CC BY
18
Анализ результатов опытно-промышленных испытаний показывает, что использование при бурении в качестве промывочной жидкости растворов ПС позволяет в несколько раз уменьшить запыленность шахтной атмосферы, улучшить гигиену и безопасность труда. Расчетные и опытные значения относительного снижения запыленности у, достаточно близки - расхождение не превышает 8%, что позволяет использовать критерий (уравнение 8) для априорной оценки эффективности поверхностно-активных сред для борьбы с пылью при бурении шпуров и скважин.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Инстружар4Я по контролю содержания пыли на предприятиях горнорудной и нерудной промышленности. - М.: Недра, 1981. - 227 с
2. Горюнов Ю.&., Перцов Н.В., Щукин ЕЛ- Эффект Ребиндера. - М.: Наука, 1966. - 178 с.
3. Латышев О.Г., Иванова С.С, Суворов Б.И. Влияние ПОВсрхностно-активных веществ на физические свойства горных пород //Изэ.вуэов. Горный журнал. - 1985. - N11 - С1-5.
4. Латышев О.Г., Иванова С.С., Каргапольцев М.М. Бурение шпуров и скважин с промывкой растворами поверхностно-активных веществ //Строительство шахт, рудников и подземных сооружений: Межвуз.науч.темат.сборник. - Свердловск: СГИ, 1990. - С44-49.
5. Протасов Ю.И. Теоретические основы механическою разрушения горных пород. - М.: Недра, 1985. - 242 с.
6. Смютин В-А., Сачков Аф. Обеспыливание атмосферы рудников. - М.: Металлургиздат, 1958. -213 с
УДК 622.82122
Э.Н.Мияьман
ПРОГНОЗ И ПРОФИЛАКТИКА ЭНДОГЕННОЙ ПОЖАРООПАСНОСТИ ВЫЕМОЧНЫХ ПОЛЕЙ ШАХТ ЧЕЛЯБИНСКОГО УГОЛЬНОГО БАССЕЙНА
Установление эндогенной пожароопасности выемочных полей в период их проектирования, а также в процессе разработки позволяет обоснованно подходить к выбору способов предупреждения пожаров на пластах угля, склонного к самовозгоранию, повышать эффективность контрольно-наблюдательной службы, сокращать затраты на пожарно-прэфилактичесхие работы за счет дифференцированного подхода к их проведению.
В свете современных научных представлений пожарная профилактика должна рассматриваться в комплексе с технологией выемки угля как элемент ведения горных работ. Поскольку самовозгорание есть сложный физико-химический процесс, происходящий в определенной производственной обстановке, выбор эффективных мер и успешность их выполнения для локализации этого явления в значительной степени зависят от характера развития окислительных процессов в данных конкретных горно-геологических условиях.
Учитывая высокую пожароопасность угольных пластов бассейна и недостаточную эффективность затрат на профилактику эндогенных пожаров, вопрос прогноза пожароопасности выемочных полей и дальнейшее совершенствование методов пожарной профилактики являются актуальными. ^
Идея работы состоит в том, что прогноз эндогенной пожароопасности выполнен на основе /становления зависимости совокупного влияния горно-геологических факторов на вероятность
143
возникновения эндогенного пожара.
Для изучения вероятности возникновения эндогенных пожаров был проанализировал статистический материал, собранный за период 1980-1989 гг. и включающий горно] гсологические и горно-технические факторы 686 отработанных очистных забоев на вссжЗ шахтах Челябинского бассейна.
Разработка прогноза эндогенной пожароопасности выполнялась по методике, предложенной сотрудниками Восточного отделения ВН И И ГД совместное КузП И и штабом В ГСМ Кузбасса [2,5].
Положенный в основу методики алгоритм учитывал два типа выемочных полей -непожарных и с признаками пожара, при этом каждое поле описывалось многомерньив вектором К, координатами которого были значения горно-технических и горно-геологических факторов, имеющие разную размерность.
При разрабогке прошоза эндогенной пожароопасности учитывались следующие факторьс мощность пластов, номер отрабатываемого слоя, глубина отработки, угол падения, длина лавы, скорость подвигания, эксплуатационные потери угля в лаве, уклонные и брсмсберговые поля, газообильность выемочного поля, количество воздуха по лаве, общешахтная депрессия, способы проветривания, константа скорости сорбции, температурный коэффициент.
Поле считалось «пожарным», если в нем был пожар как при выемке угля, так и после изоляции. Из всех исследуемых выемочных полей 161 было отнесено к пожарным.
Перевод разномерных координат к безразмерным можно проследить на примере фактора «мощность пласта». Весь объем статистической выборки из 686 полей делится на 4 части: первая - лавы, мощность пласта которых до 2 м, вторая - от 2,0 до 2,5 м, третья - от 2,5 до 3 м v. четвертая - больше 3 м, В первую часть выборки попали 381 лава, из которых 29 были пожарными, во вторую - 151, в том числе 38 пожарных, в третью часть - 49, пожарных - 15 лав и в четвертую - 105 лав, 79 - пожарных. В интервале мощности до 2 м частота возникновения пожаров будет 29: 381=0,076, в интервале от 2,0 до 2,5 м частота возникновения пожаров равняется 38: 151=0,252, в интервале от 2,5 м до 3 м частота возникновения пожаров 15:49=0,006, в интервале мощности больше 3 м частота возникновения пожаров 79:105=0,752.
Выполненные по учтенным факторам расчеты приведены ниже:
1. Мощность пласта, м Р, 7. Уклонные и Р
До 2 0,076 брсмсберговые поля
2.0-2,5 0.252 Уклонные 0.247
2.5-3,0 0,306 Брсмсберговые 0,149
Более 3,0 0,752 8. Константа скорости Р
сорбции
2. Глубина отработки, м Р Менее 0,05 0.0333
До 250 0.254 Более 0.05 0.348
250-300 0.280
300-350 0,177 9. Температурный Р
350-400 0,219 коэффициент
Более 400 0.206 Менее 0.005 0,167
Более 0,005 0.364
3. Скорость подвигания. ' ' Р 10. Эксплуатационные
м/мес. потери в лаве.% Р
До 10 0.385 До 10 0.193
10-20 0.245 10-20 0,270
20-30 0.286 20-30 0.417
30-40 0,237 Более 30 0,219
Более 40 0,151
4. Длина лавы, м Р И. Обшешахтная Р
50-100 0.360 депрессия, мм
100-150 0.180 До 100 0,230
Более 150 0,110 100-200 0,221
Более 200 0.267
ЖНЫЙ СЛОЙ Рт
Первый О Л 23
Второй 0,351
Третий 0,675-
Четвертый 0,706
ГЪггый 0,706
. У юл падения, град- Рт
0-18 0,265
18-35 0,218
Более 35 0,157
12. Способы Р
»
проветривания
Нагнетательный 0,092 Нагнетательно-
всасываюхций 0,299
Всасывающий 0,463
13. Количество воздуха Рт по лавс.м'/мин.
. Ло 300 0,211
300-400 0,329
Более 400 0,165
14. Газообильностъ выемочного поля,
м'/мин. Рг
Менее 1.0 0315
1,0-2,0 0,179
Более 2,0 0,089
ыми методами математической статистики определены значимость каждого фактора, деление полей в интервалах изменения безразмерной координаты, найдена теоретическая ость, теснота связей между теоретическими и эмпирическими изменениями вероятнос-и построен график зависимости частоты возникновения пожара от величины безразмерной динаты X (см.рисунокЛ.
X определяется по
Безразмерная координата формуле
п
Х=0/Д)1Р, 1
(1)
г^е п - количество учтенных факторов, Р( - частоты возникновения пожара по каждому фактору.
По графику (см.рисунок) определяют вероятность возникновения эндогенного пожара в выемочном золе.
Выемочные поля всех шахт Чедябк некого бассейна на основе анализа фактической эндогенной пожароопасное™ и расчетов разделены на три категории (табл.1).
Зависимость вероятности возникновения эндогенного пожара в выемочном поле от величины безразмерного вектора
Таблица 1
Категория поля по степени эндогенной пожароопасности
Шагя Ьсроггностк аояоисноьемня пожа ре
1 (малоопасмо) 2 (опасно) 3 ( особоопасисЛ
Красная Горнячка Мен« 0,036 Более 0,036 т
Центральная Менее 0.065 Более 0.065 -
Капитальная Мен« 0.095 Более 0,095 -
Комсомольская Менее 0.045 Более 0.045 -
Подоэерная Менге 0,105 Более 0,105 -
Октябрьская Менее 0.050 0,50-0,125 Более 0.125
Калачевская Менее 0,035 0,095-0,375 ' Более 0.375
Коркинсхая Менее 0.225 0.225-0.355 Более 0.355
Батуринсхая Менее 0,210 0.210-0,535 Более 0.535
Восточная Менее 0,205 0.205-0,625 Более 0.625
Куллярская Менее 0.100 0.100-0.465 Бол« 0.465
Зная вероятность возникновения пожара (Р) по табл.2 устанавливают кате выемочного поля и намечают меры профилактики.
Пример определения категории эндогенной пожароопасности:
На шахте «Октябрьская» по пласту VII готовится лава 102. Характеристика: моцрюстъ пласта 1,3 м; вынимаемый слой - первый; глубина горных работ - 1 м; угол падения пласта 15 градусов; длина лавы - 120 м; скорость псдвигания -40 м/ эксплуатационные потери - 21,3%; газообильность выемочного поля - 0,61 м3/мин; 6рем: говое поле; количество воздуха по лаве - 260 м'/мин; общешахтная депрессия -100 мм; сп проветривания - нагнетательный; константа скорости сорбции -.0,071; температурный к циент - 0,0056.
Частоты возникновения пожаров по каждому из 14 факторов (см.выше) равны:
0,076; 0,123; 0,254; 0,265; 0,180; 0,237; 0,417; 0,149; 0,315; 0,211; 0,230; 0,092; 0,348; 0.
По формуле определяем величину безразмерного вектора X:
14
Х= (1/14) 1Р=0,233 . (2)
1
По графику (см.рисунок) определяем теоретическую вероятность возникновения энд ного пожара, которая для этой лавы равна 0,163. Следовательно, выемочное поле лавы 1С1 относится по табл.2 к особоопасному.
В случае отсутствия каких-либо факторов знаменатель в формуле (2) уменьшается на количество.
Проектирование профилактических мероприятий, обязательных при отработке вы ных полей, является следствием прогноза их эндогенной пожароопасности.
Анализ причин возникновения эндогенных пожаров и способов тушения поз разработать меры их профилактики в зависимости от степени пожароопасности отрабаты емых шахтопластов с учетом уплотнения и слеживаемости обрушенных пород в выра пространстве (табл.2).
Таблица
Рекомендуемые меры профилактики в зависимости от степени эндогенной пожароопасности отрабатыяаемых шахтопластов
Меры профнлактнхи Степень ж* отеки о* псжароопьсхостн
1 (мдлоогаою) 2 (опасной 3 (оссбоогаою)
1. Занливлние Контурное заиливание Рекомендуете* по Рекомендуется по
выработанного выработки, вприсеч- контуру и по ПЛО* контуру и по пло-
пространства ку к которой будет щади одновремен- щади одновремен-
и объем про- нарезаться следую- но с ведением но с ведением
филактических работ щий выемочных блок очистных работ очистных работ
- при слоевой Объем пульпы - Объем пульпы 5%
выемке 3% от объемл от объема выну-
угла вынутого угля того угля
При отработке
пласта по паде-
нию на штреках
возводятся барьер-
ные перемычхи
через 40 м.
Объем пульпы хлл заиливания монтажных и демон-
тажных камер определяется из расчета 10-15% от
объема вынутого угля
- при выемке Б соответствии с разделом 2,6.1 Инструкция по пре-
однослойного пласта предутгоеждени» и тлгшению пожаров в шахтах Челя-
бинского бассейна
Меры гфофчлактихм
_Продолжение таблицы 2
Степень эндогенной пожароопасностч
1 Использование азота
5- Изоляция отработанных
4 Прил»ене-тве гелеобра-урощнх растворю», зея и различных аятипирогенов
5 Применение нисходящей схемы зроветривания очистного забоя
6. Контрольно-измерительная служба
7. Контроль за динамикой самонагревания
8. Применение повторно используемой выработки в выработанном пространстве
9. Проведение присечных выработок на границах смежных отработанных участков
10. Изоляция очистных забоев после окончания в них добычных работ на БВР
11. Изоляция
1 (малоопасно)
И золяционными перемычками; при бссцеликовой схеме отработки перемычки заиливать
Допускается
2 (опасяо)
И золяци о нны м и перемычками с подыливанием на них или двойными перемычками с заиливанием между ними
3 (особоопаочо)
В разовом порядке, в наболев вероятные места возможного самовозгорания
Двумя перемычками с заиливанием между ними и с подыливанием первой из них на все сечение перемычки
По решению комиссии при рассмотрении плана профилактических работ
Допускается
Запрещается
В соответствии с разделом п.2.4 Инструкции по предупреждению и тушению пожаров в шахтах Челябинского бассейна .
Повторный анализ проб воздуха на СО с учетом фоновой концентрации окиси углерода
Определение уровня текущей эндогенной пожароо-пасности по изменению давления и влажности воздуха
Применяется при отработке однослойных пластов по проектам. утвержденным техническим директором производственного объединения
Не применять
В любое время после изоляции смежного отработанного участка
Месяц
2 месяца
После отработки смежного столба через 3 мес, но не ранее 1-2 мес после юоляцим
После отработки столба через 6 мое.
При оставлении целиков 2-3 между присечной выработкой и отработанным смежным столбом рекомендуется бурение шпуров-скважин и подача заиловоч-ной пульпы для заполнения пустот выработанного пространства и спуска воды
10 дней
1 месяц
10 дней
1 месяц
Окончание таблицы 2
Меры профилактики Степей* энлогекной пожароола^хостм
1 (*олооп»смо) 2 (опасно) 3 ( особое на см о)
и демонтаж оборудования из очистных забоев, оборудованных механизированными комплексами
12. Срок возведения изоляционных сооружений при пересечении старых погашенных выработок, кроме участков выработок, отработанных очистными забоями В течение месяца Не позднее 15 дней Не позднее 15 дней
13. Температурный контроль в местах геологических нарушений Установка термодатчиков в местах нарушений. Замер температуры 1 раз в декаду Установка термодатчиков в местах нарушений. Замер температуры 1 раз в неделю
14. Состояние постоянных перемычек, изолирующих выработанное пространство Должны быть подылены Должны быть подылены
15. Пожаробезопасные значения скорости поджигания очистного забоя при возвратно-точной схеме провен трива!гия (пологое или на кдонное залегание) В 1 слое не менее 18 м 22 м/мес. /мес, в последующих - не менее
Для прогноза эндогенной пожароопасности следует учитывать физико-химические свойства углей (табл.3), определенные по общеизвестным методикам [1,3.4]
Таблица 3
физико-химические характеристики углей Челябинского бассейна
Шахта Пласт Влаж- Золь- Критичес- Приролна« Константа Инхуед^мом- - Температур-
ность, ность. кая тем- газонос- скорости ньгй период. ный коэффи-
% А'.% пературе . ность^. сорбуии суг. циент Е.
т-с. мл/г ** мл/г.чтр.
1 1 Ч 6 8 У
Коркинская "1одчумляк- 8.9 31,0 57 0.582 0,072 21 0.0060
ский
Комсомоль- ж-з 9Д 60.2 60 0.180 0.057 27 О.ООЗЗ
схая 1А
1 12,9 24.2 51 0,37 0.13 19 0.0072
Ж-1 12,7 49.4 58 0,50 0.09 42 0.0062
Ж-2
Красная 1 7.7 41,8 55 0.940 0,070 19 0,0046
Горнячка II 0.0073
Капитальная 1 12,8 24.1 50 0,37 0.13 19
Е4 13.6 55.0 53 0.06 0.105 19 0.0062
Ж-1 12,7 49.5 68 0.50 0.09 42 0.0062
Ж-2
Ж-З 9.3 59.8 60 0.180 0.056 27 О.ООЗЗ
Октябрыэсад XII 13.4 22 60 0.400 0.087 27 0.0040
УН 10.9 373 67 0,117 0.071 16 0,0056
Окончание таблицы 3
Еахт* Пласт Влаж- Золь- Критичес- Природная Константа Имхубацион- Температур-
ность. ность, кая тем- гаэонос- скорости ный период. ный коэффи-
% А'.% пературе ностуМ, сорбции сут. циент Е.
РС мл/г И,, мл/г.ч-гр.
Центра- И в/п-
льная 1 слой 9.1 23,1 60 0,130 0,048 26 0,0056
1Ж-
1 слой 13,4 22,1 я 0,316 0,102 23 0,0065
1 Ж в/п 11.5 32,4 66 0,405 0,030 30 0.0064
Калачеэ- V 16,7 42 67 0,092 0,128 16 0.0044
ОГЯ1 Восточная Вос.-Батур.
ниж. 9,2 9,18 60 0,995 0,084 20 0,0066
Бвтурин- Вос.Батури-
асая нский 8.3 6.8 62 0,540 0,0085 15 0,0062
Куллярская Кр.средний 14,4 52,7 55 0,010 0,120 23 0,0060
13,3 65,9 70 0,008 0.195 10 0,0012
По результатам исследований для условий Челябинского бассейна разработано руководство по прогнозу эндогенной пожароопасности выемочных пэлей, использование которого в практике х*ахт позволило обосновать способы предупреждения эндогенных пожаров, повысить эффективность контрольно-наблюдательной службы, сократить затраты на проведение пожарно-лрофилактических работ за счет дифференцированного подхода к их проведению, стабилизировать уровень возникновения эндогенных пожаров при постоянном ухудшении горно-геологических условий разработки пластов угля на глубине 400-600 м.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. А.с. N730972 '(СССР). Способ оценки склонности угля к самовозгоранию /Е-П.Глузберг, Н.Ф.Грощенков. - Опубл. в БИ 1980, N76.
2. Игишев В.Г. Борьба с самовозгоранием угля в шахтах. - М.: Недра, 1987. - С28-36.
3. Инкубационный период самовозгорания углей /Альперович В.Я., Чунту Г.И., Пашковский П.С и др.//Безопасность труда в промышленности, - 1973. - N9. - С.43-44.
4. Методическое руководство по прогнозу самовозгорания угольных пластов в зависимости от их газоносности. - М.: ИГД им.Скоч-инского, 1976.
5. Руководство по прогнозу эндогенной пожароопасности выемочных полей шахт Про-копьевского - Киселевского района Кузбасса /ВНИИГД -Ленинск-Кузнецкий, 1974.
УДК 622.619:622.807
Г.А.Круглов, Е.С.Круглова (НИИОГР)
ПРИМЕНЕНИЕ ВОЗДУШНЫХ И ВОДОВОЗДУИ1НЫХ ЗАВЕС В СИСТЕМАХ ОБЕСПЫЛИВАНИЯ
Воздушные завесы очень давно применяются в вентиляционной практике. Их устраивают у ворот, чтобы предупредить выхолаживание помещений з холодное время года; у промышленных печей, работающих с избыточным давлением, чтобы отклонить от рабочего места горячий поток, вырывающийся из печи; у разного рода объектов, чтобы не допустить распространения выделяющихся паров и газов по всему помещению, а удалить их более коротким путем (сдувал
