ДонНТУ
RU
UA
EN
Магистры ДонНТУ| ДонНТУ |
RU |
UA |
EN |
Магистры ДонНТУ |
Борьба со взрывами угольной пыли – одна из актуальнейших проблем обеспечения безопасных условий труда горнорабочих в шахтах, разрабатывающих пласты, опасные по взрывам пыли. При неудовлетворительном состоянии средств пылевзрывозащиты даже локальные взрывы метана или взвешенной угольной пыли, возникшие в каком-либо месте горных выработок, способны распространяться на значительное расстояние. В последние годы в результате интенсификации угледобычи за счет технического перевооружения угольной промышленности и внедрения высокопроизводительных горных машин при усложняющихся горно-геологических и горнотехнических условиях, резко увеличились пылеобразование и газообильность шахт, что привело к повышенной опасности взрывов.
Целью работы является сделать анализ мероприятий по снижению запыленности воздуха, предупреждению и локализации взрывов угольной пыли в условиях шахты «Кураховская». Разработать более эффективные мероприятия по предупреждению и локализации взрывов угольной пыли как в забое, так и в остальных горных выработках.
Шахта «Кураховская» входит в состав ГП «Селидовуголь». Шахта заложена в 1939 году, введена в эксплуатацию в 1940 году.
Шахта добывает уголь марки Д и ДГ. Производственная мощность составляет 400 тыс. тонн в год.
Годовой план на 2009 год принят 250 тыс. тонн. Шахта «Кураховская» – не газовая. Шахта опасна по взрыву угольной пыли. Порядок отработки шахтного поля – нисходящий. Залегание пластов – пологое. Суммарный приток воды по шахте составляет – 800 м³/час. Угольные пласты в пределах шахтного поля не склонны к самовозгоранию.
Схема проветривания шахты – фланговая. Система проветривания – всасывающая.
Вскрытие шахтного поля шахты «Кураховская» произведено тремя наклонными стволами, пройденными по пласту I2' и двумя наклонными стволами, пройденными по пласту k8 (южное крыло шахты). По наклонным стволам в шахту подается свежая струя воздуха. Кроме наклонных выработок, шахтное поле вскрыто двумя вертикальными стволами – вертикальным вентиляционным стволом и шурфом № 1, предназначенными для выдачи из шахты исходящей струи воздуха. Кроме того, шурф №1 служит в качестве запасного выхода из шахты. Способ подготовки шахтного поля – панельный.
На шахте применяется система разработки – длинные столбы по простиранию пласта.
В настоящее время горные работы ведутся по пластам k8 и I2'. Очистные работы на шахте производятся с применением механизированного комплекса КД-90. Проведение подготовительных выработок осуществляется с применением проходческих комбайнов КСП-21 и КСП-22. На шахте используется колесный и конвейерный транспорт. Доставка людей, материалов и грузов осуществляется колесным транспортом. Транспортировка горной массы из 16 северной лавы пласта k8 осуществляется конвейером СП-250; по участковым конвейерным выработкам – СП-202, ленточными конвейерами 1Л-80; по общешахтным – ленточными конвейерами 1Л-100, 1Л-100У, 1Л-100К, 2ЛУ-100, 3Л-100У, 2ЛУ -120В.
Шахта «Кураховская» – не газовая, но опасна по взрыву угольной пыли и выделению диоксида углерода.
Шахта «Кураховская» ГП «Селидовуголь» опасная по взрывам угольной пыли. Шахта разрабатывает пласты К8- I2'.
Для снижения запыленности воздуха и предупреждения взрыва угольной пыли на шахте применяют следующие мероприятия: осланцевание горных выработок, орошение во всех местах пылеобразования в очистных и подготовительных забоях, на всех погрузочных и перегрузочных пунктах, мокрая уборка пыли, применение туманообразующих завес, обмывка горных выработок.
Согласно паспортам проведения 14 северного конвейерного штрека пласта I2' и 14 северного вентиляционного штрека пласта I2', представлены мероприятия, уменьшающие пылеобразование и ограждающие забои от взрыва пыли. К таким мероприятиям относятся:
а) орошение во всех местах пылеобразования в очистных и подготовительных забоях, на всех погрузочных и перегрузочных пунктах.
Орошение при работе комбайна 1К101У осуществляется оросительным устройством ТОС-100, поставляемым комплектно с комбайном. В систему ТОС-100 входят: емкость воды = 0,5-1,5 м³, фильтр ФШ-1М, дозатор смачивателя ДСУ-4, забойный водопровод ВЗ-32.
На шнеках и корпусе комбайна монтируются форсунки ПФ-1,6 и КФ-2,2 согласно требованиям «Правил эксплуатации комбайна 1К101У».
б) пылеподавление при выемке ниш.
Борьба с пылью при взрывных работах наряду с предупреждением взрыва угольной пыли, направлена на снижение пылеобразования и гашение пылевого облака в призабойном пространстве во избежание его распространения по горным выработкам.
Для уменьшения образования пыли, а также для пламягашения при взрывных работах применяется гидравлическая забойка шпуров с помощью полиэтиленовых ампул, заполненных водой. Перед производством взрывных работ в нишах, примыкающих к очистному забою, производится орошение забоя и 20 м прилегающих выработок водой с добавлением смачивателя, а также орошение отбитого угля, породы ручным оросителем РО-1, подсоединенным к противопожарно-оросительному ставу при помощи гибкого шланга диаметром 25 мм.
в) пылеподавление при проведении подготовительных выработок с помощью гидразабойки шпуров, смачиванием отбитой горной массы перед погрузкой на конвейер;
г) применение водяных завес при ведении БВР с использованием полиэтиленовых мешков с водой и для их взрывания «Угленит» 13 П;
д) пылеподавление при транспортировке угля;
Все места перегрузки угля с конвейера орошаются ручным оросительным устройством.
е) сланцевание горных выработок;
ж) смывание осевшей угольной пыли водой.
Расчет потребности инертной пыли по шахте «Кураховская» на 2010 г.
Расход инертной пыли для осланцевания горных выработок определяется по формуле («Инструкция по локализации взрывов угольной пыли») [7].
где: q – расход инертной пыли на осланцевание 1 п.м., кг/м;
N – норма осланцевания, %;
Согласно «Каталога шахтопластов по взрывчатым свойствам угольной пыли» для всех, разрабатываемых шахтой пластов принимаем 86 %. [5]
δотл – нижний придел взрывчатости отложившейся угольной пыли, г/м³ ;
S – площадь поперечного сечения в свету, м² (средневзвешенная).
Согласно «Каталога Шахтопластов…..»:
Для пласта К8 – 38 г/м³
Для пласта I2' – 39 г/м³. [5]
Для выработок по пласту К8
Для выработок по пласту I2'
Переодичность осланцевания и обмывки рассчитывается по формуле:
где: Т – периодичность проведения мероприятий по предупреждению взрывов угольной пыли, сут.;
К – коэффициент, характеризующий продолжительность защитного действия мероприятий: К=1 при обмывке и осланцевании («Каталог шахтопластов…..» таб.2);
К – коэффициент, учитывающий влияние содержания метана в атмосфере СН4 на снижение нижнего придела взрывчатости отложившейся пыли. Для не газовых шахт принимается равным 1.
δотл – нижний придел отложившейся угольной пыли, г/м³ («Каталога шахтопластов… по номограмме №1»);
Р – интенсивность пылеотложения, г/м³, сут. («Каталога шахтопластов…» таб.1).
Согласно таблице 3 «Каталога шахтопластов….» для выработок околоствольного двора без транспортировке угля, основных выработок со свежей струей воздуха без транспортировки угля принимается Р = 0,2 г/м³, сут; для основных выработок с исходящей струей воздуха, горизонтальных и наклонных выработок со свежей струей воздуха без транспортировки угля принимаем Р = 0,4 г/м³, сут. [5]
По пласту I2'
По пласту К8
| Наименование выработок | Длина выработки подлежащая осланцеванию | Среднее сечение выработки, м² | Переодичность осланцевания | Расход инертной пыли на 1 п.м выраб., кг. | Расход инертной пыли на однораз осланц., кг. | Расход инертной пыли на квартал, кг. | Расход инертной пыли на год, кг |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Вспомогательный ствол №1 пл. I2' | 1 802 | 8,2 | 1 раз в полугодие | 1,9 | 3 424 | – | 6 848 |
| Заезд вспомогательного ствола №1 пл. I2' на 4 северный откаточный штрек пл. I2' | 50 | 7,9 | 1 раз в полугодие | 1,8 | 92 | – | 184 |
| Заезд вспомогательного ствола №1 пл. I2' на 1 коренной штрек пл. I2' | 130 | 8,4 | 1 раз в полугодие | 1,9 | 255 | – | 560 |
| Заезд с главного ствола пл. на 1 коренной штрек пл. I2' | 20 | 7,5 | 1 раз в квартал | 1,7 | 35 | 35 | 70 |
| Вспомогательный ствол №2 пл. I2' | 1 800 | 8,5 | 1 раз в полугодие | 1,9 | 3 564 | – | 7 128 |
| Обходная горизонта – 920 м | 180 | 7,2 | 1 раз в полугодие | 1,6 | 302 | – | 604 |
| Сбойка гор.1100 | 20 | 6,8 | 1 раз в квартал | 1,5 | 38 | 38 | 152 |
| Камера 2ЛУ-120 | 40 | 7,4 | 1 раз в квартал | 1,7 | 69 | 69 | 138 |
| 1 коренной штрек пл.I2' | 1 192 | 9,2 | 1 раз в полугодие | 2,0 | 2 550 | – | 5 100 |
| Обходная гор.– 203 м | 310 | 7,3 | 1 раз в полугодие | 1,7 | 527 | – | 1 054 |
| Квершлаг склада ВМ г.– 203 м | 40 | 6,9 | 1 раз в полугодие | 1,1 | 46 | – | 92 |
| Склад ВМ г.– 203 м | 60 | 8,3 | 1 раз в полугодие | 1,9 | 116 | – | 232 |
| Сбойка г.– 295 м | 20 | 7,1 | 1 раз в полугодие | 1,6 | 33 | – | 66 |
| Ходок №1 улона №7 пл. I2' | 1 090 | 6,2 | 1 раз в полугодие | 1,4 | 1 570 | – | 3 140 |
| Ходок №2 уклона №7 пл. I2' | 1 220 | 6,3 | 1 раз в полугодие | 1,4 | 1 793 | – | 3 586 |
| 13 северный вентиляционный штрек пл. I2' | 135 | 8,5 | 1 раз в квартал | 1,9 | 267 | – | 534 |
| Заезд 13 конвейерного штрека пл. I2' | 85 | 8,2 | 1 раз в полугодие | 1,9 | 162 | – | 324 |
| Главный наклонный ствол пл. К8. | 1 560 | 7,2 | 1 раз в год | 1,7 | 2 620 | – | 2 620 |
| Вспомогательный наклонный ствол пл. К8 | 1 540 | 6,5 | 1 раз в год | 1,5 | 2 325 | – | 2 235 |
| Грузовой ходок СПУ | 783 | 8,2 | 1 раз в полугодие | 1,9 | 1 495 | – | 2 990 |
| Людской ходок СПУ | 595 | 10,5 | 1 раз в полугодие | 2,4 | 1 458 | – | 2 916 |
| Сбойка гор.– 470 м | 35 | 7,2 | 1 раз в квартал | 1,6 | 59 | 59 | 236 |
| Сбойка гор.– 415 м | 65 | 5,8 | 1 раз в квартал | 1,3 | 88 | 88 | 352 |
| 14 южный вентиляционный штрек пл. I2' | 850 | 9,2 | 1 раз в квартал | 2,1 | 1 785 | 1 785 | 7 140 |
| Ходок №1 9 южной лавы пл. К8 | 100 | 7,6 | 1 раз в квартал | 1,8 | 180 | 180 | 720 |
| Ходок №2 9 южной лавы пл. К8 | 100 | 7,6 | 1 раз в квартал | 1,8 | 180 | 180 | 720 |
| Всего | 49 831 |
| Наименование выработок | Среднее сечение выработки, м² | Количество заслонов шт. | Длина выработки, м | Расход инертной пыли на 1 заслон, кг. | Расход инертной пыли на выработку, кг. |
|---|---|---|---|---|---|
| Главный грузовой ствол пл. I2' | 8,4 | 5 | 1 972 | 3 360 | 16 800 |
| 1коренной штрек пл. I2' | 9,2 | 1 | 1 192 | 4 048 | 4 048 |
| Транспортная выработка гор.– 203 м | 8,3 | 2 | 740 | 3 320 | 6 640 |
| Склад ВМ гор.– 203 м | 8,3 | 2 | 60 | 3 320 | 6 640 |
| 11 северный откаточный штрек пл. I2' | 7,4 | 4 | 1 550 | 3 256 | 13 024 |
| 14 южный конвейерный штрек пл. I2' | 8,6 | 3 | 850 | 3 784 | 11 352 |
| 14 северный конвейерный штрек пл. I2' | 9,5 | 3 | 1 200 | 4 180 | 12 540 |
| 14 северный вентиляционный штрек пл. I2' | 9,6 | 3 | 1 200 | 4 224 | 12 672 |
| Всего | 83 716 |
Анализируя данные таблиц, мы видим, что есть нарушения Правил безопасности, так как сланцевые заслоны распологаются на большем расстоянии, чем необходимо (300 м). В конвейерных выработках сланцевые заслоны должны устанавливаться на расстоянии не более 300 м, в то время как на 14 северном конвейерном пласта l2', сланцевые заслоны устанавливаются на расстоянии 400 м, а в транспортной выработке горизонта – 203 м – сланцевые заслоны устанавливаются на расстоянии 370 м друг от друга. Установка заслонов на откаточных и вентиляционных штреках, должна так же производиться на расстоянии 300 м, но на 14 северном вентиляционном штреке пласта l2' они располагаются на расстоянии 400 м, что является грубым нарушением Правил безопасности. [4]
В настоящее время, в эксплуатации находится 21 сланцевых заслона по шахте, с общим количеством инертной пыли в заслонах 83,7 т. Для выработок подлежащих осланцеванию, необходимое количество инертной пыли составляет 49,8 т. На шахте, при замене инертной пыли в сланцевых заслонах, эту же пыль применяют для осланцовки выработок подлежащих осланцеванию, что является грубым нарушением требований Правил безопасности. Инертная пыль после уборки ее из заслонов непригодна для осланцевания, так как увлажнена и неспособна перейти во взвешенное состояние для создания невзрывчатой смеси с угольной пылью.
На шахте также применяют сланцевые или водяные заслоны из пленочных бесшовных сосудов (ПБС) для локализации возможных взрывов угольной пыли в проходимых тупиковых выработках. В таблице 3 приведены расходы инертной пыли или воды, а также количество заслонов ПБС в горных выработках шахты.
| Наименование выработок | Среднее сечение выработки, мм² | Количество заслонов шт. | Длина выработок, м | Расход инертной пыли на 1 заслон, кг. | Расход инертной пыли или воды на выработку, (кг), (л). | Примечание |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Северный полевой уклон | 7,4 | 2 | 595 | 3 256 | 6 512 | Установлен водяной |
| Наклонный квершлаг гор.- 400 м | 6,8 | 1 | 150 | 2 992 | 2 992 | Установлен водяной |
| Уклон №7 пл. I2' | 6,5 | 3 | 1 040 | 2 860 | 7 800 | Установлен водяной |
| Вентиляционный штрек 14 южной лавы пл. I2' | 9,6 | 3 | 1 050 | 4 224 | 12 672 | Установлен сланцевый |
| Конвейерный штрек 14 южной лавы пл. I2' | 9,8 | 3 | 1 050 | 4 360 | 13 080 | Установлен сланцевый |
| Вентиляционный штрек 14 северной лавы пл. I2' | 9,8 | 3 | 1 200 | 4 360 | 13 080 | Установлен сланцевый |
| Конвейерный штрек 14 северной лавы пл. I2' | 9,7 | 3 | 1 000 | 4 268 | 12 804 | Новый сланцевый |
| Породный ходок центрального уклона | 13,5 | 2 | 800 | 5 940 | 11 880 | Установлен водяной |
| 11 северный откаточный штрек пл. К8 | 7,4 | 4 | 1 550 | 3 256 | 13 024 | Установлен сланцевый |
| Всего | 24 | 93 844 | Установлен сланцевый |
Также одним из мероприятий по предупреждению взрыва угольной пыли является обмывка поверхности выработок от угольной пыли. На шахте она производится вручную при помощи шланга подсоединенного к пожарному крану. Обмывка осуществляется путем смыва пыли водой с кровли, боков выработки и доступных мест за затяжкой. Обмывка выработок производится на глаз, без добавки смачивателя и конкретно установленного расхода воды, что является нарушением Правил безопасности.
Мокрая уборка представляет собой туже самую обмывку выработок, но кроме того производится уборка накопленной угольной мелочи и пыли с почвы выработки.
Так же применяют туманообразующие завесы, которые служат для снижения запыленности воздуха. На шахте применяют по 2-е туманообразующих завесы на вентиляционном штреке 14 южной лавы пласта I2'. и вентиляционном штреке 16 северной лаве пласта К8. Применение туманообразующих завес очень эффективно, особенно для вентиляционных выработок с высокой интенсивностью пылеотложения. Данный способ основан на взаимодействии процессов накопления влаги на поверхности выработки, вследствии осаждения частиц тумана с одной стороны, и испарения влаги за счет теплового обмена с поверхности выработки – с другой.
Одним из наиболее эффективных средств локализации взрыва являются автоматические средства локализации взрывов угольной пыли, которые на шахте не применяются. Я считаю, что их нужно использовать, поскольку они являются более эффективными. Они способны локализовать вспышку пыли непосредственно в очаге на начальной стадии развития. Автоматические устройства, в отличие от пассивных заслонов, снабжаются независимым от внешних условий источником энергии, служащим для принудительного диспергирования и подачу в зону воспламенения взрывоподавляющего вещества по сигналу датчика, реагирующее на какое-либо физическое явление, сопровождающее вспышку (взрыв). Такие устройства, представляют собой функционирующие системы, срабатывающие при возникновении вспышки (взрыва) у потенциального источника воспламенения. Гашение пламени взрыва осуществляется значительно меньшим (по сравнению с пассивными заслонами) количеством гасящего материала. Они имеют относительно небольшие габариты и массу, что делает их сравнительно легко перемещаемыми по выработке по мере развития горных работ. При этом непременное условие для надежного гашения взрыва автоматическим заслоном – размещение датчика и взрывопадавляющего устройства относительно друг друга на некотором расстоянии, определяемом инерционностью датчика, а также временем формирования и существования взрывоподавляющей среды. [1]
Автоматические заслоны являются более рациональными, поскольку гашение пламени осуществляется значительно меньшим количеством гасящего материала.
Для предупреждения взрыва угольной пыли помимо мер, которые применяются на шахте, можно применять обмывку не только водой, но и с добавлением смачивающе-связывающих составов. Проведенные МакНИИ исследования различных нетоксичных и достаточно распространенных гигроскопических веществ показали, что лучшие из них хлориды цинка, кальция и магния. Но наиболее рационально будет использование хлорида кальция, поскольку он наиболее дешевый и наименее коррозиноактивный. [2]
Также для предупреждения взрывов эффективно будет применение ингибирующих добавок, которые еще кроме этого обрывают реакцию горения. Предпочтение я отдаю твердым ингибиторам, к которым относятся соли щелочных металлов.
В данной работе произведен анализ мероприятий по снижению запыленности воздуха, предупреждению и локализации взрывов угольной пыли, действующих на шахте «Кураховская» ГП «Селидовуголь». Установлены нарушения размещения сланцевых заслонов в горных выработках. Предложены более эффективные мероприятия по предупреждению и локализации взрывов угольной пыли на текущий и перспективный период:
а) применение автоматических средств локализации взрыва угольной пыли в местах интенсивного пылеотложения;
б) применение обмывки с добавлением смачивающе - связывающих составов;
в) использование ингибидирующих добавок.
На данный момент магистерская работа находится в стадии разрабоки, в январе 2011 года более подробную информацию можно получить у автора Сальковой Анны Юрьевны или у научного руководителя Стукало Виталия Антоновича.
Нецепляев М.И., Любимова А.И., Петрухин П.М., Плоскоголовый Е.П., Сургай Н.С., Борьба со взрывами угольной пыли в шахтах. – М.: «Недра», 1992, – 299 с.
Умнов А.Е., Голик А.С., Палеев Д.Ю., Шевцов Н.Р., Предупреждение и локализация взрывов в подземных условиях. – М.: «Недра», 1990. – 286 с.
Ищук И.Г., Поздняков Г.А., Средства комплексного обеспыливания горных предприятий. – М.: «Недра», 1990. – 253 с.
Нормативно-правовий акт охорони праці НПАОП 10.0-1.01-05 Правила безпеки у вугільних шахтах. – Е.: 2005, – 398 с.
Керівний нормативний документ. Збірник інструкцій до Правил безпеки у вугільних шахтах. – К.: 2003, Т1 – 479 с.
Марин С.В. Планирование развития горных работ при доработки запасов угля пласта k8 ГП «Селидовуголь» ОП «Кураховская» [Электронный ресурс] / Портал магистров ДонНТУ, http://www.masters.donntu.ru/2008/fgtu/marin/diss/index.htm
Нормативный документ. Инструкция по предупреждению и локализации взрывов угольной пыли . – К.: 1998, – 554 с.