Научная статья на тему 'Физико-химическая основа внезапности динамических газопроявлений в угольных шахтах'

Физико-химическая основа внезапности динамических газопроявлений в угольных шахтах Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
134
37
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Полевщиков Г. Я., Козырева Е. Н., Киряева Т. А.

С поддержкой гранта Лаврентьевского конкурса молодежных проектов СО РАН.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Полевщиков Г. Я., Козырева Е. Н., Киряева Т. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Физико-химическая основа внезапности динамических газопроявлений в угольных шахтах»

V г- = к ,-л-Я ,к■ та

общ уф эф 0 ’

где куф - эмпирический коэффициент, учитывающий фильтрационные условия пласта и интерференцию скважин, к,ф = 1,1-1,3; к>ф - эффективный радиус гидравлического влияния нагнетательной скважины, м, к>ф = 120-150м; к -суммарная мощность угольных пачек обрабатываемого пласта; то- открытая (фильтрующая) пористость угля в массиве, б/р.

Начальная скорость газоотдачи через стенку раскрываемой (ых) трещины (ан) О0. Для определения этого показателя необходимо знание выхода летучих угля Уг (%) на данном участке угольного месторождения. Тогда величину скорости газоотдачи находят по формуле

О о =А- х (<0,0004Уг 2 + 0,1б), м3/м2 'CУT, (4)

где Д - коэффициент осушения угольного пласта после окончания нагнетания рабочей жидкости (определение его смотри ниже); х - природная газоносность угольного пласта, м3/т.

Объем жидкости, отфилътровавшейся при раскрытии трещин в стенки угольных блоков Уф (м3). Этот объем определяем по формуле [3]

г.. 4,56 ±R„,[г;;:., (5)

[Л-^ЛХ 1

где ЛР - Р, ~ Рг; Рз - давление на забое скважины, Па; Рг - давление метана в массиве угля, Па; Тп н - время нагнетания рабочей жидкости в угольный пласт (время обработки пласта рабочей жидкостью), с.

Объем жидкости, заполнившей трещины в процессе нагнетания Утр (м3). Его опреде-

ляют как разницу между объемом закачки рабочей жидкости У0бщ и объемом отфильтрованной рабочей жидкости Уф.

У тр = Уобщ — У ф (б)

Площадь стенок образовавшихся трещин в процессе применения метода интенсификации метаноотдачи Бтр. Эта площадь находится из выражения

£тр Утр/ ^тр. ср., (7)

где 6 тр ср - среднее раскрытие образовавшихся трещин после их осушения; 6тр ср = 0,001- 0,01, м.

Коэффициент осушения угольного пласта после окончания нагнетания рабочей жидкости Д. Этот коэффициент в первом приближении можно рассчитать путем измерения объема откачанной рабочей жидкости из угольного пласта при освоении скважины:

Л = Уотк/ Уобщ , (8)

где Уотк - объем откачанной рабочей жидкости после окончания ее нагнетания в пласт, м3.

Метанодобываемость участка месторождения Мум., м3 определяется как сумма дебитов единичных (одиночных) скважин по добыче угольного метана

(9)

м,,,

■I2,

где а - коэффициент, учитывающий снижение интенсивности добычи метана через одиночную скважину; определяется для каждого метода интенсификации исходя из опыта дегазации угольных пластов или на основе эксплуатации соседних скважин; например, для физико-химической обработки пласта а = 0,48-0,52 [3]; 2 м с - дебит одиночной метановой скважины; 2 м а = 2 £ тр • О 0 извлечения метана через одиночную скважину, м3/сут; Гэ - время эксплуатации одиночной скважины, сут.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Эттингер И.Л. Физическая химия газоносного угольного пласта. - М.: Наука, 1981, 104 с.

2. Пучков Л.А., Сластунов С.В., Коликов К.С. Извлечение метана из угольных пластов. - М.: МГГУ, 2002, 383 с.

3. Васючков Ю.Ф. Физико-химические способы дегаза-

ции угольных пластов. - М.: Недра, 1986, 255 с.

4. Руководство по дегазации угольных шахт. - М.: Недра, с. 18-19.

5. Сластунов С.В. Управление газодинамическим состоянием угольных пластов через скважины с поверхности. - М.: МГИ, 1991, с. 12.

___ Коротко об авторах _______________________________________________________________

Васючков Юрий Федорович — профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет.

^ © Г.Я. Полевщиков , Е.Н. Козырева,"

Т. А. Киряева, 2004

УДК 622.411.33:533.17

Г.Я. Полевщиков, Е.Н. Козырева, Т.А. Киряева

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ОСНОВА ВНЕЗАПНОСТИ ДИНАМИЧЕСКИХ ГАЗОПРОЯВЛЕНИЙ В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ*

Семинар № 5

бщими признаками всех типов динамических газопроявлений от высыпаний угля с повышенным газовыделением до собственно выбросов угля и газа является внезапность, лавинообразность, очаговый характер и приуроченность к пластам средней стадии метаморфизма. Основным показателем газодинамической активности углеметанового пласта или его зоны служит изменчивость свойств по трассе проведения выработки. Известно, что при входе выработки в зону влияния даже небольшого тектонического нарушения, вероятность внезапного выброса выше, чем при выходе из нее.

Отмеченные особенности газодинамической активности углеметановых пластов заставляют более подробно проанализировать физико-химические свойства углей, в первую очередь с позиций устойчивости связи уголь-метан.

Основываясь на представлениях об углеметановом пласте, как системе «сорбент - сор-бат» во второй половине прошлого века в СССР и за рубежом были проведены широкомасштабные исследования этих свойств. В результате получены эмпирические зависимости для расчета сорбционной метаноемкости, служащие и в настоящее время значимым показателем при оценке, например кинетики газоис-тощения пластов и отбитого угля в процессе ведения горных работ. Не затрагивая вопроса адекватности этой физико-химической модели природным свойствам и состояниям углеметановых геоматериалов, представляет интерес более подробно рассмотреть особенности сорбционной способности проб углей, отобранных на пластах существенно различных стратиграфических групп. Информационной базой этих исследований может служить изданный Вос-

тНИИ в 1968 г. каталог [1], который содержит данные по 728 пробам угля, отобранным на основных месторождениях Кузбасса.

На целесообразность подробного анализа экспериментального материала указывает принятое в тот период исследователями ограничение результатов установлением связи констант сорбции (1) только с выходом летучих веществ (рис. 1)

£ = абР , (1)

Л 1 + 6Р

где Бл - сорбционная метаноемкость, см3/г; а -предельная сорбционная метаноемкость, см3/г; б - интенсивность сорбционной метаноемкости, 1/МПа; Р - давление сорбционного равновесия, МПа.

На рис. 1 и далее приняты обозначения проб угля: Д - кольчугинской серии; о - бала-хонской серии.

Для приближения рассчитываемых подобным образом значений показателей сорбционной способности угля к реальным газокинетическим характеристикам угольных пластов разработчиками метода были введены видимые на рисунках изменения расчетных величин констант, которые включены во все и ныне действующие в угольной промышленности России нормативные документы. Причиной столь сильных изменений является ограниченность методических и вычислительных возможностей того периода.

Развитие методов математической статистики в прошедшие десятилетия и современные вычислительные средства обеспечивают более глубокий, по сравнению с шестидесятыми годами, анализ экспериментальных данных с уточнением известных и выявлением новых закономерностей.

*С поддержкой гранта Лаврентьевского конкурса молодежных проектов СО РАН. 82

Рис. 1. Фактические (Л, а) и регламентируемые (-) значения констант сорбционной метаноемкости углей Кузбасса [1]: а - предельная сорбционная метаноемкость, см3/г; б - градиент сорбционной метаноемкости, 1/МПа; Уг - выход летучих, %

В качестве методической основы настоящей работы использован аппарат условных вероятностей и метод рандомизации [2-4], позволяющие проводить поэлементное рассмотрение влияния факторов с последующим нормированием их значений относительно соответствующих линий регрессии.

Диапазоны изменения значений достаточно полно охватывают свойства каменных углей Кузнецкого бассейна: 0,7% < Ш < 9%; 1,3%

< П < 32%; 7% < У < 45%; 30 м < Н < 1050 м (Ш - аналитическая влажность, %; П -пористость, %; У - выход летучих, %; Н - глубина залегания пласта в точке отбора пробы, м). Сорбционная метаноемкость измерялась в диапазоне установившихся давлений метана О ^ 4 МПа (абс.) с шагом 0,5 МПа.

Обработка данных показала резкий перелом функции отклонений замеренных значений сорбционных констант при давлении газа О,1 МПа от среднестатистической линии, определяемой уравнением (1). Этот известный в сорбции углей факт до настоящего времени, как отмечено выше, нивелируется путем искусственных изменений констант сорбционной способности (рис. 1). Однако процесс сорбции при давлениях газа ниже и многократно выше атмосферного может протекать существенно иначе. К тому же на практике достаточно часто возникает необходимость определения и самостоятельного использования величины сорбци-

онной метаноемкости при атмосферном давлении. В связи с этим она нами выделена в самостоятельную характеристику свойств угля, а изменение метаноемкости при избыточном давлении оценивалось с учетом первой в виде соответствующей разности.

Получено выражение для расчета сорбционной метаноемкости при абсолютном давлении 0,1 МПа

= 1,19Я-0'1 (-0,00011Я +1,0) х м3/т (2)

х(-0,005Б^ +1,01) ■ 5,53е~°-4Г,

Тогда коэффициенты в известном выражении Ленгмюра (1) для аппроксимации данных о сорбционной метаноемкости при давлении большем атмосферного определяются следующим образом:

предельная сорбционная метаноемкость А = -0,00085V3 + 0,064V2 -1^ + 24,7, м3/т

(3)

интенсивность сорбционной метаноемкости

В = (- 0,0^ + 1,3 (0,0618Я + 0,67), 1/МПа

(4)

Однако сопоставление расчетных и замеренных значений сорбционной метаноемкости углей в указанном диапазоне давлений газа выявило систематические отклонения, что потребовало дополнить уравнение (1) экспоненциальной функцией с соответствующими эмпирическими коэффициентами. В итоге получена следующая формула для расчета сорбционной метаноемкости углей

£, = 5+ 1,383АВР _0,0258Р), м3/т (5)

0 1 + ВР

Сорбционная способность углей и выбросоопасность углеметановых пластов Кузнецкого бассейна

Стратиграфические структуры Предельная сорбционная метаноем-3/ кость, см /г тіп;тах сред. Начальный градиент сорбции О, см3/г-МПа тіп;тах сред. Глубина проявления внезапных выбросов угля и газа, м прогноз факт

серия подсерия свита

Кольчугинская 8.01:12,59 11,13 8,29:25,26 13,96 3ОО-62О 32О

Ерунаковская 8,01:12,38 10,53 8,29:16,83 12,36 >7ОО

Тайлуганская 9,52:12,28 10,95 10,52:16,07 13,12 >7ОО

Грамотеинская 8,01:12,27 9,91 8,29: 15,98 11,27 >7ОО

Ленинская 8,01:12,38 10,74 8,39:16,83 12,69 >7ОО

Ильинская 8,74:12,59 12,03 9,39:25,24 16,35 3ОО-62О 32О

Ускатская 8,74:12,59 11,81 9,39:25,24 15,80 3ОО-32О 32О

Козанково- Маркинская 9,57:12,59 12,24 10,53:19,51 16,91 3ОО-62О 32О

Балахонская 11,09:16,50 12,99 13,04:28,05 21,06 15О-75О 15О-75О

Верхнебалахонская 11,09:16,50 12,96 13,04:28,05 20,88 150-300 150-250

Усятская 11,09:16,50 12,88 15,40:28,05 20,39 150 150

Кемеровская 12,15:15,89 12,75 15,74:27,27 20,27 15О-2ОО 150

Ишановская 11,09:15,73 13,06 13,04:26,98 21,13 150 250

Промежуточ- ная 12,36:13,89 13,15 19,59:23,45 21,73 3ОО

Нижнебала- хонская Алыкаевская 12,36:14,37 13,12 18,04:25,70 21,76 25О-43О 25О-75О

Интересен анализ ее тенденции с ростом глубины залегания пласта в точке отбора пробы угля (рис. 2), если принять давление газа равным гидростатическому, а температуру среды постоянной (15 °С). Из рисунка видим, что среднее значение сорбционной метаноемкости углей Кузбасса на глубинах 2ОО-4ОО м достигает предела, а затем снижается. Введение поправки на рост температуры с глубиной эту особенность усугубляет. Возможное, на наш взгляд, объяснение лежит в области истории формирования бассейна, поскольку средние глубины отбора проб углей в использованной при анализе выборке [1] распределяются по геологическим сериям следующим образом: кольчугинская - 186 м; балахонская - 250 м. Следовательно, рассматриваемая тенденция отражает не только глубину, как определяющую литологическое давление и, соответственно, формирование твердых углеметановых

растворов [5,6], но и может служить объективной характеристикой особенностей свойств угленосных залежей, имеющих различные геологические условия возникновения и преобразования. Убедительным свидетельством этому являются результаты сопоставления сорбционных констант и стратиграфии бассейна (таблица).

Прежде всего, отчетливо видна общая закономерность изменения констант согласно стратиграфическому возрасту структур. Увеличивается как предельная сорбционная метаноемкость, так и начальная интенсивность сорбции. Последний для удобства анализа представлен в виде расчетной величины удельного газосодержания при давлении газа в 1 МПа и интенсивности роста, равной ее начальному значению.

Глубины залегания пластов в точке отбора проб угля, к

Рассматривая экспериментальные данные по стратиграфическим структурам, видим, что при закономерном изменении средних значений сорбционных констант диапазоны изменения для каждой структуры не имеют столь же выраженной закономерности. Эта особенность наиболее отчетливо прослеживается в графическом виде (рис. 3). Обобщение табличных и графических данных позволяет заключить, что экспериментально установлена бифуркация параметров сорбционной метаноемкости углей Кузбасса, заключающаяся в смене по мере роста предельной сорбционной метаноемкости углей (7 см3/г < А < 17 см3/г) градиента устойчивых изменений начальной интенсивности сорбционной метаноемкости (8 см3/г-МПа < О

< 28 см3/г-МПа) с ^1=1,5 1/МПа на = 2,О 1/МПа в интервале 10,5 см3/г < А < 13,О см3/г. В точке бифуркации Акр = 12,5 см3/г начальная интенсивность имеет значения от О[ = 17 см3/г-МПа до О2 = 25 см3/г-МПа.

Рис. 3. Бифуркация параметров сорбционной метаноемкости углей Куз- |

басса и выбросоопасность пластов | 25

при подземной разработке углемета- Л

новых месторождений: Ао - предель- □ 0 20

ная сорбционная метаноемкость при ^ ^

атмосферном давлении; Акр - критическое значение предельной сорбционной | ^ Ь метаноемкости; Ав - выбросоопасное ° значение предельной сорбционной метаноемкости; О1 - нижняя граница бифуркации параметров сорбционной способности угля; О2 - верхняя граница бифуркации параметров сорбционной способности угля; уь ^2 - градиенты устойчивого изменения сорбционной способности

В правой части рис. 2 и в

Рис. 2. Зависимость сорбционной метаноемкости угля от глубины залегания пластов в точке отбора пробы угля

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

таблице представлены сведения о минимальных значениях выбросоопасных глубин, зарегистрированных горной практикой и принятым в промышленности экспертным оценкам НЦ ВостНИИ. Видим, что интервалу бифуркации соответствуют свойства углей геологических структур бассейна, включающих пласты, опасные по внезапным выбросам угля и газа. Их наибольшая газодинамическая активность наблюдается вблизи критической точки при А = 12,5 см3/г; у = 1,5 1/МПа и О = 21 см3/г-МПа. В этих условиях горной практикой установлено снижение выбросоопасной глубины подземных горных работ до 150 м. Вне интервала смены градиента устойчивых изменений параметров сорбционной метаноемкости выбросоопасная глубина в 2 и более раз больше.

Минимальное значение газоносности угольных пластов, при которой [7] зарегистрирован внезапный выброс (10,5 м3/т) и установлена граница ее выбросоопасных значений (>12 м3/т), соответствуют началу интервала смены градиента устойчивых изменений параметров сорбционной метаноемкости (10,5 см3/г) и точке бифуркации (12,5 см3/г).

Сходимость значений позволяет заключить, что углеметановый пласт можно рассматривать как систему элементов с существенно различными характеристиками физико-химической устойчивости. При внедрении выработки в зону с бифуркацией параметров связей уголь-метан система генетически способна сформировать возмущающий импульс, достаточный

15

11

у

А »

і

7 9

для развития ее саморазрушения. Эти качества объясняют внезапность, лавинообразность и очаговый характер грозных природно-технологи-ческих явлений в угольных шахтах.

Для углей различных подсерий и свит величина бифуркации начальной интенсивности сорбционной метаноемкости различна. Параметры сорбции молодых углей ерунаковской подсерии по мере метаморфизма устойчиво возрастают с градиентом изменения ^=1,5 1/МПа и весьма незначительно представлены в интервале смены градиента устойчивых изменений начальной интенсивности сорбционной метаноемкости (пунктирные линии на рис. 1 от наименований подсерий отражают среднестатистические величины начального градиента). Более метаморфизированные угли ильинской подсерии распределяются своей большей частью в пределах этого интервала, а некоторая их часть характеризуется бифуркацией параметров сорбции. Средне метаморфизированные угли верхнебалахонской подсерии практически полностью имеют бифуркацию параметров. Угли нижнебалахонской подсерии своей большей частью характеризуются устойчивым градиентом изменения сорбционных свойств, но уже равным ^2=2,0 1/МПа.

Установленные особенности заставляют более подробно проанализировать характеристики базовой функции (5). Для этого из нее получена зависимость для расчета давления сорбционного равновесия, при котором линия начальной интенсивности сорбции достигает значения константы предельной сорбционной метаноемкости, -давление релаксации (Ррел). А также выражение для расчета сорбционной метаноемкости при давлении сорбционного равновесия, равном давлению релаксации - емкости релаксации (Врел). Графическое отображе-

11

13 3 17

А, см /г

Рис. 4. Изменения давления релаксации Ррел с ростом предельной сорбционной метаноемкости угля А

Рис. 5. Изменения емкости релаксации SpeR с ростом предельной сорбционной метаноемкости

угля

ние результатов расчетов (рис. 4 и 5) позволяет отметить сле-

дующее.

Величина давления релаксации сорбционной метаноемкости с ростом сорбционной способности углей снижается с формированием интервала бифуркации, после которого значения давления практически стабилизируются. Минимизация давления релаксации указывает, что с ростом предельной сорбционной метаноемкости с 8 см3/г до 17 см3/г устойчивость сорбционной системы уголь-метан снижается примерно в 1,5 раза. Причем основная часть снижения приходится на точку бифуркации.

Значения емкости релаксации изменяются не менее динамично (рис. 5). Имея определенную плавность увеличения до и после интервала бифуркации они практически вертикально возрастают при критической метаноемкости.

Столь существенное несоответствие динамики функций (рис. 4, 5) заставляет перейти к их комплексной оценке. Для этого удобно допустить: произведение давления и емкости релаксации сорбции углем метана (рис. 6) может служить показателем энергетическй устойчивости системы уголь-метан. Справедливость этого допущения подтверждается более явным разделением углей на группы по этому признаку, чем во всех предыдущих случаях.

На рис. 6 отчетливо видны системы точек с близкими качественными связями, но отличающимися значениями координат в рассматриваемой плоскости. Эта особенность энергетического показателя позволяет устанавливать количественные различия в свойствах углей стратиграфических структур бассейна на уровне подсерий и даже отдельных свит. Следует обратить внимание на две нижние экспериментальные точки. Они отражают свойства углей пласта Е5 ильинской подсерии кольчугинской серии на глубине 1004 и 1050 м. Их строгое

9

7

размещение на линии бифуркации свидетельствует не только об объективности результатов настоящего анализа, но акцентирует внимание на существенности влияния современной глубины залегания пластов на физико-химические свойства угля.

Обобщая результаты исследований можно заключить, что особенности условий и процессов формирования и геологического преобразования угольных месторождений, обуславливая единые тенденции в изменениях физикохимических свойств углей, приводят к достаточно сложным закономерностям.

Выявление и количественное определение этих закономерностей возможно путем отражения их совокупного влияния с помощью показателей сорбции углем метана.

Изменение предельной сорбционной способности углей в процессе метаморфизма сопровождается значительными изменениями соответствующих величин начальной интенсивности, давления и емкости релаксации и показателя энергетической устойчивости, вплоть до бифуркации их параметров при величине пре-

Рис. 6. Зависимость энергетического показателя Б от константы А предельной сорбционной способности

угля

дельной сорбционной метаноемкости 12,5 см3/г.

Эффект согласуется с газодинамической активностью угольных пластов стратиграфических структур Кузбасса и свидетельствует о нелинейности геологических преобразований физико-химических свойств угля и влиянии современной глубины залегания пластов.

При входе выработки в зону с бифуркацией параметров сорбционной метаноемкости углеметановый пласт, как система элементов с существенно различной физико-химической устойчивостью, генетически способен сформировать возмущающий импульс, достаточный для развития саморазрушения. Эти качества объясняют внезапность, лавинообразность и очаговый характер внезапных выбросов угля и газа в шахтах, их приуроченность к пластам соответствующей стадии метаморфизма.

В зонах физико-химических свойств пласта с минимальной устойчивостью связей уголь-метан даже незначительное динамическое воздействие (отбойным молотком, обушком) способно спровоцировать саморазрушение. Для этих зон наиболее значимы показатели изменчивости начальной скорости газоотдачи [8] и эффект «гистерезиса сорбции» [9].

Можно предположить, что величина энергетического показателя устойчивости связана с силой динамических газопроявлений, а ее изменчивость в пределах пласта с вероятностью их возникновения. Причем, движение выработки в направлении роста устойчивости системы менее опасно, чем на снижение [10].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Каталог метаноемкости углей Кузбасса. - Кемерово, ВостНИИ. 1969. - 32 с.

2. Мостеллер Ф. Анализ данных и регрессия / Ф. Мостеллер, Дж.Тьюки; - М.: Финансы и статистика, 1982. - 319 с.

3. Йосс Ж. Элементарная теория устойчивости и бифуркаций / Ж.Йосс, Д. Джозеф. - М.: Мир, 1983. - 301 с.

4. Логов А.Б. Математические модели диагностики уникальных объектов / А.Б. Логов, Р.Ю. Замараев. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. - 228 с.

5. Малышев Ю.Н. Научные основы методов прогноза и предотвращения опасных газопроявлений в шахтах / А.Т Айруни, И.В Зверев. // Препринт Метано-

вого Центра Институт угля СО РАН. - Кемерово, 1997. № 2. - С. 1-4.

6. Полевщиков Г.Я. Особенности распределения газового потенциала участка углеметанового месторождения, разрабатываемого открытым способом. Г.Я. Полевщиков, Е.Н. Козырева, Т.А. Ки-ряева. Горный информационно-аналитический бюллетень - М.: Изд-во МГГУ. - 2003. - № 9 - С. 82-84.

7. Чернов О.И. Прогноз внезапных выбросов угля и газа / О.И. Чернов, В.Н. Пузырев. - М.: Недра, 1979. -295с.

8.Эттингер И.Л. Внезапные выбросы угля и газа и структура угля. - М.: Недра, 1969. - 160 с.

9.Пузырев В.Н. О возможном явлении “гистерезиса 10. Черное О.И. О проблеме внезапных выбро-

сорбции” метана выбросоопасным углем при возбужде- сов угля и газа // Уголь. - 1974. - № 12. - С. 35-38.

нии колебаний давления газа / В.Н. Пузырев, Т.А. Балашов, Д.В. Алексеев // Уголь. - 1993. - № 6. - С. 46-48.

__ Коротко об авторах

Полевщиков Г.Я. — доктор технических наук, Козырева Е.Н. — кандидат технических наук, Киряева Т.А. — инженер,

ИУУ СО РАН

------------------------------------------------ © З.Л. Баскин, 2004

УДК 622.411.33:533.17 З.Л. Баскин

КОНЦЕПЦИЯ ПРОМЬШЛЕННОГО КОНТРОЛЯ УГОЛЬНОГО МЕТАНА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ РАБОТ

Семинар № 5

бщие разведанные запасы ископаемых углей в недрах Земли на 1990 год достигали 14 трлн т, в том числе в бывшем СССР 104 млрд.т каменных углей и 137 млрд т бурых углей. За счет углей в нашей стране производится более 30 % энергии [1].

Большая часть углей добывается в шахтах. В ноябре 2003 г. на шахте «Распадская» в Кузбассе добыто 500 тыс. т угля. Но этот трудоемкий взрыво- и пожароопасный процесс во многих случаях не удовлетворяет современным требованиям безопасности. Одна из причин -случайный характер появления и увеличения концентрации метана в воздухе шахт.

МЕТАН - взрывоопасный газ с пределами взрываемости от 5 до 15 % (об). Концентрация метана в воздухе с наибольшей опасностью воспламенения 8,2 % (об). Метан считается нетоксичным газом. Для него не установлены предельно-допустимая концен-

трация в воздухе рабочей зоны (ПДКрз) и класс опасности для токсичных веществ. Действующими стандартами системы стандартов безопасности труда и ведомственными нормативными документами предусмотрены контроль метана в воздушной среде и поддержание ее параметров вне области воспламенения метана.

Выполнение этих требований обеспечивается, как правило, автоматическими газоанализаторами и газосигнализаторами, системами вентиляции и автоматической защиты, а также индивидуальными метаносигнализаторами и химическими дозиметрами. Пределы измерения и сигнализации применяемых приборов обеспечивают сигнализацию повышения концентрации метана в воздухе в диапазоне от 5 до 50 % от нижнего концентрационного предела взрываемости (НКПВ) или от 0,25 до 2,5 % (об). Такие газоанализаторы не позволяют сле-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.