Способ предотвращения воспламенения метановоздушной смеси

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. Техническим результатом является нейтрализация образовавшихся метановоздушных смесей взрывоопасных концентраций и предотвращение их воспламенения. Предложенный способ предотвращения воспламенения метановоздушной смеси включает пневмогидроорошение зоны разрушения угля, автоматический контроль содержания метана датчиками и введение в шахтную атмосферу ингибирующего газа. Причем ингибирующий газ вводят под давлением автоматически через систему пневмогидроорошения при достижении концентрации метана в воздухе от 1,9 до 2%, с концентрацией ингибирующего газа от 0,1 до 2% от защищаемого объема и заданном содержании кислорода в шахтной атмосфере. При снижении уровня метана ниже 1% подача ингибирующего газа автоматически прекращается. 1 з.п. ф-лы.

 

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.

Известен способ инертизации для предотвращения пожаров или взрывов посредством снижения содержания кислорода в защищаемой зоне до базового уровня инертизации по сравнению с окружающим воздухом. При этом содержание кислорода сравнивают с его пороговой величиной и затем в случае если содержание кислорода опускается ниже пороговой величины, то подается свежий воздух (патент РФ №2372954, кл. A62C 2/00, A62C 39/00, заявлен 03.11.2005 г., опубликован 20.11.2009 г.). Существенным недостатком известного технического решения является то, что в определенный момент может происходить понижение уровня кислорода в шахтной атмосфере.

Известен процесс инертизации атмосферы угольной шахты при работе комбайна в забое, включающий в себя введение инертных газов, например азота, в поток добываемого угля на режущий инструмент горной машины (патент US №5273344, кл. 299/12, заявлен 21.12.1992, опубликован 28.12.1993). Целью известного способа является предотвращение возгорания метановоздушной смеси путем подачи инертного газа в место работы режущего инструмента комбайна, и за счет нагнетания в эту область большого количества газа происходит снижение концентрации кислорода. Недостатком известного изобретения является то, что производится непрерывная подача газа для инертизации защищаемой зоны. Это приводит к увеличению затрат на производстве.

В качестве прототипа принят известный способ ликвидации пожара в закрытых помещениях, система его реализации и пневмоакустическое распылительное устройство (патент РФ №2130328, кл. A62C 3/00, A62C 35/00, заявлен 03.08.1999 г., опубликован 20.05.1999 г.). В предлагаемом способе ликвидации пожара в закрытых помещениях подают смесь инертного газа и воды пневмоакустическим способом в зону горения. Соотношение газа и воды берут 0,7-1,5 вес.ч. Способом предполагается использование значительного объема инертного газа, что может быть эффективно на стадии горения, а не на стадии предупреждения возгорания.

Все известные на сегодня способы обеспечения пожаробезопасности при производстве горных работ (огнепреградители, искрогасители, сильное разбавление инертными газами и др.) не всегда эффективны. Как показала практика, известные способы использования инертных газов требуют применения в больших количествах газов-разбавителей, что не всегда эффективно и удобно для предотвращения процесса возгорания. Кроме того, могут возникать проблемы безопасности людей в защищаемой зоне.

В основу изобретения положена задача совершенствования превентивных мер предотвращения риска воспламенения и взрыва метановоздушной смеси.

Техническим результатом заявляемого изобретения является нейтрализация образовавшихся метановоздушных смесей взрывоопасных концентраций и предотвращение их воспламенения.

Для решения поставленной задачи предложен способ предотвращения воспламенения метановоздушной смеси, включающий пневмогидроорошение зоны разрушения угля, автоматический контроль содержания метана датчиками и введение в шахтную атмосферу ингибирующего газа.

Отличием является то, что ингибирующий газ вводят под давлением автоматически через систему пневмогидроорошения при достижении концентрации метана в воздухе от 1,9 до 2%, с концентрацией ингибирующего газа от 0,1% до 2% от защищаемого объема и заданном содержании кислорода в шахтной атмосфере.

Другим отличием является то, что при снижении уровня метана ниже 1% подача ингибирующего газа автоматически прекращается.

В качестве ингибирующего газа могут быть использованы, например, комплексные составы на основе фторированных углеводородов, которые вступают в химическую реакцию с метаном, приводящую к образованию малоактивных продуктов и обрыву реакционных цепей процесса горения на начальной стадии их возникновения, что значительно затрудняет и предотвращает процесс воспламенения метана. Химические методы ингибирования описаны в статьях: «О промотировании и ингибировании фторированными углеводородами горения метана в окислительных средах с различным содержанием кислорода» В.В.Азатян, Ю.Н.Шебеко, А.Ю.Шебеко, В.Ю.Навценя, ж-л «Химическая физика», 2010 г., №9, с.42-51, и «Химические методы ингибирования взрывоопасных сред» В.В.Азатян, Т.Р.Тимербулатов, А.А.Трубицын, Н.В.Трубицына, Ю.М.Филатов, С. В.Шатиров., Вестник НЦ ВостНИИ, 2012 г., №2, с.38-46.

Проведение горных работ характеризуется опасностью воспламенения метана и угольной пыли. При этом интенсификация процессов добычи угля значительно увеличивает риск возгорания и взрыва метановоздушной смеси. В настоящее время применение известных защитных мер не позволяет полностью нейтрализовать и предупредить воспламенение метана в горных выработках на разных этапах работ. Поэтому вопрос предупреждения взрывов газопылевоздушных смесей и обеспечения безопасности работающих людей остается актуальным.

Предлагаемый способ предотвращения воспламенения метановоздушной смеси включает использование при определенных условиях ингибирующего газа для своевременной нейтрализации газопылевоздушных смесей и предупреждения их образования в дальнейшем.

Проводится орошение мелкодиспергированной водовоздушной смесью под давлением зоны разрушения угля. Мощность напора водовоздушного потока может изменяться в зависимости от объема и вида горных работ. Водовоздушная мелкодиспергированная завеса нейтрализует источник воспламенения. Таким образом, осуществляется процесс пылеподавления в опасной по возгоранию области.

При этом для своевременного автоматического ввода в шахтные выработки ингибирующего газа, в местах наиболее вероятного прорыва и скопления метана, обеспечивается контроль датчиками, например, МГМ-1 (ТУ 4215-015-05798310-2004) уровня содержания метана в шахтной атмосфере вблизи работающей техники и местах предполагаемого скопления метана. При достижении концентрации метана в воздухе от 1,9 до 2% автоматически через систему пневмогидроорошения вводится под давлением дополнительно ингибирующий газ с концентрацией его от 0,1% до 2% от защищаемого объема. Ингибирующий газ вводят с опережением до момента образования опасной по взрыву концентрации метановоздушной смеси, нейтрализуя при этом метан в атмосфере горной выработки. Создается малоактивная для процесса горения атмосфера непосредственно в месте производства горных работ, прерывается процесс формирования опасной по воспламенению метановоздушной среды.

Учитывая, что подача ингибирующего газа производится периодически и концентрация его колеблется в незначительных пределах, кислородовоздушный баланс, необходимый для жизнедеятельности человека, не нарушается.

При снижении концентрации метана до уровня ниже 1% подача ингибирующего газа отключается, что предотвращает излишний и ненужный его расход.

Существенным преимуществом предлагаемого способа предотвращения воспламенения метановоздушной смеси является его экономичность, а также обеспечение безопасности персонала в течение всего периода проведения работ в подземных условиях и поддержание уровня кислорода при этом в обычных пределах.

1. Способ предотвращения воспламенения метановоздушной смеси, включающий пневмогидроорошение зоны разрушения угля, автоматический контроль содержания метана датчиками и введение в шахтную атмосферу ингибирующего газа, отличающийся тем, что ингибирующий газ под давлением вводят автоматически через систему пневмогидроорошения при достижении концентрации метана в воздухе от 1,9 до 2%, с концентрацией ингибирующего газа от 0,1 до 2% от защищаемого объема и заданном содержании кислорода в шахтной атмосфере.

2. Способ по п.1. отличающийся тем, что при снижении уровня метана ниже 1% подача ингибирующего газа автоматически прекращается.



 

Похожие патенты:

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 технологиям, обеспечивающим безопасную подземную добычу твердых углеводородов шахтным способом. .
Изобретение относится к горному делу и может быть применено в газовой, нефтяной и угледобывающей промышленности. .

Изобретение относится к горному делу, а именно к области техники безопасности и профилактики эндогенных пожаров при подземной разработке угольных пластов, склонных к самовозгоранию. Техническим результатом изобретения является повышение точности оценки эндогенной пожароопасности углепородного массива. Предложен способ оценки эндогенной пожароопасности при подземной разработке угольных пластов, включающий измерение из прилегающих выработок естественного электромагнитного излучения с выделением аномальных зон, использование методов электроразведки с определением текущей и фоновой разности потенциалов и определение температуры угля t в аномальной зоне. При этом дополнительно определяют относительное сопротивление влагонасыщенной породы Рп, общую пористость угля Кп, структурный показатель смачиваемости угля m и расчет температуры производят с учетом текстурных особенностей и состава горной породы c применением коэффициента An.

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 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 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. Техническим результатом является нейтрализация образовавшихся метановоздушных смесей взрывоопасных концентраций и предотвращение их воспламенения. Предложенный способ предотвращения воспламенения метановоздушной смеси включает пневмогидроорошение зоны разрушения угля, автоматический контроль содержания метана датчиками и введение в шахтную атмосферу ингибирующего газа. Причем ингибирующий газ вводят под давлением автоматически через систему пневмогидроорошения при достижении концентрации метана в воздухе от 1,9 до 2, с концентрацией ингибирующего газа от 0,1 до 2 от защищаемого объема и заданном содержании кислорода в шахтной атмосфере. При снижении уровня метана ниже 1 подача ингибирующего газа автоматически прекращается. 1 з.п. ф-лы.

Наверх