Способ предотвращения взрывов горючих газов в шахтах
Владельцы патента RU 2448256:
Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Национальный исследовательский Томский политехнический университет (RU)
Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для борьбы с взрывами горючих газов в шахтах. Способ включает изоляцию горных выработок, повышение в них концентрации горючих газов до значений, превышающих верхний предел взрываемости горючих газов, создание небольшого избыточного давления горючего газа по сравнению с атмосферным давлением на поверхности. При этом транспортирование горной массы на поверхность из шахты, заполненной горючим газом, осуществляют через канал, заполняемый пеной. Пену подают под давлением, превышающим избыточное давление горючего газа в горной выработке, прилегающей к каналу. Причем газовой фазой подаваемой пены является инертный газ, например азот, а мощность создаваемой пенной завесы, равная длине канала, выдерживает избыточное давление горючего газа в горных выработках шахты. Технический результат заключается в повышении безопасности горных работ. 1 з.п. ф-лы, 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 114В2 (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 предупреждения взрывов горючих газов в шахтах, включающий изменение концентрации горючих газов до взрывобезопасных значений путем разбавления вентиляционным потоком воздуха (Охрана труда: Учебник для вузов / К.З.Ушаков, Б.Ф.Кирин, Н.В.Ножкин и др. Под ред. К.З.Ушакова. М.: Недра, 1986. - 624 с.).
Недостатком известного способа является его низкая эффективность в шахтах с высокой интенсивностью выделения горючих газов (метана), суфлярными выделениями, выбросами угля и горючего газа.
Наиболее близким техническим решением является 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 небольшого избыточного давления горючего газа по сравнению с атмосферным давлением на поверхности (RU 2371583 C2 (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.
Задачей изобретения является повышение эффективности способа предотвращения взрывов горючих газов в шахтах 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, 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 небольшого избыточного давления горючего газа по сравнению с атмосферным давлением на поверхности, согласно изобретению транспортирование горной массы из шахты на поверхность осуществляют через канал, заполняемый пеной, причем пену подают под давлением, превышающим избыточное давление горючего газа в горной выработке, прилегающей к каналу.
Указанную задачу достигают также тем, что газовой фазой подаваемой пены является инертный газ, например азот, а мощность создаваемой пенной завесы, равная длине канала, должна выдерживать избыточное давление горючего газа в горных выработках шахты.
Для предотвращения образования взрывоопасной смеси горючего газа и атмосферного воздуха в местах выдачи горной массы на поверхность, ее направляют через канал, заполняемый пеной. Необходимым условием создания пенной завесы в канале является подача пены в канал под давлением, превышающим избыточное давление горючего газа в горных выработках. Только в этом случае возможен выход пены в канал.
Пузырьки пены в канале обволакивают транспортирующее устройство, например конвейерную ленту, а также транспортируемую горную массу и заполняют весь свободный объем канала, препятствуют выходу горючего газа из горных выработок на поверхность. Величина избыточного давления, которое способна выдержать пена в канале, зависит от длины канала. Поэтому для сохранения избыточного давления горючих газов в горных выработках и предотвращения выноса горючих газов в атмосферу мощность создаваемой пенной завесы, равная длине канала, должна выдерживать избыточное давление горючего газа в горных выработках шахты. Учитывая возможность распада пены с выделением ее газовой фазы в окружающую среду, для предотвращения образования взрывоопасных концентраций, в качестве газовой фазы пены используют инертный газ, например азот.
Применение предложенного способа позволит избежать опасности образования взрывоопасных концентраций горючих газов в местах выдачи горной массы из горных выработок, заполненных горючим газом под избыточным давлением, на поверхность. Пенная пробка, создаваемая в канале, не препятствует движению транспортного средства с горной массой, но предотвращает выделение горючего газа в атмосферу. Азот, используемый в качестве газовой фазы пены, при ее распаде и выделении в окружающее пространство (в горные выработки и в атмосферный воздух) не образует с окружающими газами взрывоопасные смеси.
На чертеже показана технологическая схема предлагаемого способа.
Схема включает горные выработки 1, заполненные горючим газом под избыточным давлением, канал 2, конвейер 3 с горной массой 4, камеру 5, скважины 6 для подачи пены.
Способ осуществляют следующим образом.
В шахтах с интенсивным выделением горючих газов перед началом проходческих или очистных работ сооружают из горных выработок 1 канал 2 на земную поверхность и устанавливают в канале устройство 3 для транспортирования горной массы, например конвейер. Затем изолируют горные выработки от притока атмосферного воздуха и заполняют инертным газом, например азотом, до взрывобезопасных значений, а канал 2 заполняют пеной установками, размещенными в камере 5 через скважины 6, и осуществляют очистные или проходческие работы, которые сопровождаются выделением горючих газов, например метана.
После того как за счет выделения горючих газов давление смеси газов в изолированном объеме превысит атмосферное давление на земной поверхности, начинают откачивать из изолированного объема шахты смесь горючих газов и инертного газа при условии поддержания избыточного давления газа в этом объеме. Откачка инертного газа и выделение горючего газа приводят к росту концентрации горючего газа в изолированном объеме, которая достигает 100%. Откачиваемый горючий газ используют, например, для получения тепловой и электрической энергии. Образованная таким образом газовая среда не способна гореть и взрываться из-за отсутствия кислорода.
Для предотвращения образования взрывоопасных скоплений горючих газов в местах транспортирования горной массы на земную поверхность, в канал 2, расположенный между горной выработкой 1, заполненной горючим газом под небольшим избыточным давлением, и атмосферой, с находящимся транспортным устройством 3, например конвейером, груженным горной массой 4, подают пену. Канал 2 заполняют пеной из камеры 5 по скважинам 6. Подачу пены осуществляют под давлением, превышающим избыточное давление горючего газа в горной выработке 1, что обеспечивает выход пены в канал 2. Газовой фазой пены является инертный газ, что предотвращает образование взрывоопасных скоплений газа в местах распада пены. Мощность пенной завесы, равная длине канала 2, выдерживает избыточное давление горючего газа в выработке 1.
Применение предложенного способа позволяет повысить безопасность горных работ, а также снизить экономический ущерб, наносимый взрывами горючих газов в шахтах.
1. 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 небольшого избыточного давления горючего газа по сравнению с атмосферным давлением на поверхности, отличающийся тем, что транспортирование горной массы из шахты на поверхность осуществляют через канал, заполняемый пеной, причем пену подают под давлением, превышающим избыточное давление горючего газа в горной выработке, прилегающей к каналу.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что газовой фазой подаваемой пены является инертный газ, например азот, а мощность создаваемой пенной завесы, равная длине канала, выдерживает избыточное давление горючего газа в горных выработках шахты.
