Способ предотвращения взрывов горючих газов 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 2543244:

Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

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.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для борьбы с взрывами горючих газов в шахтах.

Известен способ предотвращения взрывов горючих газов в шахтах путем подачи в газовую смесь ингибиторов, например, хладона 114 В2 (Умнов А.Е., Голик А.С., Палеев Д.Ю. и др. Предупреждение и локализация взрывов в подземных условиях. М., Недра, 1990.- 286 с.).

Недостатком известного способа является невозможность заполнения и поддержания необходимой концентрации ингибитора во всем объеме горных выработок, где могут появиться горючие газы, из-за постоянной подачи свежего воздуха в шахту.

Известен также способ предотвращения взрывов горючих газов в шахтах, включающий изоляцию горных выработок, повышение в них концентрации горючих газов за счет выделения их из добываемого угля, выработанного пространства и вмещающих пород до значений, превышающих верхний предел взрываемости горючих газов, и создание избыточного давления горючего газа по сравнению с атмосферным давлением на поверхности (RU 2371583 С2 (Портола В.А.), опубл. 27.10.2009 Бюл. №30).

Недостатком известного способа является низкая эффективность из-за опасности выхода горючих газов в атмосферу в местах транспортирования из шахты полезного ископаемого, горных пород и возможности образования взрывоопасной смеси. Наиболее близким техническим решением является способ предотвращения взрывов горючих газов в шахтах, включающий изоляцию горных выработок с созданием в них взрывобезопасной концентрации горючих газов под избыточным давлением и прокладку канала для транспортирования горной массы, заполняемого пеной под давлением, превышающим давление горючего газа в горной выработке, с производительностью, обеспечивающей заполнение свободного объема канала (RU 2448256 С2 (Портола В.А.), опубл. 20.04.2012 Бюл. №11).

Недостатком известного способа является низкая эффективность из-за стекания пены по наклонному каналу, необходимости постоянно готовить пенообразующую жидкость, теряемую при распаде пены, и опасности ее попадания в действующие горные выработки.

Задачей данного изобретения является повышение эффективности известного способа предотвращения взрывов горючих газов в местах транспортирования горной массы из шахты на поверхность.

Поставленная задача достигается тем, что в способе предотвращения взрывов горючих газов в шахтах, включающем изоляцию горных выработок с созданием в них взрывобезопасной концентрации горючих газов под избыточным давлением и прокладку канала для транспортирования горной массы, заполняемого пеной под давлением, превышающим давление горючего газа в горной выработке, с производительностью, обеспечивающей заполнение свободного объема канала, часть канала для транспортирования горной массы из шахты на поверхность располагают горизонтально, причем под этой частью канала помещают емкость для стекания пенообразующей жидкости из разрушающейся пены, а поступающую в емкость пенообразующую жидкость вновь используют для получения пены.

Подача пены в канал, по которому горная масса транспортируется на поверхность, приводит к образованию пенной завесы, газовой фазой которой является азот. Пузырьки пены обволакивают транспортное устройство, например конвейерную ленту с горной породой, и препятствуют выходу горючего газа из горных выработок в атмосферный воздух. Для предотвращения стекания пены по наклонному каналу часть канала, в котором создают пенную завесу, располагают на горизонтальном участке. В горизонтальном участке канала пенообразующая жидкость, выделяющаяся из распадающейся пены, стекает на дно этого горизонтального участка канала и попадает в установленную емкость, что предотвращает ее попадание в действующие горные выработки.

Выделившаяся из распавшейся пены пенообразующая жидкость откачивается из емкости насосом и подается на пеногенератор, где образуется инертная пена. Эта пена вновь подается на горизонтальный участок канала, поддерживая пенную завесу, препятствующую попаданию горючего газа в атмосферу.

Применение предложенного способа позволит избежать стекания пенной завесы по наклонному каналу и предотвратить потери пенообразующей жидкости, а также ее попадание в действующие горные выработки. Повторное использование пенообразующей жидкости, образующейся из распавшейся пены, снизит расход пенообразователя. На фиг.1 показана технологическая схема предлагаемого способа.

Схема включает горные выработки 1, заполненные горючим газом под избыточным давлением, канал с горизонтальным участком 2, конвейер 3 с горной массой 4, емкость 5 для сбора стекающей пенообразующей жидкости, насос 6, пеногенератор 7, трубопровод 8 для подачи пены в канал.

Способ осуществляется следующим образом.

В угольных шахтах с интенсивным выделением горючих газов перед началом проходческих или очистных работ, требующих выдачи на поверхность горной массы, сооружают из горных выработок 1 на земную поверхность канал с горизонтальным участком 2, и устанавливают в канале 2 конвейер 3 или другое устройство для транспортирования горной массы 4, и емкость 5, наполненную пенообразующей жидкостью. Затем изолируют горные выработки от притока атмосферного воздуха и заполняют инертным газом, например азотом, до взрывобезопасных значений, а горизонтальный участок канала 2 заполняют пеной. Для получения пены используют насос 6, откачивающий пенообразующую жидкость из емкости 5 и подающий ее в пеногенератор 7. Образуемую пеногенератором 7 пену подают по трубопроводу 8 в горизонтальный участок канала 2 для создания пенной завесы, препятствующей выходу газов из горных выработок 1 в атмосферу.

Ведение горных работ сопровождается выделением горючих газов, например метана, что приводит к повышению давления смеси газов в горных выработках. Откачка рудничной атмосферы при сохранении избыточного давления газов приводит к росту концентрации горючих газов выше верхнего предела воспламеняемости, что предотвращает возможность горения и взрыва газа в шахте. Пена в горизонтальном участке канала 2 постепенно распадается, и пенообрующая жидкость стекает в емкость 5, откуда вновь откачивается насосом 6 для получения пены в пеногенераторе 7 и подаче по трубопроводу 8 в канал 2 для поддержания пенной завесы, препятствующей выходу горючих газов в атмосферу.

Применение предложенного способа позволяет повысить безопасность горных работ, а также снизить затраты на работы по предотвращению взрывов горючих газов в шахтах.

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, заполняемого пеной под давлением, превышающим давление горючего газа в горной выработке, с производительностью, обеспечивающей заполнение свободного объема канала, отличающийся тем, что часть канала для транспортирования горной массы из шахты на поверхность располагают горизонтально, причем под этой частью канала помещают емкость для стекания пенообразующей жидкости из разрушающейся пены, а поступающую в емкость пенообразующую жидкость вновь используют для получения пены.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Способ прогноза риска взрывов метана и пыли в шахтах // 2528807

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.

Способ определения выбросоопасных зон в угольных пластах // 2528304

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 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.

Способ контроля обледенения жалюзи воздухоприемной решетки // 2563710

Изобретение предназначено для определения начала обледенения жалюзи воздухоприемной решетки при исследовании тепловых процессов, осуществляемых в целях защиты от обледенения. Обледенение решетки жалюзи определяют по образованию инея на влажном марлевом бинте, который предварительно укладывают на жалюзи. Достигается простота и надежность способа. 1 ил.

Способ прогнозирования опасности выброса угля и газа посредством объединения различной информации // 2567878

Изобретение относится к способу прогнозирования опасности выброса угля и газа посредством объединения различной информации, который можно использовать в очистных забоях угольных шахт. Способ реализуется путем создания прогностической модели, которая объединяет множество показателей и требует определения ряда показателей, включая исходное давление газа в угольном пласте, исходное напряжение горной породы, влияние разработки, коэффициент десорбции газа выбуренной породы, количественный показатель выбуренной породы и им подобные и их объединения с целью прогнозирования опасности выброса угля и газа. Благодаря способу прогнозирования, объединяющему различную информацию, информация об опасности выброса угля и газа может быть полной и становится возможным осуществить прогнозирование опасности выброса газа и породы, преодолеваются недостатки, связанные с неполнотой информации при использовании одного показателя и неточностью прогноза, и увеличивается точность прогноза опасности выброса угля и газа. 1 ил.

Устройство для измерения эффективной диффузии газа в угле // 2571769

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности и может быть использовано в шахтах для определения эффективной диффузии газа в угле в месте отбора пробы в реальном времени. Техническим результатом является обеспечение упрощения процесса измерения эффективной диффузии газа в угле. Предложено устройство для измерения эффективной диффузии газа в угле, содержащее корпус, внутри которого размещен блок питания, блок накопления газа, выполненный в виде герметического контейнера с пробоотборником для штыба и датчиком давления, блок электронный, оснащенный процессором, электронным переключателем и таймером, панель управления, индикатор и коммуникационный порт, например, USB. При этом устройство снабжено дополнительным блоком накопления и датчиком давления, а блок электронный - устройством памяти и вычислительным узлом. Причем выходы основного и дополнительного датчиков давления соединены со входами процессора, выходы которого через первые выходы электронного переключателя, соединенного с таймером, подключены к индикатору и устройству памяти, а вторые выходы электронного переключателя, соответственно, соединены с вычислительным узлом, выходы которого подключены к индикатору и коммуникационному порту. 2 ил.

Способ разгрузки удароопасных и структурно нарушенных участков месторождений // 2573663

Изобретение относится к горному делу, а именно к подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Способ включает бурение скважин по горным породам, размещение в них зарядов ВВ, формирование зоны разрушенных пород взрыванием пород. Из подходных выработок пробуривают скважины для размещения в них зарядов ВВ и для создания вертикального концентрированного заряда (ВКЗ) и управляемым направленным сотрясательным взрывом массив горных пород разгружают в заданном направлении. Подготовленный ВКЗ с трех сторон окружают демпферным слоем разрушенных горных пород, взрывая заряды ВВ, расположенные в пробуренных вертикальных скважинах, затем инициируют вертикальный концентрированный заряд (ВКЗ) и направленным взрыванием воздействуют сейсмовзрывом на зоны концентрации напряжений в горном массиве, а объем ВКЗ определяют по формуле. Изобретение позволяет повысить эффективность разгрузки удароопасных и структурно нарушенных участков месторождений полезных ископаемых для обеспечения безопасного ведения горных работ. 1 ил.

Система и способ предотвращения взрыва газа в угольных шахтах // 2583964

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к средствам предотвращения взрыва газа в угольных шахтах. Техническим результатом является обеспечение высокой надежности, практичности, легкости и удобства эксплуатации и повышение безопасности работы в угольных шахтах. Предложена система предотвращения взрыва газа в угольных шахтах, содержащая модуль (1) обнаружения газа для обнаружения концентрации метана и концентрации кислорода в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля и по существу взрывобезопасный регулирующий клапан (2), электрически связанный с модулем (1) обнаружения газа. При этом по существу взрывобезопасный регулирующий клапан (2) электрически связан с устройством (12), выпускающим инертный газ в верхний угол рабочего забоя с целью уменьшения концентрации кислорода и концентрации метана. Кроме того, система содержит ветрозащиту для предотвращения попадания кислорода из входной вентиляционной выработки в верхний угол рабочего забоя для добычи угля. При этом модуль (1) обнаружения газа содержит по меньшей мере один датчик I (1-1), определяющий концентрацию метана, для обнаружения концентрации метана в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля и по меньшей мере один датчик I (1-2), определяющий концентрацию кислорода, для обнаружения концентрации кислорода в верхнем углу рабочего забоя для добычи угля. А ветрозащита содержит мотор I (6-2), намоточный барабан, соединенный с выходным валом мотора I (6-2), и ветрозащитный экран, намотанный на намоточный барабан. При этом намоточный барабан расположен между двумя соседними отдельными гидравлическими стойками рабочего забоя для добычи угля по направлению добычи угля. Причем мотор I (6-2) расположен на отдельных гидравлических стойках рабочего забоя для добычи угля. При этом сторона выпуска взрывобезопасного регулирующего клапана (2) электрически связана с приводом I (6-1) мотора, и привод I (6-1) мотора электрически связан с мотором I (6-2). 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Затвердевающий пеноматериал, содержащий угольную золу, для предотвращения самовозгорания угля и способ его получения // 2588588

Группа изобретений относится к затвердевающему пеноматериалу, содержащему угольную золу, для предотвращений самовозгорания угля и способу его получения. Затвердевающий пеноматериал, содержащий угольную золу, для предотвращения самовозгорания угля содержит, мас.ч.: воду 40-60, угольную золу 100, порошкообразный состав, выделяющий газ в ходе химической реакции, 25-40, ускоритель 3-5, активатор 2-4, пластификатор 1-2, стабилизирующий пену состав 1, причем порошкообразный состав, выделяющий газ в ходе химической реакции, получен при следующем соотношении, мас.ч.: полугидрат сульфата кальция 24-35 и бикарбонат натрия 1-5, которые вступают в химическую реакцию с образованием инертного газа, т.е. газообразного диоксида углерода, с формированием таким образом вспененного известкового раствора; ускоритель получен при следующем соотношении, мас.ч.: глиноземистый клинкер 1-2, карбонат натрия 1 и обожженная известь 1-2, при этом глиноземистый клинкер состоит из следующих ингредиентов, мас.%: алюминат натрия 94, оксид алюминия 4, алюмосиликат кальция 2; активатор получен при следующем соотношении, мас.ч.: оксид магния 0,8-1,6 и хлорид магния 1,2-2,4; пластификатор получен при следующем соотношении, мас.ч.: лигносульфонат кальция 0,5-1 и продукт конденсации нафталинсульфоната и формальдегида 0,5-1, причем в продукте конденсации нафталинсульфоната и формальдегида содержание Na2SO4 составляет <3%; стабилизирующий пену состав получен при следующем соотношении, мас.ч.: бутиловый эфир этиленгликоля 0,2, нанокремний 0,3 и гидроксиэтилцеллюлоза 0,5; при этом время затвердевания указанного пеноматериала можно регулировать путем подбора массовых соотношений между ускорителем, активатором и пластификатором. Способ получения затвердевающего пеноматериала по п. 1 включает: этап 1: добавление 40-60 мас.ч. воды, 0,2 мас.ч. бутилового эфира этиленгликоля, 0,3 мас.ч. нанокремния и 0,5 мас.ч. гидроксиэтилцеллюлозы в специальную емкость для перемешивания А, перемешивание полученного раствора со скоростью 3000±100 оборотов в минуту при помощи мешалки в течение 2 мин с образованием однородного вспененного раствора; этап 2: добавление 100 мас.ч. угольной золы, 1-2 мас.ч. глиноземистого клинкера, 1 мас.ч. карбоната натрия, 1-2 мас.ч. обожженной извести, 0,8-1,6 мас.ч. оксида магния, 1,2-2,4 мас.ч. хлорида магния, 0,5-1 мас.ч. лигносульфоната кальция и 0,5-1 мас.ч. продукта конденсации нафталинсульфоната и формальдегида в смеситель для сухого перемешивания В, и перемешивание полученного порошка со скоростью 3000±100 оборотов в минуту в течение 3 мин при помощи мешалки с образованием перемешанного порошка; этап 3: добавление перемешанного порошка, полученного в смесителе для сухого перемешивания В, в однородный вспененный раствор в специальной емкости для перемешивания А, и перемешивание смеси со скоростью 12000±500 оборотов в минуту в течение 2 мин с помощью мешалки в специальной емкости для перемешивания А с образованием перемешанного жидкого известкового раствора, выдерживание перемешанного жидкого известкового раствора с образованием пены, с получением затвердевающего пеноматериала, содержащего угольную золу, для предотвращения самовозгорания угля. Технический результат - создание затвердевающего материала с низким коэффициентом теплопроводности, высокой прочностью на сжатие, хорошим теплоизолирующим эффектом, а также способного понижать концентрацию кислорода в остаточном пространстве угля. 2 н.п. ф-лы, 3 пр.

Способ борьбы с горными ударами и внезапными выбросами // 2599121

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам предотвращения горных ударов и выбросов газа и пыли. Техническим результатом является снижение трудоемкости и повышение эффективности предотвращения динамических явлений в массиве горных пород за счет обеспечения дифференциального разупрочнения слоя пород, залегающего вблизи выработки. Способ включает бурение скважин и нагнетание в них водного раствора электропроводящей жидкости, например водного раствора хлористого кальция, который предварительно охлаждают до отрицательной температуры. Концентрацию раствора выбирают таким образом, чтобы температура, до которой можно охладить раствор, обеспечивала промерзание горных пород в зоне теплового влияния скважины и создание сплошной зоны таломерзлой среды между скважинами.