ДонНТУ
RU
UA
EN
Магістри ДонНТУ| ДонНТУ |
RU |
UA |
EN |
Магістри ДонНТУ |
Боротьба з вибухами вугільного пилу – одна з актуальних проблем забезпечення безпечних умов праці гірників у шахтах, розробляючих пласти, небезпечні по вибухах пилу. При незадовільному стані засобів пиловибухозахисту навіть локальні вибухи метану або зваженого вугільного пилу, що виникли в будь-якому місці гірничих виробок, здатні поширюватися на значну відстань. Останніми роками в результаті інтенсифікації вуглевидобування за рахунок технічного переозброєння вугільної промисловості і впровадження високопродуктивних гірничих машин за горно-геологічних і гірничотехнічних умов, що ускладнюються, різко збільшилися пилоутворення і газоносність шахт, що призвело до підвищеної небезпеки.
Метою роботи є зробити аналіз заходів, щодо зниження запиленості повітря, попередження та локалізації вибухів вугільного пилу в умовах шахти «Курахівська». Розробити ефективніші заходи по попередженню та локалізації вибухів вугільного пилу як в забої, так і в інших гірничих виробках.
Шахта «Курахівска» входить до складу Державного підприємства «Селидоввугілля». Шахта закладена в 1939 році, введена в експлуатацію в 1940 році.
Шахта добуває вугілля марки Д і ДГ. Виробнича потужність шахти складає 400 тис. тонн на рік.
Річний план на 2009 рік прийнятий 250 тис. тонн. Шахта «Курахівска» – не газована. Шахта небезпечна по вибуху вугільного пилу. Спосіб підготовки шахтного поля – панельний. Порядок відпрацювання - спадний. Залягання пластів – положисте. Сумарний приплив води по шахті складає – 800м³/годину. Вугільні пласти в межах шахтного поля не схильні до самозаймання.
Схема провітрювання шахти – флангова.
Система провітрювання – всмоктуюча.
Розтин шахтного поля шахти «Курахівска» зроблений трьома похилими стволами, пройденими по пласту I2' і двома похилими стволами, пройденими по пласту k8 (південне крило шахти). По похилих стволах в шахту подається свіжий струмінь повітря. Окрім похилих виробок, шахтне поле розкрите двома вертикальними – вертикальним вентиляційним стволом та шурфом № 1, призначеними для видачі з шахти витікаючого струменя повітря. Крім того, шурф №1 служить в якості запасного виходу з шахти. Спосіб підготовки шахтного поля – панельний.
На шахті застосовується система розробки – довгі стволи по простяганню пласта.
Нині гірничі роботи ведуться по пластах k8 і I2' . Очисні роботи на шахті робляться із застосуванням механізованого комплексу КД-90. Проведення підготовчих виробок здійснюються із застосуванням прохідницьких комбайнів КСП-21 і КСП-22. На шахті використовується колісний і конвеєрний транспорт. Доставка людей, матеріалів і вантажів здійснюється колісним транспортом. Транспортування гірничої маси з 16 північної лави пласта k8 здійснюється конвеєром СП-250; по дільничних конвеєрних виробках – СП-202, стрічковими конвеєрами 1Л-80; по загальношахтним – стрічковими конвеєрами 1Л-100, 1Л-100У, 1Л-100К, 2ЛУ-100, 3Л-100У, 2ЛУ -120В.
Шахта «Курахівска» – не газова, але небезпечна по вибуху вугільного пилу і виділенню діоксиду вуглецю.
Шахта «Курахівска» ДП «Селидоввугілля» небезпечна по вибуху вугільного пилу. Шахта розробляє пласти К8– I2'.
Для зниження запиленості повітря та попередженню вибуху вугільного пилу на шахті застосовують наступні заходи:
– осланцювання гірничих виробок;
– зрошування в усіх місцях пилоутворення в очисних і підготовчих забоях, на усіх навантажувальних і перевантажувальних пунктах;
– мокре прибирання пилу;
– застосування туманоутворюючих завіс;
– обмивання гірничих виробок.
Згідно з паспортами проведення 14 північного конвеєрного штреку пласта I2' і 14 північного вентиляційного штреку пласта I2', представлені заходи, що зменшують пилоутворення у забої та захищають від вибуху пилу. До таких заходів відносять:
а) зрошування в усіх місцях пилеутворення в очисних і підготовчих забоях, на усіх навантажувальних і перевантажувальних пунктах.
Зрошування при роботі комбайна 1К101У здійснюється зрошувальним пристроєм ТОС-100, що поставляється комплектно з комбайном. В систему ТОС-100 входять: місткість води = 0,5–1,5 м³, фільтр ФШ-1М, дозатор змочувача ДСУ-4, забійний водопровід ВЗ-32.
На шнеках і корпусі комбайна монтуються форсунки ПФ-1,6 і КФ-2,2 згідно з вимогами «Правил експлуатації комбайна 1К 101У».
б) пилеподавлення при виїмці ніш.
Боротьба з пилом при вибухових роботах поряд із запобіганням вибуху вугільного пилу, спрямована на зниження пилоутворення і гасіння пилової хмари в призабійному просторі, щоб уникнути його поширення по гірничих виробках.
Для зменшення утворення пилу, а також для гасіння полум'я при вибухових роботах застосовується гідравлічна гатка шпурів за допомогою поліетиленових ампул, заповнених водою. Перед виробництвом вибухових робіт в нішах, що примикають до очисного забою, робиться зрошування забою і 20 м прилеглих виробок водою з додаванням змочувача, а також зрошування відбитого вугілля, породи ручним зрошувачем РО-1, приєднаним до протипожежно-зрошувального ставу за допомогою гнучкого шланга діаметром 25 мм.
в) пилеподавлення при проведенні підготовчих виробок за допомогою гідрозабійки шпурів, змочуванням відбитої гірничої маси перед завантаженням на конвеєр;
г) застосування водяних завіс при проведенні БВР з використанням поліетиленових мішків з водою і для їх підривання «Вугленіт» 13П;
д) пилеподавлення при транспортуванні вугілля;
Усі місця перевантаження вугілля з конвеєра зрошуються ручним зрошувальним пристроєм.
є) сланцювання гірничих виробок;
ж) змивання вугільного пилу, що осів, водою.
Розрахунок потреб інертного пилу по шахті «Курахівска» на 2010 р.
Витрати інертного пилу для осланцювання гірничих виробок визначаються по формулі («Інструкція по локалізації вибухів вугільного пилу»). [7]
де: q – витрата інертного пилу на осланцювання 1 п.м., кг/м;
N – норма осланцювання,% ;
Згідно «Каталогу шахтопластів за вибуховими властивостями вугільного пилу» для усіх, пластів, що розробляються шахтою, приймаємо 86 %.
δотл – нижня прибудова вибуховості вугільного пилу, що відклався, г/м³
S – площа поперечного перерізу у світлу, м² ;
Згідно «Каталогу Шахтопластів…..»:
Для пласта К8 – 38 г/м³
Для пласта I2' – 39 г/м³. [5]
Для виробок по пласту К8
Для виробок по пласту I2'
Періодичність осланцювання і обмивання розраховуємо по формулі:
де: Т – періодичність проведення заходів по попередженню вибухів вугільного пилу, доб.
До – коефіцієнт, що характеризує тривалість захисної дії заходів: До=1 при обмиванні і осланцюванні («Каталог шахтопластів…..» таб.2).
До – коефіцієнт, що враховує вплив змісту метану в атмосфері СН4 на зниження нижньої прибудови вибуховості пилу, що відклався.
Для не газових шахт приймається рівним 1.
δотл – нижня прибудова вугільного пилу, що відклався, г/м³ («Каталогу шахтопластів… по номограмі №1»). [5]
Р – інтенсивність пиловідкладання, г/м³, доб. («Каталогу шахтопластов...» табл.1)
Згідно з таблицею 3 «Каталога шахтопластів…» для виробок околоствольного двору без транспортуванню вугілля, основних виробок зі свіжим струменем повітря, без транспортування вугілля приймається Р = 0,2 г/м³, доб; для основних виробок з витікаючим струменем повітря, горизонтальних і похилих виробок зі свіжим струменем повітря без транспортування вугілля приймаємо Р = 0,4 г/м³, сут. [5]
По пласту I2'
По пласту К8
| Найменування виробок | Довжина виробки, яка підлягає осланцюванню | Середній переріз виробок, м² | Періодичність осланцювання | Витрата інертного пилу на 1 п.м вироб., кг. | Витрата інертного пилу на одноразове осланцювання, кг | Витрата інертного пилу на квартал, кг. | Витрата інертного пилу на рік, кг. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Допоміжний ствол №1 пласта I2' | 1 802 | 8,2 | 1 раз в півріччя | 1,9 | 3 424 | – | 6 848 |
| Заїзд допоміжного ствола №1 пласта I2' на 4 північний відкочувальний штрек пласта I2' | 50 | 7,9 | 1 раз в півріччя | 1,8 | 92 | – | 184 |
| Заїзд допоміжного ствола №1 пласта I2' на 1 корінний штрек пласта I2' | 130 | 8,4 | 1 раз в півріччя | 1,9 | 255 | – | 560 |
| Заїзд з головного ствола пласта на 1 корінний штрек пласта I2' | 20 | 7,5 | 1 раз на квартал | 1,7 | 35 | 35 | 70 |
| Допоміжний ствол №2 пласта I2' | 1 800 | 8,5 | 1 раз в півріччя | 1,9 | 3 564 | – | 7 128 |
| Обхідна горизонту – 920 м | 180 | 7,2 | 1 раз в півріччя | 1,6 | 302 | – | 604 |
| Сбойка горизонту 1100 | 20 | 6,8 | 1 раз на квартал | 1,5 | 38 | 38 | 152 |
| Камера 2ЛУ – 120 | 40 | 7,4 | 1 раз на квартал | 1,7 | 69 | 69 | 138 |
| 1 корінний штрек пласта I2' | 1 192 | 9,2 | 1 раз в півріччя | 2,0 | 2 550 | – | 5 100 |
| Обхідна горизонта – 203 м | 310 | 7,3 | 1 раз в півріччя | 1,7 | 527 | – | 1 054 |
| Квершлаг складу ВМ г.– 203 м | 40 | 6,9 | 1 раз в півріччя | 1,1 | 46 | – | 92 |
| Склад ВМ г.– 203м | 60 | 8,3 | 1 раз в півріччя | 1,9 | 116 | – | 232 |
| Сбойка горизонта – 295м | 20 | 7,1 | 1 раз в півріччя | 1,6 | 33 | – | 66 |
| Ходок №1 уклона №7 пласта I2' | 1 090 | 6,2 | 1 раз в півріччя | 1,4 | 1 570 | – | 3 140 |
| Ходок №2 уклона №7 пласта I2' | 1 220 | 6,3 | 1 раз в півріччя | 1,4 | 1 793 | – | 3 586 |
| 13 північний вентиляційний штрек пласта I2' | 135 | 8,5 | 1 раз на квартал | 1,9 | 267 | – | 534 |
| Заїзд 13 конвеєрного штреку пласта I2' | 85 | 8,2 | 1 раз в півріччя | 1,9 | 162 | – | 324 |
| Головний похилий ствол пласта К8. | 1 560 | 7,2 | 1 раз на рік | 1,7 | 2 620 | – | 2 620 |
| Допоміжний похилий ствол пласта К8 | 1 540 | 6,5 | 1 раз на рік | 1,5 | 2 325 | – | 2 235 |
| Вантажний ходок СПУ | 783 | 8,2 | 1 раз в півріччя | 1,9 | 1 495 | – | 2 990 |
| Людський ходок СПУ | 595 | 10,5 | 1 раз в півріччя | 2,4 | 1 458 | – | 2 916 |
| Сбойка горизонта – 470 м | 35 | 7,2 | 1 раз на квартал | 1,6 | 59 | 59 | 236 |
| Сбойка горизонта – 415 м | 65 | 5,8 | 1 раз на квартал | 1,3 | 88 | 88 | 352 |
| 14 південний вентиляційний штрек пласта I2' | 850 | 9,2 | 1 раз на квартал | 2,1 | 1 785 | 1 785 | 7 140 |
| Ходок №1 9 південної лави пласта К8 | 100 | 7,6 | 1 раз в квартал | 1,8 | 180 | 180 | 720 |
| Ходок №2 9 південної лави пласта К8 | 100 | 7,6 | 1 раз на квартал | 1,8 | 180 | 180 | 720 |
| Всього | 49 831 |
| Найменування виробок | Середній переріз виробок, м² | Кількість заслонів, шт. | Довжина виробки, м | Витрата інертного пилу на 1 заслон, кг | Витрата інертного пилу на виробку, кг |
|---|---|---|---|---|---|
| Головний вантажний ствол пласта I2' | 8,4 | 5 | 1 972 | 3 360 | 16 800 |
| 1коренной штрек пласта I2' | 9,2 | 1 | 1 192 | 4 048 | 4 048 |
| Транспортна виробка горизонту – 203 м | 8,3 | 2 | 740 | 3 320 | 6 640 |
| Склад ВМ горизонту – 203м | 8,3 | 2 | 60 | 3 320 | 6 640 |
| 11 північний відкочувальний штрек пласта I2' | 7,4 | 4 | 1 550 | 3 256 | 13 024 |
| 14 південний конвеєрний штрек пласта I2' | 8,6 | 3 | 850 | 3 784 | 11 352 |
| 14 північний конвеєрний штрек пласта I2' | 9,5 | 3 | 1 200 | 4 180 | 12 540 |
| 14 північний вентиляційний штрек пласта I2' | 9,6 | 3 | 1 200 | 4 224 | 12 672 |
| Всього | 83 716 |
Аналізуючи дані таблиць, ми бачимо, що є порушення Правил безпеки, оскільки сланцеві заслони распологаються на більшій відстані, ніж необхідно (300 м). У конвеєрних виробках сланцеві заслони повинні встановлюватися на відстані не більше ніж 300 м, тоді як на 14 північному конвеєрному пласта I2', сланцеві заслони встановлюються на відстані 400 м, а в транспортній виробці горизонту – 203 м – сланцеві заслони встановлюються на відстані 370 м один від одного. Установка заслонів на відкочувальних і вентиляційних штреках, повинна так само робитися на відстані 300 м, але на 14 північному вентиляційному штреку пласта I2' вони розташовуються на відстані 400 м, що є грубим порушенням Правил безпеки.
Нині, в експлуатації знаходиться 21 сланцевих заслона по шахті, із загальною кількістю інертного пилу в заслонах 83,7 т. Для виробок, що підлягають осланцюванню, необхідна кількість інертного пилу складає 49,8 т. На шахті, при заміні інертного пилу в сланцевих заслонах, цей пил застосовують для осланцювання виробок, що є грубим порушенням вимог Правил безпеки. Інертний пил після прибирання з заслонів непридатний для осланцювання, оскільки він зволожений і нездатний перейти в зважений стан для створення невибухової суміші з вугільним пилом.
На шахті також застосовують сланцеві та водяні заслони з плівкових безшовних сосудів (ПБС) для локалізації можливих вибухів вугільного пилу в прохідних тупікових виробках. У таблиці 3 приведені витрати інертного пилу та води, а також кількість заслонів ПБС в гірничих виробках шахти.
| Наименование выработок | Среднее сечение выработки, м² | 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 |
Також одним із заходів по попередженню вибуху вугільного пилу є обмивання поверхні виробок від вугільного пилу. На шахті вона робиться вручну за допомогою шланга приєднаного до пожежного крану. Обмивання здійснюється шляхом змиву пилу водою з покрівлі, боків виробок і доступних місць за затягуваннями. Обмивання виробок робиться на око, без додавання змочувача і конкретно встановленої витрати води, що є порушенням Правил безпеки.
Так само застосовують туманоутворюючі завіси, які служать для зниження запиленості повітря. На шахті застосовують по 2-і туманоутворюючі завіси на вентиляційному штреку 14 південної лави пласта l2' і вентиляційному штреку 16 північній лаві пласта К8. Застосування туманоутворюючих завіс дуже ефективне, особливо для вентиляційних виробок з високою інтенсивністю пилеутворення. Цей спосіб заснований на взаємодії процесів накопичення вологи на поверхні виробки в наслідок осадження часток туману з одного боку, і випару вологи за рахунок теплового обміну з поверхні виробки – з іншого.
Одним з найбільш ефективних засобів локалізації вибуху є автоматичні засоби локалізації вибухів вугільного пилу, які на шахті не застосовуються. Я вважаю, що їх потрібно використовувати, оскільки вони є ефективнішими. Вони здатні локалізувати спалах пилу безпосередньо у вогнищі на початковій стадії розвитку. Автоматичні пристрої, на відміну від пасивних заслонів, забезпечуються незалежним від зовнішніх умов джерелом енергії, що служить для примусового диспергування і подачу в зону займання взриводіючої речовини по сигналу датчика, що реагує на будь-які фізичні явища, супроводжуючих спалах. Такі пристрої, є функціонуючими системами, що спрацьовують при виникненні спалаху (вибуху) у потенційному джерелі займання. Гасіння полум'я вибуху здійснюється значно меншою (в порівнянні з пасивними заслонами) кількістю матеріалу, що гасить. Вони мають відносно невеликі габарити і масу, що робить їх порівняно легко переміщуваними по виробці по ходу розвитку гірничих робіт. При цьому неодмінна умова для надійного гасіння вибуху автоматичним заслоном – розміщення датчика і взриводіючого пристрою один відносно одного на деякій відстані, визначеному інерційністю датчика, а також часом формування і існування взриводіючого середовища. [1]
Автоматичні заслони є раціональнішими, оскільки гасіння полум'я здійснюється значно меншою кількістю матеріалу, що гасить.
Для попередження вибуху вугільного пилу окрім заходів, які застосовуються на шахті, можна застосовувати обмивання не лише водою, але і з додаванням змочувально-зв'язних складів. Проведені МакНІІ дослідження різних нетоксичних і досить поширених гігроскопічних речовин показали, що кращі з них хлориди цинку, кальцію і магнію. Але найбільш раціональне буде використання хлориду кальцію, оскільки він найбільш дешевий і найменш коррозиноактивний. [2]
Також для попередження вибухів ефективне буде застосування інгібірувальних добавок, які ще окрім цього обривають реакцію горіння. Перевагу я віддаю твердим інгібіторам, до яких відносяться солі лужних металів.
У МакНІІ на лабораторній випробувальній трубці і на приладі ПВП-2 були проведені досліди по вибору найбільш ефективних інгібіторів. Досліджувалося 30 різних хімічних сполук твердих консистенцій.
У цій роботі вироблений аналіз заходів по зниженню запиленості повітря, попередженню і локалізації вибухів вугільного пилу, діючих на шахті «Курахівска» ДП «Селидоввугілля». Встановлені порушення розміщення сланцевих заслонів в гірничих виробках. Запропоновані ефективніші заходи по попередженню і локалізації вибухів вугільного пилу на поточний і перспективний період:
а) застосування автоматичних засобів локалізації вибуху вугільного пилу в місцях інтенсивного пилоутворення;
б) застосування обмивання з додаванням смачивающе - зв'язуючих складів;
в) використання ингибидирующих добавок.
На данний час магістерська робота знаходиться на стадії розробки, в січні 2011 року повну інформацію можна отримати у Салькової Ганни Юріївни або у наукового кірівника Стукало Віталія Артоновича.
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.