ДонНТУ>   Портал магистров ДонНТУ>   Главная страница    Ссылки     Библиотека      Автореферат    Отчет о поиске   

Индивидуальное задание


М. К. ПЕСОЦКИЙ, А. Ю. БУТУКОВ, К. С. ТОЛСТЫХ, кандидаты техн. наук, М. М. ПЕСОЦКИЙ,инж. (МакНИИ)

О ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ ВВ V КЛАССА НА ПЛАСТАХ, ОПАСНЫХ И УГРОЖАЕМЫХ ПО ВНЕЗАПНЫМ ВЫБРОСАМ

В угольных шахтах взрывные работы связаны с потенциальной опасностью воспламенения метана и (или) пыли. Поэтому Едиными правилами [1] для обеспечения безопасности в угольных и смешанных забоях выработок, в которых выделяется метан или взрывчатая угольная пыль, допускается применять только предохранительные взрывчатые; вещества (ВВ) IV, V и VI классов. Однако, несмотря на требования Правил, за 1966—1999 гг. из-за взрывных работ случилось 35 аварий с тяжелыми последствиями. Анализ их причин показал: 23 аварии (65,7%) произошли при использовании предохранительных ВВ IV класса (аммониты ПЖВ-20, Т-19), в том числе 30,4% из них в выработках, проводимых по выбросоопасным пластам; 6 аварий (17,1%) — при ВВ повышенной предохранительности V класса (угленит 3—6); 2 аварии (5,7%) — при высоко пред охранительных ВВ VI класса (патроны СП-1, П-12ЦБ2/2); 4 аварии — от других источников (уничтожение электродетонаторов в загазированной призабойной части выработки, применение непредохранительных ВВ II класса не по назначению и др.).
Основными источниками воспламенений взрывоопасной метановоздушной среды явились заряды ВВ: выгорающие шпуровые, детонирующие, контактирующие со взрывоопасной средой через трещины; детонирующие, частично или полностью обнаженные; детонирующие, взорвавшиеся и шпурах без забойки или при недостаточной ее длине. Кроме того, источником воспламенений были продукты взрыва открытых накладных зарядов, расположенных на разрушаемых негабаритных кусках (глыбах) породы.
Следует отметить, что воспламенения взрывоопасной среды выгорающими зарядами ВВ V и VI классов возникали и случае применения угленита 3-6, патронов СП-1 и П-12ЦБ2/2, которые в 1993- 1995 гг. были запрещены и сняты с производства. Взамен их МакНИИ совместно с химобъединением им. Петровского разработаны и допущены Госнадзорохрантруда Украины для применения новые нитроэфиросодержащие безопасные и более эффективные ВB V класса - углениты 13П и 13П/1 и VI класса угленит 10П. По сравнению с ранее применявшимися ВВ этих классов они обладают высокой устойчивостью против выгорания, хорошо детонируют в шпурах по углю и породе при групповом короткозамедленном взрывании, имеют повышенную фугасность (работоспособность), содержат в 2 раза меньше ядовитых газов в продуктах взрыва и увеличенный в 1,5 - 2 раза гарантийный срок хранения [2].
С точки зрения безопасности сложилась неблагоприятная обстановка и при сотрясательном взрывании на пластах, опасных и угрожаемых по внезапным выбросам угля, породы и газа. Несмотря на то что на указанных пластах повышенное выделение метана, действующими нормативными документами предусмотрено использование при сотрясательном взрывании ВВ II, III и IV классов и в большинстве условий — IV класса. Применение недостаточно предохранительных и относительно мощных ВВ, например IV класса, обусловлено необходимостью обеспечения наиболее полной отбойки массива и исключения использования ручных инструментов для оформления забоя. В то же время такие ВВ повышают риск воспламенений метановоздушной смеси, которая нередко возникает при сотрясательном взрывании.
Повсеместное использование ВВ IV класса при сотрясательном взрывании недопустимо, поскольку есть типы забоев, для которых фугасность ВВ V класса (для некоторых IV класса) достаточна, чтобы получить требуемую эффективность взрывной отбойки горного массива. Это подтверждается приведенными ниже данными.
С 1968 Г. для инициирования шпуровых зарядов при взрывных работах в угольных шахтах используются мощные предохранительные электродетонаторы короткозамедленного действия ЭДКЗ—ПМ с интервалами 15, 30, 45, 60, 80, 100 и 120 мс. Первые четыре ступени имеют разброс во времени срабатывания ±7 мс, а последние три ±10 мс, что обеспечивает интервал в ряде случаев между сериями лишь I—2 мс. Таких интервалов с наибольшим замедлением между группами взрываемых зарядов недостаточно для необходимой эффективности короткозамедленного взрывания. Поэтому малые интервалы ЭДКЗ-ПМ — одна из причин вынужденного применения более мощных, но недостаточно предохранительных ВВ IV класса для взрывных работ в угольных и смешанных забоях, в том числе и в забоях выработок повышенной опасности по выделению метана. Перевод же шахт на ВВ V и VI классов без увеличения интервалов замедления и общего времени замедления может в ряде горно-геологических условий снижать эффективность взрывных работ.
МакНИИ выполнены исследования в целях определения оптимальных параметров короткозамедленного взрывания, обеспечивающих повышение безопасности и эффективности взрывных работ в угольных шахтах с использованием высоко безопасных предохранительных нитроэфиросодержащих ВВ V и VI классов. В результате разработаны оптимальные временные параметры короткозамедленного взрывания, которые приведены в табл. I.

Таблица 1

Номера серий замедления Время замедления, мс Гарантированный интервал замедления
номинальное минимальное максимальное
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
4
50
100
125
150
175
200
225
250
275
300
2
45
95
120
145
170
195
220
245
270
295
6
55
105
130
155
180
205
230
255
280
305
-
39
40
15
15
15
15
15
15
15
15

Анализ показывает, что интервал замедления между взрывами ЭД "нулевой" серии при использовании их для инициирования зарядов в полиэтиленовых сосудах с водой или порошком, предназначенных для взрывозащиты от воспламенения метана, и первой серией ЭД (для подрыва зарядов во врубовых шпурах) составляет 39—53 мс, а этого достаточно для создания предохранительной среды по всему сечению выработки [3]. Интервал замедления между взрывами зарядов во врубовых и вспомогательных шпурах 40-60 мс, что достаточно для образования дополнительной плоскости обнажения (повышения эффективности разрушения горного массива) и мало для обнажения или подсечки следующей группы шпуровых зарядов. Интервал замедления между взрывами остальных групп 15—35 мс, что больше времени начала сдвижения пород в случае взрыва зарядов при наличии двух свободных поверхностей в забое выработки [4].

Для уточнения значений параметров короткозамедленного взрывания с использованием ВВ V класса была выполнена их опытно-промышленная проверка при взрывных ра6oтax в различных горно-геологических и горно-технических условиях десяти шахт (16 забоев выработок), в том числе на шахте им. Батова ГХК "Макеевуголь". Ее осуществляли в смешанных забоях выработок бортового уклона № 1 пласта k5, бортового уклона № 11-бис и 3-го северного конвейерного штрека пласта k5. Эти выработки проводились с подрывкой пород кровли с пределом прочности 60...80 МПа. Площадь поперечного сечения выработок вчерне 13 м2, в свету 10,4 м2.
Угольный пласт k5 мощностью 0,8—0,86 м опасен по взрывам пыли, угрожаемый по внезапным выбросам угля и газа, разрабатывается при текущем прогнозе с глубины 320 м, не склонен к самовозгоранию (уголь марки ОС). Он имеет сложное строение: состоит из двух угольных пачек и породного прослоя. Пласт k5 мощностью 0,68 -0,85 м опасен по взрывам пыли, по внезапным выбросам yгля и газа с отметки 600 м. угрожаемый с отметки 320 м, разрабатывается также при текущем прогнозе с глубины 320 м. Пласт k5, простого строения с характерным частичным замещением угля со стороны кровли сланцем углистым (толщина слоя 0,03 — 0,15 м) Предел прочности угля пластов 10... 15 МПа. Проверялись выработки в зонах, где текущим прогнозом выбросоопасности получено значение "неопасно".
В соответствии с разрешением Территориального управления Госнадзорохрантруда по Донецкой области взрывные работы в указанных забоях осуществлялись с применением ВВ V класса угленита 13П, причем использовалась гидрозабойка в полиэтиленовых ампулах с запирающей глиняной забойкой. Выполнялся обратный способ инициирования шпуровых зарядов. Для взрывозащиты выработок применялись водораспылительные завесы. Все заряды, предусмотренные на цикл, взрывали в два приема, первый — по yглю, второй — по породе. Интервалы замедления между группами зарядов изменялись от 15 до 46 мс (по номиналу). При различных вариантах схем интервалов замедлений электродетонаторов в шпуровых зарядах: I вариант — 15—30—45 -60—80 мс; II — 23—46—69-92—115 мс; III —23-69-115-161-207 мс; IV —23—69—115—138—161 мс.

Таблица 2

Номера шпуров Глубина шпуров, м Масса шпурового заряда, кг Время замедления ЭД, (мс)
I II III IIII
Первый прием (по углю) (мс)
1-4 1,1 0,6 15 23 23 23
5-8 2,5 1,0 30 46 89 69
9-12 2,0 0,8 45 69 115 115
13-16 2,0 0,8 60 92 161 138
17-20 2,0 0,8 80 115 207 161
Второй прием (по углю) (мс)
1-2 2,0 0,8 15 23 23 23
3-7 2,0 0,8 30 46 69 69
8-14 2,0 0,8 45 69 115 115
15-23 2,0 1,0 60 92 168 138
- КИШ КИШ 0,77 0,8 0,9 0,9
Примечание. Перед взрыванием зарядов в шпурах создавалась защитная водораспылительная завеса путем взрывания ВВ массой по 0,2 кг, инициируемых ЭД мгновенного действия, т. е. с нулевым замедлением во всех вариантах.

В варианте I применялись отечественные электродетонаторы ЭДКЗ ПМ с интервала ми замедлений 15 мс(по номиналу), а во II, III и IV — злектродетонаторы чешского производства DEM-Zb-N с замедлением 23 и 46 мс. Применение чешских электродетонаторов в данном случае обусловлено тем. что интервалы их замедлений наиболее близки по времени к установленным в работе МакНИИ [5]. Примерная схема расположения шпуров и замедлений электродетонаторов по углю и породе приведены на рис. 1 в табл. 2.

Таким образом, с увеличением интервала замедления между группами шнуровых зарядов с 15 до 46 мс эффективность взрывной отбойки горного массива (подвигание забоя за цикл, значение КИШ) возрастает на 13%, снижается разброс отбитой горной массы по выработке и улучшается ее оконтуривание.
За период проверки было израсходовано 4694 детонаторов, 3620 кг ВB и пройдено более 200 м выработок. При этом случаев неполных детонаций и отказов ВМ, воспламенений метана и газодинамических явлений не зафиксировано. Отсутствие газодинамических имений объясняется тем, что взрывные работы выполнялись в разгруженной зоне призабойной части пласта, размеры которой были больше глубины шпуров, а также сниженным взрывным импульсом ВВ V класса по сравнению с ВВ IV [6].
Установлено, что применение ИВ повышенной предохранительности угленита 13П и электродетонаторов короткозамедленного действия с увеличенными временными параметрами в сочетании с обратным способом инициирования шпуровых зарядов дает возможность безопасно и эффективно осуществлять взрывные работы при проведении тупиковых выработок на пластах, опасных и угрожаемых но внезапным выбросам угля и газа.

ЛИТЕРАТУРА

1. Единые правила безопасности при взрывных работах.— К.: Норматив. 1992.
2. Песоцкий М. К. Калякии С. Л.. Расторгуев В. М., Белодед А. В. О создании новых высокопроизводительных ВВ для угольных шахт// Способы и средства создаия безопасных и здоровых условий груда в угольных шахтах/Сб. науч. трудов МакНИИ — Макеевка, 1996.
3. Инструкция по применению водораспылительных завес при взрывных работах в угольных шахтах/ МакНИИ.— Макеевка, 1960.
4. Петров Н. Г., Росинский Н. Я. Kopoткозамедленное взрывание в шахтах.— М.: Недра, 1985.
5. Бутуков А. Ю. Песоцкий М. К. Толстых К. С. О временных параметрах короткозамедленного взрывания в угольных шахтах// Сб. научных трудов МакНИИ - Макеевка, 1998.
6. Инструкции по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа/ ИГД им. Скочинского.— М., 1989.

Источник: О возможности применения предохранительных ВВ V класса на пластах, опасных и угрожаемых по внезапным выбросам/ М. К. ПЕСОЦКИЙ, А. Ю. БУТУКОВ, К. С. ТОЛСТЫХ, кандидаты техн. наук, М. М. ПЕСОЦКИЙ,инж. (МакНИИ)//Уголь Украины. - 2001. - июнь. с.27-29.

ДонНТУ>   Портал магистров ДонНТУ>   Главная страница      Ссылки      Библиотека      Автореферат      Отчет о поиске     

Индивидуальное задание