Способ оценки взрывоопасности отложений угольной пыли в горных выработках

 

Изобретение относится к горному делу, а именно к технике безопасности при отработке месторождений полезных ископаемых, и может быть использовано при экспресс-оценке взрывоопасности отложений угольной пыли и смеси угольной и инертной пыли непосредственно в горных выработках. Техническим результатом изобретения является упрощение способа и повышение оперативности и точности оценки взрывоопасности отложений угольной пыли и качества осланцевания. Способ включает отбор и обработку проб пыли с последующим определением содержания в пробе горючих и негорючих частиц и сравнением с минимально допустимыми значениями. При этом содержание горючих и негорючих составляющих определяют посредством разделения пробы пыли по плотности в тяжелой среде на легкие и тяжелые фракции с последующим измерением их объемов. В качестве тяжелой среды можно использовать концентрированные водные растворы ZnCl₂, CaCl₂ или других тяжелых соединений. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к горному делу, а именно к технике безопасности при отработке месторождений полезных ископаемых, и может быть использовано при экспресс-оценке взрывоопасности отложений угольной пыли и смеси угольной и инертной пыли непосредственно в горных выработках.

Задача контроля пылевзрывобезопасности горных выработок заключается в своевременном обнаружении нарушений пылевого режима и принятии оперативных мер по их устранению. Основной показатель пылевзрывобезопасности - отсутствие в выработках отложений взрывчатой угольной пыли, способной перейти во взвешенное состояние в количестве, превышающем нижний предел ее взрываемости.

Известен способ определения содержания негорючих веществ в смеси угольной и инертной пыли, заключающийся в измерении потока отраженного β-излучения (авторское свидетельство.№1711049, кл. G 01 N 23/22, опубликовано 07.02.92 г., БИ №5). Сущность известного способа заключается в том, что β-частицы, отраженные от породы, покрытой угольной пылью, или от смеси угольной и инертной пыли, создают в ионизационной камере ток, пропорциональный толщине слоя пыли и соотношению между негорючими и горючими веществами в смеси. Основным недостатком известного способа является его низкая точность, особенно при работе с влажной пылью (до±20%). Кроме того, при работе с приборами, основанными на данном принципе, возникают большие сложности с калибровкой.

Известен способ контроля наличия взрывоопасного количества отложившейся угольной пыли в горных выработках, основанный на принципе изменения оптической плотности фильтровальной ткани, через которую пропускают запыленный воздух (М.И.Нецепляев и др. Борьба со взрывами угольной пыли в шахтах. М.: Недра, 1992 г., с.260-261).

Сущность известного способа заключается в том, что отбирают с подложек пробы отложившейся пыли, обрабатывают до получения усредненной представительной пробы, распыляют ее с помощью струи воздуха и осаждают на фильтровальную ткань. Определение изменения оптической плотности фильтровальной ткани в месте осаждения на нее пыли осуществляют денситометрическим методом по соотношению горючих и негорючих частиц.

Вывод о взрывоопасности отложений пыли делают на основании сравнения полученных результатов с минимально допустимым содержанием негорючих частиц в смеси.

К числу недостатков известного способа контроля взрывчатых свойств отложившейся пыли относятся невысокие точность и представительность получаемых результатов, а также относительно большая продолжительность и трудоемкость замеров.

Предложен способ оценки взрывоопасности отложений угольной пыли в горных выработках, включающий отбор и обработку проб пыли с последующим определением содержания в пробе горючих и негорючих частиц и сравнением с минимально допустимыми значениями.

Отличием предложенного способа является то, что содержание горючих и негорючих составляющих определяют разделением пробы пыли по плотности с помощью тяжелой среды на легкие и тяжелые фракции с последующим измерением их объемов. В качестве тяжелых сред используют концентрированные водные растворы ZnCl₂, СаСl₂ или других тяжелых соединений.

Экспресс-оценку взрывоопасности отложений пыли производят непосредственно в горной выработке, для чего с помощью дозатора отбирают с подложки или непосредственно с борта выработки пробу пыли заданного объема, вводят ее в емкость (мини-камеру) с тяжелой жидкостью, имеющей плотность, величина которой находится между значениями плотности угольной и инертной пыли, и перемешивают. Частицы пыли, имеющие плотность меньше плотности жидкости (горючие частицы), всплывают и концентрируются на поверхности жидкости, а более тяжелые частицы (не горючие) опускаются на дно мини-камеры. После окончания разделения пробы пыли известными способами производят замер объемов легких и тяжелых фракций пыли и по их содержанию в сравнении с заданным минимальным значением нормы осланцевания для угольной пыли данного пласта судят о ее взрывоопасности.

Предлагаемый способ прост в осуществлении и позволяет оперативно и с высокой точностью произвести оценку взрывоопасности отложений пыли и качества осланцевания. Тяжелые среды широко используются в процессах обогащения и служат они для разделения полезных ископаемых в гравитационном или центробежном поле (И.М. Келина. Обогащение руд. М.: Недра, 1979 г., с.95-100). Для этой цели используют тяжелые жидкости, водно-минеральные суспензии и аэросуспензии, при этом тяжелые жидкости используют в основном при изучении фракционного состава обогащаемых полезных ископаемых. Таким образом, в предложенном способе тяжелые среды используют по другому назначению - для оценки взрывоопасности отложений пыли.

Сущность предлагаемого способа оценки взрывоопасности отложений угольной пыли в горных выработках поясняется примерами.

Пример 1.

Отбор проб осланцеванной пыли производят путем ее сметания волосяной щеткой в совок с бортов и кровли выработки сплошной полосой шириной 300-500 мм, а затем на месте просеивают пробу через сито №06 и с помощью дозатора отбирают для исследования навеску пыли не менее 2-5 г. В соответствии с проведенными ранее испытаниями для угля данного пласта при выходе летучих 12% минимальное взрывобезопасное содержание инертной пыли в смеси должно быть не менее 60%. Плотность горючих частиц угля составляет 1,3 г/см³, а инертной пыли 2,2 г/см³. Для проведения оценки используют водный раствор ZnCl₂ с концентрацией 60% и плотностью 1,749 г/см³ (при t 20°C). Раствор заливают в емкость и засыпают в нее пробу пыли. После кратковременного перемешивания происходит разделение пробы - легкие фракции (горючие частицы) остаются на поверхности раствора, а тяжелые фракции (инертная пыль, частицы породы и т.д.) оседают на дно емкости. С помощью известных средств, например, оптическим методом, измеряют объемы всплывших и осевших фракций и вводят поправочные коэффициенты, учитывающие наличие воды в указанных объемах.

В результате разделения пробы пыли объемом 2 см³ образовалось 1,5 см³ негорючих фракций и 0,5 см³ горючих фракций, т.е. содержание негорючих фракций в пробе пыли составляет 75%, что выше минимального соотношения для угольной пыли данного пласта (60%).

На основании проведенных исследований следует вывод, что отложившаяся в горной выработке пыль невзрывчатая.

Пример 2.

Минимальное взрывобезопасное содержание инертной пыли для рассматриваемого пласта, как и в примере 1, должно быть не менее 60%. Плотность горючих частиц угля составляет 1,2 г/см³, а инертной пыли 2,2 г/см³. Для проведения оценки используют водный раствор ZnCl₂ плотностью 1,8 г/см³ или СаСl₂ плотностью 1,5 г/см³. Подготовку, ввод и разделение пробы пыли, а также замеры проводят по схеме, приведенной в примере 1.

В результате разделения пробы пыли объемом 2 см³ образовалось 1,0 см³ негорючих фракций и 1,0 см³ горючих фракций, т.е. содержание негорючих фракций в пробе пыли составляет 50%, что ниже минимального соотношения для угольной пыли данного пласта (60%). На основании проведенных исследований следует вывод, что отложившаяся в горной выработке пыль взрывоопасная и необходимо провести ее уборку или осланцевание. Полученные данные позволяют провести необходимые расчеты и определить необходимое количество инертной пыли.

Предлагаемый способ оценки взрывоопасности угольной пыли прост в осуществлении, не требует значительных затрат и времени, обладает необходимой точностью.

Формула изобретения

1. Способ оценки взрывоопасности отложений угольной пыли в горных выработках, включающий отбор и обработку проб пыли с последующим определением содержания в пробе горючих и негорючих составляющих и сравнением с минимально допустимыми значениями, отличающийся тем, что содержание горючих и негорючих составляющих определяют посредством разделения пыли по плотности с помощью тяжелой среды на легкие и тяжелые фракции с последующим измерением их объемов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве тяжелых сред используют водные растворы ZnCl₂, CaCl₂ или других тяжелых соединений.