через которую проходит металлическая тяга, зацепленная за поперечный трос, закрепленный анкерами в боковых стенках выработки. При этом при взрыве ударная волна сдвигает безврубовую перемычку и щитовую заслонку в окне, которая направляет часть волны на борта и кровлю выработки, а основную ударную волну воспринимает заднее ограждение, состоящее из мешков пламегасящей инертной пыли, второго заграждающего щита на металлической тяге, разделяющего сыпучие материалы, и комплектом упорных стоек на выходе. 1 ил.

Способ предотвращения и контроля внезапных зональных выбросов угля и газа // 2554605

Изобретение относится к способу предотвращения и контроля внезапных зональных выбросов угля и газа из угольных пластов. Способ предотвращения и контроля внезапных зональных выбросов угля и газа, согласно которому разделяют район производства горных работ на зоны (5) производства горных работ путем распределения дефектов и складок в месторождении таким образом, что границы зон (5) производства горных работ по возможности располагаются в осевых частях дефектов или складок. Определяют направление максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления в зоне (5) производства горных работ традиционным способом тестирования напряжения в грунте. При этом, когда прилежащий угол между измеренным направлением максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления и линией прохода угольного пласта меньше 45°, располагают входную вентиляционную выработку (4) и вентиляционную выработку (3) для обратной струи для зоны производства горных работ вдоль наклона угольного пласта. Затем осуществляют проходку штрека и располагают входную вентиляционную выработку (1) и вентиляционную выработку (2) для обратной струи для забоя вдоль линии прохода угольного пласта, а затем осуществляют проходку штрека так, чтобы вести горные работы в забое (6), расположенном вдоль линии прохода угольного пласта. Когда прилежащий угол между измеренным направлением максимального напряжения в грунте вдоль горизонтального направления и линей прохода угольного пласта больше 45°, располагают входную вентиляционную выработку (4) и вентиляционную выработку (3) для обратной струи для зоны производства горных работ вдоль линии прохода угольного пласта. Затем осуществляют проходку штрека и располагают входную вентиляционную выработку (1) и вентиляционную выработку (2) для обратной струи для забоя вдоль наклона угольного пласта. А потом осуществляют проходку штрека так, чтобы вести горные работы в забое (6), расположенном вдоль наклона угольного пласта. Обеспечивается упрощение способа, получение благоприятного эффекта предотвращения внезапных выбросов и уменьшение концентрации напряжения в забое. 2 ил.