Способ прогноза риска взрывов гибридных смесей в шахтах и рудниках

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 2536544:

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 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.

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

Известен способ прогноза риска взрывов метана в угольных шахтах, включающий экспериментальное определение интенсивности выделения метана в горные выработки, измерение расхода воздуха и концентрации метана в рудничной атмосфере, температуры его воспламенения (Рубан А.Д., Забурдяев B.C. Метановая опасность и проблемы дегазации угольных шахт // Горный вестник, 1997. - №3. - С.79-85).

Недостатком этого способа является то, что прогнозы риска взрывов метановоздушных смесей осуществляют в зависимости от метанообильности угольных шахт без учета присутствия в рудничной атмосфере других взрывоопасных газов (водорода, сероводорода, гомологов метана).

Известен способ прогноза риска взрывов метановоздушных смесей в угольных шахтах, включающий экспериментальное определение интенсивности выделений в рудничную атмосферу метана и пыли при отработке пластов угля с включениями пирита, температуры воспламенения метана и пыли в присутствии сероводорода (Забурдяев Г.С. Исследование условий и особенностей разработки метаноносных угольных пластов, опасных по взрывчатым свойствам пыли // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск 13, 2007. - С.181-191).

Недостаток этого способа заключается в том, что экспериментально определяют взрывоопасные примеси в рудничной атмосфере в режиме нормального проветривания горных выработок, в то время как взрывоопасные ситуации возникают при снижении расхода воздуха на участке и повышении концентрации в нем метана.

Наиболее близким способом прогноза риска взрывов гибридных смесей в шахтах и рудниках является способ, включающий экспериментальное определение интенсивности выделения взрывоопасных газов в горные выработки, измерение расхода воздуха и концентрации газов в рудничной атмосфере и температуры их воспламенения (Рубан А.Д., Забурдяев B.C., Забурдяев Г.С. Научное наследие академика А.А. Скочинского и развитие его идей в сфере безопасности горных работ // Уголь, 2004. - №7. - С.65-69, прототип).

Недостаток данного способа заключается в том, что измерение расхода воздуха и концентрации взрывоопасных газов осуществляют в условиях нормального проветривания выработок выемочного участка без учета динамики возможного снижения расхода воздуха и роста концентрации газов, составляющих гибридную смесь.

Целью изобретения является повышение надежности прогноза риска взрывов гибридных смесей в шахтах и рудниках за счет учета динамики снижения расхода воздуха и роста концентрации газов, составляющих гибридную смесь, в условиях отработки газоносных угольных пластов в метанообильных шахтах и добычи полезных ископаемых в газоопасных рудниках.

Согласно изобретению поставленную цель достигают тем, что в способе прогноза риска взрывов гибридных смесей в метанообильных шахтах и газоопасных рудниках, включающем экспериментальное определение интенсивности выделения взрывоопасных газов в горные выработки, измерение расхода воздуха и концентрации газов в рудничной атмосфере и температуры их воспламенения, измерение расхода воздуха и концентрации газов в процессе снижения параметров проветривания выработки, по данным измерения устанавливают динамику снижения расхода воздуха и роста концентрации газов, составляющих гибридную смесь, при этом 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.

В рудничной атмосфере измеряют концентрации взрывоопасных газов метана, водорода и сероводорода, образующих гибридные смеси.

Способ осуществляют следующим образом.

В метанообильной шахте (или газоопасном руднике) выделяют выемочный участок, на котором по горнотехнологическим и газодинамическим факторам вероятна опасная ситуация, обусловленная неустойчивым проветриванием и нарушением параметров вентиляции, главным образом, при снижении расхода воздуха и обильных выделениях взрывоопасных газов: метана, водорода, сероводорода и гомологов метана, называемых гибридными смесями. Ухудшение проветривания выработок выемочного участка приводит к росту концентрации упомянутых газов в воздухе, свойства которых различны, прежде всего, по температуре их воспламенения, в том числе в сравнении с температурой воспламенения угольной пыли или угольной пыли совместно с пиритной пылью.

На таком выемочном участке устанавливают контрольно-измерительную аппаратуру, датчики контроля которой непрерывно фиксируют и выдают «на печать» изменения расхода воздуха и содержания в нем опасных по взрыву в воздушной среде газов, формирующих гибридные смеси. По данным измерения параметров газовоздушной смеси устанавливают динамику снижения расхода воздуха или рост концентрации взрывоопасных газов в рудничной атмосфере выемочного участка. По факту или прогнозу определяют время, при котором концентрация наиболее опасной компоненты может достигнуть взрывоопасной величины.

При прогнозе риска взрывов гибридных смесей используют данные о температуре воспламенения газовых компонентов, формирующих гибридную смесь. При этом учитывают состояние рудничной атмосферы, давление и влажность воздуха, долевое участие взрывоопасных газов, присутствие угольной и пиритной пыли в воздухе. Для этого используют справочную литературу, а за температуру воспламенения принимают показатель, присущий компоненте гибридной смеси с наименьшей температурой воспламенения.

Частоту аварийных ситуаций определяют отношением числа превышений в рудничной атмосфере концентрации компоненты гибридной смеси с наименьшей температурой воспламенения к общему числу превышений концентрации газов, образующих гибридные смеси, за выделенный период времени.

Интенсивность выделения гибридных смесей и пиритной пыли определяют в процессе работы комбайна по добыче угля при максимальной технической производительности.

Риск взрыва гибридной смеси определяют произведением частот аварийных ситуаций по расходу воздуха и содержанию компоненты гибридной смеси с наименьшей температурой воспламенения.

Вероятность наступления аварийной ситуации на выемочном участке устанавливают по разработанному алгоритму и программе обработки исходных данных, а полученные результаты используют для разработки мероприятий, способных исключить наступление аварийной ситуации. При этом анализу подвергаются газовые гибридные смеси и гибридные смеси газов и угольной пыли, а при наличии в угольных пластах пирита - дополнительно и пиритной пыли, поскольку при концентрации каждой из которых в отдельности предел распространении пламени может происходить при более высокой температуре, чем при совмещении взрывоопасных компонентов, формирующих гибридную смесь, являющуюся наиболее взрывоопасной. В последнем случае устанавливается нижний предел взрываемости гибридных смесей и нижний концентрационный предел распространения пламени горючего компонента (НКПР). Числовые значения этих пределов вводят в алгоритм для прогноза взрывоопасной ситуации.

1. Способ прогноза риска взрывов гибридных смесей в шахтах и рудниках, включающий экспериментальное определение интенсивности выделения взрывоопасных газов в горные выработки, измерение расхода воздуха и концентрации газов в рудничной атмосфере и температуры их воспламенения, отличающийся тем, что измерение расхода воздуха и концентрации газов в нем производят в процессе снижения параметров проветривания выработки, по данным измерения устанавливают динамику снижения расхода воздуха и роста концентрации газов, составляющих гибридную смесь, при этом 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.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в рудничной атмосфере горных выработок измеряют концентрации взрывоопасных газов метана, водорода и сероводорода, образующих газовые гибридные смеси.

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 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.

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.

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.