CC BY
57
118
М.В.Чередниченко, В.А. Колмаков, А.В. Колмаков
ЭКОЛОГИЯ И ОХРАНА ТРУДА
УДК.622.411.
М.В.Чередниченко, В.А. Колмаков, А.В. Колмаков
РАЗРАБОТКА АЛЬТЕРНАТИВНОГО МЕТОДА КАТЕГОРИЙНОЙ ОЦЕНКИ ГАЗООПАСНОСТИ ШАХТ
Увеличение интенсивности добычи угля сопровождается ростом газообильности, повышением метаноопасности и ухудшением техникоэкономических условий работы шахты. Под газо-опасностью понимается повышенное загазирова-ние рудничной атмосферы, которое при определенных условиях создает удушливую или взрывчатую газовую смесь и приводит к тяжелым социальным и экономическим последствиям. Газоо-пасность характеризуется абсолютной, относительной газообильностью и концентрацией газа в рудничной атмосфере.
Существующий вклад в разработку вопросов связанных с метаноопасностью внесли ученые и специалисты академических, отраслевых , учебных и проектных институтов.
Исследованию вопроса связанного с метано-опасностью путем деления шахт на категории, в начале на три, позднее на четыре и пять, посвящены фундаментальные труды А .А. Скочинского, М. М. Протодьяконова, Г. Д. Лидина, В. Б.Комарова, Д. Ф. Борисова и др.
В настоящее время в нашей стране и в ряде зарубежных стран газоопасность шахт оценивают по величине категории, т.е. по количеству меатана выделяющегося на тонну суточной добычи угля.
Например, в СНГ все шахты делятся по метаноопасности и углекислотности на 5 категорий: четыре с интервалом в 5 м3/т, и опасные по внезапным выбросам угля и газа, по водороду на 4 категории с интервалом 7м3/т.
В КНР шахты по метаноопасности делятся на три категории: две с интервалом в 10 м3/т, и опасные по внезапным выбросам.
В Бельгии - на слабогазовые, газовые и под-вержанные внезапным выбросам.
Во Франции и США - на явно, слабо газовые и опасные по выбросам.
Кроме того, почти во всех случаях регламентируется допустимая концентрация газа в отдельных выработках.
Анализ показывает, что в нашей стране в качестве критерия газоопасности принята относительная газообильность. Такая оценка газоопасно-сти была приемлема при низкой относительной газообильности от 5 до 15 м3/т, однако за более чем 60 лет практически все шахты Российской
Федерации перешли в верхнюю категорию, и стали превышать ее в 10 раз и более. Одновременно возросла нагрузка на один очистной забой с 500т/сут., и в перспективе намечается довести ее до 30000 т/сут. Рост добычи угля повлек за собой соответствующее увеличение относительной газообильности шахт до 150 м3/т. Естественно, что существующая оценка газообильности шахт нуждается в замене.
Одним из главных факторов определяющих метаноопасность шахт является метанообиль-ность. В связи с двойственным понятием газо-обильности одни исследователи отдают предпочтение газообильности относительной, а другие -абсолютной.
есмотря на наличие разных точек зрения на газообильность, «Правилами безопасности в угольных шахтах» нормируется газообильность относительная. Дискуссия о том какую газообиль-ность следует считать для оценки газоопасности шахт ведется с самого начала введения этих понятий.
В результате исследований авторами данной работы удалось внести ясность в рассматриваемую проблему.
Установлено, что абсолютная газообильность добычных объектов при увеличении добычи угля нарастает по логарифмической зависимости, а относительная газообильность с ростом добычи уменьшается по гиперболической зависимости с наличием точки пересечения кривых характеризующей комплексную газообильность.
На основании проведенных исследований в условиях шахт Кузбасса разработан критерий оценки метаноопасности шахт по комплексной метаноопасноти для действующих, строящихся и проектируемых шахт.
Сущность метода оценки метаноопасности шахт по комплексной метанообильности состоит в том, что на основании замеров газодинамических параметров, компонентов шахтной атмосферы и интесивности добычи угля определяется оптимальная величина комплексной метанообильно-сти, с учетом которой обеспечивается газобез-опасность объекта.
Проведенные исследования позволили разработать методику оценки метаноопасности шахт,
Экология и охрана труда
119
которая включает:
- выбор потенциально опасного добычного объекта;
- одновременный замер концентрации метана, расхода воздуха, интенсивности добычи угля и определение абсолютной, относительной и комплексной метанообильности;
- определение пропускной способности объекта по метану;
- определение оптимальной величины комплексной метанообильности;
- составление математической модели комплексной метанообильности для решения задач по обепечению газобезопасных условий работ в добычных и не добычных объектах;
- определение величин комплексной метано-обильности и сравнение их с фактическими данными.
На основе установленного критерия осуществлено решение ряда важных практических задач:
- разработан новый способ определения допустимой нагрузки на добычную выработку;
- определены коэффициенты эффективности «дегазации атмосферы выработки» (абсолютной газообильности) и «дегазации угля» (относительной газообильности);
- предложено оценивать по критерию комплексной метаноопасности каждый потенциально опасный объект во времени и в пространстве, вне зависимости от регламентированной категории шахты по метану;
- предложено деление шахт на категории по оптимальной комплексной метанообильности;
- необходимым условием внедрения предложенного метода оценки метаноопасности шахт является контроль параметров проветривания: периодический (работниками ВГСЧ) ; систематический (работниками участка вентиляции и горного надзора) и непрерывный ( автоматическим средствами) концентрации метана, скорости движения, расхода воздуха в не добычных объектах. В добычных объектах дополнительно замеряется
добыча угля. Контроль производится во всех местах, где существует или ожидается повышенное содержание метана выше нормы. Контроль вентиляционных параметров производится в соответствии с Правилами безопасности в угольных шахтах; Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт и другими нормативными документами:
- рекомендуется осуществлять контроль параметров и компонентов вентиляционного потока непрерывно, периодически и систематически в местах возможного увеличения концентрации метана;
- предложено усилить контроль и ответственность для исключения возникновения тепловых импульсов, являющихся необходимым и достаточным условием, из трех, для возникновения взрыва.
Разработанный метод оценки метаноопасно-сти шахт, по комплексной метанообильности, удовлетворяет следующим основным требованиям производства:
- позволяет использовать известные приборы и оборудование для замера вентиляционных параметров, компонентов шахтной атмосферы и определения интенсивности добычи угля;
- не предусматривает специального обучения персонала для проведения замеров в шахте;
- не требует дополнительных сил, средств и затрат времени чтобы перейти на внедрение предложенного метода оценки метаноопасности газоопасных объектов;
- позволяет использовать счетновычислительную технику пр контроле метано-опасности объектов;
- обеспечивает получение более достоверных данных, повышающих газобезопасность работ в шахтах;
- позволяет осуществлять прогноз метано-опасности объектов, являясь динамическим, в отличии от известного статистического - по относительной и абсолютной метанообильности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Скочинский А.А. Рудничная вентиляция / А.А. Скочинский, В.Б. Комаров. - М.: Госгортехиздат, 1953,- 563с
2. Ушаков К.З. Аэрология горных предприятий: учебник, / К.З, Ушаков и др. - М.: Недра, 1987.- 421
с.
3. Колмакова М.В. Факторы, определяющие эффективность способов обеспечения газобезопасности шахт / М.В. Колмакова : сб. материалов, тр. 51 науч.конф. - Кемерово, 2006.- С.58-60
□ Авторы статьи:
Чередниченко Мария Владимировна канд.техн.наук, доцент каф. эроло-гии, охраны труда и природы, КузГТУ. Тел. 8-904-572-90-62
Колмаков Владислав Александрович, док. техн. наук, проф. каф. аэрологии, охраны труда и природы КузГТУ Тел. 8-950-587-09-39
Колмаков Анатолий Владиславович док.техн.наук., проф.МАНЭБ, техн.дир.комп.по кондиц.воздуха.
Тел. 8-3842-21-19-70
