CC BY
22
© В.Н. Артамонов, И.Н. Кузык,
Е.Б. Николаев, И.В. Лынник, 2003
В.Н. Артамонов, И.Н. Кузык, Е.Б. Николаев,
И.В. Лынник
ИЗМЕНЕНИЕ ПЫЛЕГАЗОВЫЛЕЛЕНИЯ В ЗОНАХ ПРОИЗВОЛСТВА ВЗРЫВНЫХ РАБОТ
Ведение горных работ предполагает широкое использование взрывных работ при проведении подготовительных выработок и формировании ниш в очистных забоях. Более половины всех очистных забоев ПО «Донецкуголь», ПО «Октябрьуголь» работают при подготовке ниш БВР. В случае использования взрывчатых материалов при разрушении и отбойке угля в нишах выделяются как ядовитые газы, так и большое количество мелкодисперсной пыли. Образующаяся пыль представляет опасность как для здоровья человека (заболевания пневмо-коникозами), так и является, в большинстве случаев, причиной взрывов в смеси ее с метаном. Угольная пыль является достаточным сорбентом для выделяющихся при взрыве ядовитых газов -оксидов азота, углерода. Последующее выделение этих во времени может привести к отравлениям горнорабочих, приводя к нетрудоспособности.
Исследованиями установлено, что наиболее предпочтительным в этом случае является комплексный метод нейтрализации ядовитых газов и пыли, включающий заблаговременное увлажнение угля растворами ПАВ в зонах БВР, а также его последующее увлажнение как во время взрыва (гидропасты, гидрозабойки с растворами ПАВ), так и сразу после взрыва (орошение водными растворами ПАВ) (1).
Низконапорное увлажнение, как региональный способ воздействия на свойства угля (изменение его физико-механических и фильтрационных характеристик), является одним из наиболее перспективных направлений управления состоянием угольного пласта.
Свойства угля, на которые влияет увлажнение
следует разделить на качественные, плотностные, коллекторские, механические и технологические.
К качественным свойствам следует отнести увеличение влажности, которая изменяет практически все свойства. Изменение плотностных свойств заключается в повышении удельной трещиноватости. Под воздействием нагнетания растворов ПАВ трещины раскрываются, что приводит к влагонасыщению. Изменение коллекторских свойств приводит к повышению влагоемкости, газоемкости, метаноносности, проницаемости угля. Увлажнение существенно влияет на технологические свойства угля. К ним следует отнести крепость угля, сопротивляемость резанию, абразивность, разрушае-мость и т.д. В этом случае снижается энергоемкость разрушения угля на 35-40% (). В этом случае можно говорить об увлажнении как энергосберегающей технологии.
Установлено, что выделение ядовитых газов прослеживается во времени до 160 часов и более, хотя наиболее активное газовыделение происходит в период до 6 часов после производства взрывных работ (рис. 1). В результате лабораторных и натурных исследований в шахтах представилась реальная возможность выявить влияние увлажнения краевой части угольного массива на пылегазовыделение при производстве взрывных работ и получить зависимость изменения выделений оксида углерода и метана во времени. Зависимость выделения СО (%) из отбитого взрывом угля разной степени влажности для условий угольного пласта к6 шахты «Лидиевка» ПО «Донецкуголь» во времени представляют следующие выражения:
необработанный уголь
ССО = -3Е - 09т2 - 8Е - 05т + 0,0152,
- уголь обработанный водой
ССо = 1Е - 07т2 - 4Е - 05т + 0,0044,
- уголь обработанный водным раствором ПАВ
ССо = 1Е - 07т - 2Е - 05т + 0,0024,
Неувлажненная зона Сухой уголь обработанный водой обработанный р-ром ПАВ Увлажненная зона Сухой уголь обработанный водой обработанный р-ром ПАВ
24 48 72 96 120
время после взрыва, ч
144
168
где т- время после взрыва, часы.
В первые 6 часов после взрыва, превышение ПДК, выделившегося СО из угля разных зон увлажнения составило:
• для неувлажненной зоны -в 8,8 раза;
• для зоны обработанной водой - в 2,6 раза;
• для зоны увлажненной растворами ПАВ - в 1,5 раза.
Рис. 1. Изменение выделения СО из отбитого взрывом угля разной степени влажности во времени.
0
Рис. 2. Гранулометрический состав отбитого угля из разных зон увлажнения концевых участков 7 западной лавы пласта к6 шахты «Ли-диевка» ПО «Донецкуголь»
Рис. 3. Изменения поверхности разрушенного угля в зависимости от степени увлажнения
Выход фракций разрушенного взрывом угля из разных зон увлажнения
30
25
20
& 15
■а
ч 10-Н75
о ’
X
.о 5 ю
25
0
----------------------2178----------------
_______17,4 _______Г“_________________
13.17 Н 13,3 _______________
23,35
-66
30...20 20...10 10...3 3...2,5 2,5...2 2...1,5 1,5...1 < 1
□уголь из неувлажненной зоны □уголь из увлажненной зоны
крупность, мм
Последующее после взрыва (30 минут) орошение отбитого угля водным раствором ПАВ, привело к тому что концентрация СО не превышает ПДК.
Образование пыли, в том числе и мелкодисперсной, является процессом,
сопровождающим разрушение угля, как результат образования и развития трещин при приложении энергии, превышающей прочностные свойства. Количество энергии, затрачиваемой на разрушение, находится в прямой зависимости от показателей упругости среды, которые определяют поведение ударных и аккустических волйовррврошаемсускоаЕсивея, образующихся при разрушении, является одним из основных показателей сорбирования молекул ядовитых газов. Чем больше поверхность, тем больше количество газов может сорбироваться. Необходимо рассмотреть физико-механическую модель разрушения угля. При предлагаемой модели угольный кусок слагается элементарными частицами в виде кубиков с шероховатыми поверхностями.
Лабораторные исследования разрушения цов угля неувлажненных и увлажненных растворами ПАВ показали, что существенно уменьшается выход
мелких фракций, крупностью менее 3 мм. Выход фракции при разрушении образцов угля представлен на рис. 2.
Анализируя перераспределение выхода фракций разрушенного угля можно сделать вывод, что увеличивается выход крупных фракций (> 30 мм) с 3,2 до 42% и уменьшается выход мелких фракций (< 1,5 мм) с 99,05% до 23,25%.
Соответственно изменяется поверхность образцов угля при лабораторных и шахтных испытаниях. Анализ изменения поверхности разрушенного угля в зависимости от степени увлажнения представлен на рис. 3.
Суммарная площадь
шенного угля при анализе гранулометрического состава, составила для неувлажненного угля -2,15 м2, а для увлажненного раствором синтанола - 1,58 м2
(снижается в 1,3 раза). Поверхность мелких фракций разрушенного угля (< 1,5 мм) уменьшается с 1,49 м2 до 0,896 м2 (в 1,67 раза). Таким образом уменьшение общей площади поверхности увлажненного угля и площади поверхности мелких фракций угля приводит к снижению возможности сортирования ядовитых газов и соответственно выделения их в атмосферу во времени.
Эффект комплексной заблаговременной обработки краевой части угольного пласта в зоне производства взрывных работ дает возможность снижения выделения газов и пыли в рудничную атмосферу и препятствует созданию взрывоопасной ситуации в этой зоне (3). Наиболее рациональным подходом к проблеме очистки рудничной атмосферы от вредных продуктов взрывных работ является комплексный подход, заключающийся в последовательной гидрообработке как массива угля, подвергаемого взрыванию, так и отбитого угля, позволит достичь соблюдения санитарногигиенических норм ПДК вредных газов и пыли на наиболее опасных рабочих местах - зонах ведения взрывных работ, создаст безопасные условия труда для горнорабочих и даст определенный социальный эффект.
------------------------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Артамонов В.Н., Бонда-
ренко А.Ю. О возможности управления технологическими свойствами угля увлажнением краевой части пласта // Известия Донецкого горного института. - Донецк, ДонГТУ,
1995, №1. - С. 21-24.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Артамонов В.Н. - кандидат технических наук, Донецкий национальный технический университет, г. Донецк, Украина. Кузык И1.Н. - кандидат технических наук, Донецкий национальный технический университет, г. Донецк, Украина. Николаев Е.Б. - инженер, Донецкий национальный технический университет, г. Донецк, Украина.
Дынник И.В. - инженер, Донецкий национальный технический университет, г. Донецк, Украина.
сместителя и плоскостью пласта, расстояние от остановленного очистного забоя до плоскости сместителя непереходимого геологического нарушения [2].
Обработка статистических данных, маркшейдерской и геологической документации по геологическим нарушениям и возникшим в их районе эндогенным пожарам позволила установить характерную особенность ведения горных работ в условиях шахт Донецко-Макеевского района. Как правило, геологические нарушения с амплитудой смещения пласта до 2 м переходились горными работами. В тех же слу-
Таблица 1
РАСПРЕАЕЛЕНИЕ ИНТЕРВАЛЬНЫХ ВЕРОЯТНОСТЕЙ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АМПЛИТУАЫ СМЕШЕНИЯ ПЛАСТА ПО НОРМАЛИ
Амплитуда смещения пласта Н, м 0...0,4 0,4.0,8 0,8.1,2 1,2.1,6 1,6.2,0
Количество лавомесяцев N1 72 18 45 40 24
Количество пожаров п1 3 9 4 4 6
Статистическая вероятность Р1 0,042 0,076 0,089 0,100 0,250
Таблица 2
РАСПРЕАЕЛЕНИЕ ИНТЕРВАЛЬНЫХ ВЕРОЯТНОСТЕЙ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АМПЛИТУАЫ СМЕШЕНИЯ ПЛАСТА ПО ПРОСТИРАНИЮ
Амплитуда смещения пласта по простиранию И м 0.3 3.6 6.9 9.12 1-Н СЧ 1-Н 15.18 18.21
Количество лавомесяцев N1 128 155 29 23 10 8 5
Количество пожаров п1 2 9 3 4 3 2 1
Статистическая вероятность Pі 0,016 0,058 0,103 0,174 0,300 0,250 0,200
© Ю.В. Пулрик, 2003
УАК 622.822.3 Ю.В. Пулрик
ПРОГНОЗ ОПАСНОСТИ САМОВОЗГОРАНИЯ УГЛЯ В ЗОНАХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ
из причин возникновения эн-1ных пожаров, литературных источников показывает, что в зонах геологических нарушений влияют на возникновение эндогенных пожаров, помимо известных факторов [1] (мощность и угол падения пласта, химическая
активность, зольность пласта, марка угля, скорость подвигания очистного забоя), следующие дополнительные условия: амплитуды смещения пласта по нормали и простиранию, мощность пласта у границы плоскости сместителя, угол, образованный плоскостью
2. Морев АМ, Артамонов В.Н, Бондаренко А.Ю. Исследование влияния увлажнения краевой части пласта на газовый баланс выемочного участка // Известия Донецкого горного института. - Донецк, ДонГТУ, 1996, №4. - С. 50-53.
3. Артамонов В.Н, Кузык И.Н, Мартынова Е.А., Николаев Е.Б. О возможности управления условиями труда в очистных и подготовительных забоях в зонах ведения гидровоздействия // Горный информационно-аналитический бюллетень. - Москва, МГГУ, 2001, №10. - С. 119-121.
