CC BY
37
© В.В. Сенкус, Б.М. Стефанюк, К.Д. Лукин, С.Н Нагайчук,
Вал. В. Сенкус, 2011
УДК 622.82
B.В. Сенкус, Б.М. Стефанюк, К.Д. Лукин,
C.Н. Нагайчук, Вал. В. Сенкус
СПОСОБ ФЛЕГМАТИЗАЦИИВЗРЫВОВ МЕТАНОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ОЧИСТНОМ КОМПЛЕКСНО-МЕХАНИЗИРОВАННОМ ЗАБОЕ
Предложено повысить уровень безопасности взрываемости метановоздушной смеси в очистных комплексно-мехнизированных забоях угольных шахт путем использования в качестве флегматизатора диспергированной воды.
Ключевые слова: пылеподавление, метановоздушная смесь, флегматация взрывов, диспергированная вода.
А нализ литературных источников ./л. показывает, что для пылеподав-ления в очистных и подготовительных забоях используется форсунки для распыления жидкости [1], включающие корпус с водоподводящим каналом и соплом, вкладыш, имеющий проточку со стороны подачи жидкости и каналы для прохода жидкости, и регулятор, содержащий усеченный конус и подпружиненный шток, которые отличаются тем, что, для повышения эффективности корпус имеет камеру закручивания, при этом проточка выполнена в форме усеченного конуса. На усеченный конус установлен регулятора со стороны проточки, образующий регулируемый кольцевой зазор, который через каналы для прохода жидкости соединен с камерой закручивания, а шток регулятора снабжен иглой, имеющей в сечении форму звезды.
В работе [2] предложен способ пыле-подавления, который характеризуется тем, что связывание и коагуляция пыли осуществляется в воздушном потоке аэрозоля, включающего воздухонаполненные водные (98 %) пены высокой
кратности, в состав которых входит по-верхностно-актив-ное вещество, представленное глицерином (0,2-0,4 %), а в качестве стабилизатора - олеиновой кислотой (0,8-1,2 %) и содой каустической (0,4-0,6 %), а пылеподавление осуществляется выдуванием раствора через сопла форсунки на запыленные поверхности.
В работе [3] рассматривается установка для пылеподавления, которая включает блок управления, источник высокого давления, емкости сифонного типа с ионизированной водой противоположных полярностей, форсунки тонкого распыления, электромагнитные пневмо- и гидравлические клапаны, нагнетающие и продувочные воздухопроводы, водяные магистрали, устройство развязки воздушных и водяных магистралей, цепи управления и контроля.
В работе [4] представлено перекрытие секции механизированной крепи, включающее плиту, в окне которой размещен цилиндр с поршнем для подачи воды и пылеподавления.
Флегматизацию взрывов и снижение вероятности их появления можно дос-
тичь распылением диспергированных химических веществ [5].
В работе [6] представлены результаты исследований, которые доказывают, что влажность воздуха повышает нижний предел и понижает верхний предел взрываемости. Однако влажность воздуха, подаваемого для проветривания горных выработок.
Исследованиями [7] подтверждено, что метан инициирует взрывы взвешенной угольной пыли в соответствии с экспоидным законом, при этом применяемое на комбайнах водяное пылепо-давление - орошение, в силу естественных свойств дождевых капель, снижает абсолютную влажность воздуха в шахтной атмосфере и повышает вероятность взрыва метановоздушной смеси при пы-леподавлении.
Вода имеет, созданную водородными связями молекулы Н2О, надмолекулярную структуру: совокупность - колония
- миникапля [8]. Основа структуры -совокупность имеет размер 2,6 нм, а чтобы диспергировать воду до уровня совокупности необходимо разорвать не более 5 % водородных связей, и совокупности становятся за счет поверхностного натяжения, угла смачиваемости и активизированных водородных связей связующими для различных веществ в газовой среде, в том числе для метана.
Диспергация воды зависит от числа Вебера We (отношения напора капли в атмосфере к поверхностному натяжению) и происходит при We>70 [9]. При размере совокупности 2,6 нм число Вебера имеет размерность We> 104, поэтому давление струи на выходе из форсунке должно быть не менее 4,0+0,2 МПа.
В работе [10] предложен способ мониторинга шахтной атмосферы угольной шахты, при котором измеряют концентрацию метана и оксида углерода,
взвешеннои угольной пыли, температуру воздуха и его скорость в горных выработках, дополнительно измеряют абсолютную влажность воздуха, которая является естественным флегматизато-ром взрываемости пылеметановоздушной смеси, зольность взвешенной угольной пыли, которая является флегматизатором взрываемости угольной пыли. По результатам измерений рассчитывается фактический коэффициент взрывобезопасности забоя и сравнивается с коэффициентом взрывобезопасности, требуемым Правилами безопасности для конкретного типа выработок для принятия управляющих решений.
Целью настоящей работы является повышение уровня безопасности взры-ваемости метановоздушной смеси в очистных комплексно-меха-
низированных забоях угольных шахт путем использования в качестве флег-матизатора диспергированной воды.
Решение поставленной задачи достигается тем, что что в качестве флегмати-затора используют Расход диспергированной воды зависит от расхода воздуха подаваемого на проветривание, его температуры и относительной влажности и определяется по формуле
Q = Q (16 —^у ).
•і-'вл •і-'воз V 100 трос.' -
где Qвл - расход влаги на очистной забой, г/с; Qвоз - расход воздуха на проветривание очистного забоя, м3/с; 16 -требуемый расход влаги на 1 м3 воздуха, г/м3; р - относительная влажность воздуха, подаваемого на проветривание, %, 100 - максимальная относительная влажность воздуха, %; у т рос. - точка россы при определенной температуре воздуха, г/м3.
Диспергирование воды производят тонкими струями из форсунок с диаметром сопел 1,2+0,1 мм при давлении
4,0+0,2 МПа, обеспечивая закритиче-ское число Вебера на уровне (2,8+0,3) -106, при котором размеры капель диспергированной влаги достигают 50+20 нм, а при выделении из угольного пласта метан образует пузырьки с размерами 40+20 мкм, всплывающие со скоростью 2,8+2,0 см/с. При плотностях метана, влаги и сухого воздуха, которые находятся в соотношении рсщ {рл (рвоз ,
воздух выталкивает влагу в сторону выделения метановых пузырьков, которая обволакивает их и создает защитный барьер флегматизации.
Система флегматизации метановоздушной смеси в очистном комплексно
- механизированном забое содержит повыситель давления на 4,0+0,2 МПа с подачей до 340 см3/с, в частности насос, подключенный к ставу оросительной системы, прибор измерения относительной влажности воздуха на выходе из
очистного забоя и сеть форсунок с соплами диаметром 1,2±0,1 мм, которые
1. Патент РФ № 913769. Устройство для распыления жидкости. МПК С09К3/22 (2006.01), Е2№5/0 (2006.01).Заявит. Институт горного дела им. А.А. Скочинского ^Ц), Центральный проектно-конструкторс-кий институт горного машиностроения" (PL) Автор(ы): Сафонов М.В. ^Ц), Ищук И.Г. (RU), Брагинский М.Д. (RU), Януш Седлачек (PL), Валенты Фри-дель (ТЪ), Петр Росмус (PL). Заявл. 04.02.1980. Опубл. 10.07.1999.
2. Патент РФ № 2332572 Способ пылепо-давления. МПК E21F5/00 (2006.01), С09К3/22 (2006.01). Патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" ^Ц). Авторы: Шувалов Ю.В., Веселов А.П., Смирнов Ю.Д., Каменский
А.А. Заявл. 26.02.2007. Опубл. 27.08.2008.
располагают попарно у кровли выработки и рассредоточивают по длине очистного забоя, с последовательным включением их в работу от микропроцессора для увлажнения воздуха перед и/или за очистным комбайном в зависимости от направления его движения по забою, при этом диспергированные струи воды от форсунок направлены встречно потоку воздуха и в зоны выделения метана: забой и/или выработанное пространство, а начальные их части для безопасности закрыты защитным экраном, выступающим перед соплами форсунок на величину, превышающую расстояние от сопла до начала распада струи в 1,5-1,8 раза и составляющее 105-126 мм.
В основе предложенного способа заложены физические законы, отображающие поведение (свойства) метана, взвешенной угольной пыли, влаги и ее диспергаторов.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Патент РФ. Установка для подавления
пыли. МПК 2№5/02 (2006.01). Патентообладатель^): Открытое акционерное общество
"Гранит-Кузнечное" ^Ц). Авторы: Бригадин И.В., Трубицин Д.С., Кобиев П.А., Куприянов В.В., Нестеров А.Г. Завл. 29.11.2005. Опубл. 27.09.2007
4. Патент РФ № 1137810. Перекрытие секции механизированной крепи. МПК Е 2Ш 23/06. Заявитель(и): Институт горного дела им. А.А. Скочинского ^Ц), Центральный проектно- конструкторский институт горного машиностроения "КОМАГ" (PL). (72) Автор(ы): Ищук И.Г., Забурдяев Г.С., Брагинский М.Д., Лебецки Казимир (PL), Росмус Петр (PL), Славек Казимир (PL). Заявл. 28.02.1983. Опубл. 20.09.1999.
5. Предупреждение взрывов пылеметановоздушных смесей. - М. : Недра, 1990. - С. 6273.
6. Сенкус В.В., Стефанюк Б.М., Лукин К.Д.
Коэффициент взрывобезопасности угольной шахты. //Г орный информационно-
аналитический бюллетень. - М. : МГГУ, 2008, № 10. - С. 23-27, ф-лы (6), (8).
7. Стефанюк Б.М., Сенкус В.В., Лукин К.Д., Гершгорин В. С. Законы пределов взрываемости пылеметановоздушной среды и человеческий фактор в причинах возникновения взрывов. //Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: МГГУ, 2008, № 9. - С. 25-27.
8. Сенкус В.В., Стефанюк Б.М., Буторин
В.К. Моделирование процессов осаждения
шлама в отстойниках угольных шахт. //Г орный информационно-аналитический бюллетень. -М.: МГГУ, 2007, № 7. - С. 102-109, (рис. 1).
9. Волынский М.С. Необыкновенная жизнь обыкновенной капли. - М.: Знание, 1986. - С. 66.
10. Патент РФ № 2373397. Способ мониторинга атмосферы угольной шахты, МПК Е 21Б 7/00 (2006.01) Патентообл. и авторы: Стефанюк Б.М., Сенкус В.В., Гершгорин В.С. и др. Заявл.27.12.2007. Опубл. 20.11.2009. Бюл. № 32.ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ---------------------------------------------------------
Сенкус Витаутас Валентинович - зав. кафедрой, профессор, доктор технических наук,
Стефанюк Богдан Михайлович - профессор, доктор технических наук,
Нагайчук Сергей Николаевич - аспирант,
Новокузнецкий филиал-институт «Кемеровский государственный университет»,
Лукин Константин Дмитриевич - кандидат технических наук,, доцент СибГИУ;
Сенкус Валентин Витаутасович - научный сотрудник, Московский государственный горный университет.
----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕЛЬНОВ Николай Васильевич Сепарация слюдяного сырья на вибродеке с изменяющейся амплитудой колебаний по длине деки 25.00.13 к.т.н.
ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ РАН
ХРУНИНА Наталья Петровна Обоснование параметров ультразвуковой дезинтеграции высокоглинистых золотосодержащих песков россыпей Приамурья 25.00.20 к.т.н.
© Вал. В. Сенкус, Н.И. Конакова,
