Главная > Библиотека

ИЗМЕНЕНИЕ ПЫЛЕГАЗОВЫДЕЛЕНИЯ В ЗОНАХ ПРОИЗВОДСТВА ВЗРЫВНЫХ РАБОТ

Артамонов В.Н., Кузык И.Н.,
Николаев Е.Б., Дынник И.В.
(Донецкий национальный технический университет, г. Донецк, Украина)

Источник: Горный информационно-аналитический бюллетень МГТУ. – 2003. – № 5 – с.83–85.
              Ведение горных работ предполагает широкое использование взрывных работ при проведении подготовительных выработок и формировании ниш в очистных забоях. Более половины всех очистных забоев ПО «Донецкуголь», ПО «Октябрьуголь» работают при подготовке ниш БВР. В случае использования взрывчатых материалов при разрушении и отбойке угля в нишах выделяются как ядовитые газы, так и большое количество мелкодисперсной пыли. Образующаяся пыль представляет опасность как для здоровья человека (заболевания пневмоконикозами), так и является, в большинстве случаев, причиной взрывов в смеси ее с метаном. Угольная пыль является достаточным сорбентом для выделяющихся при взрыве ядовитых газов – оксидов азота, углерода. Последующее выделение этих во времени может привести к отравлениям горнорабочих, приводя к нетрудоспособности.
              Исследованиями установлено, что наиболее предпочтительным в этом случае является комплексный метод нейтрализации ядовитых газов и пыли, включающий заблаговременное увлажнение угля растворами ПАВ в зонах БВР, а также его последующее увлажнение как во время взрыва (гидропасты, гидрозабойки с растворами ПАВ), так и сразу после взрыва (орошение водными растворами ПАВ) (1).
              Низконапорное увлажнение, как региональный способ воздействия на свойства угля (изменение его физико-механических и фильтрационных характеристик), является одним из наиболее перспективных направлений управления состоянием угольного пласта.
              Свойства угля, на которые влияет увлажнение следует разделить на качественные, плотностные, коллекторские, механические и технологические.
              К качественным свойствам следует отнести увеличение влажности, которая изменяет практически все свойства. Изменение плотностных свойств заключается в повышении удельной трещиноватости. Под воздействием нагнетания растворов ПАВ трещины раскрываются, что приводит к влагонасыщению. Изменение коллекторских свойств приводит к повышению влагоемкости, газоемкости, метаноносности, проницаемости угля. Увлажнение существенно влияет на технологические свойства угля. К ним следует отнести крепость угля, сопротивляемость резанию, абразивность, разрушаемость и т.д. В этом случае снижается энергоемкость разрушения угля на 35–40% (). В этом случае можно говорить об увлажнении как энергосберегающей технологии.
              Установлено, что выделение ядовитых газов прослеживается во времени до 160 часов и более, хотя наиболее активное газовыделение происходит в период до 6 часов после производства взрывных работ.
              В результате лабораторных и натурных исследований в шахтах представилась реальная возможность выявить влияние увлажнения краевой части угольного массива на пылегазовыделение при производстве взрывных работ и получить зависимость изменения выделений оксида углерода и метана во времени. Зависимость выделения СО (%) из отбитого взрывом угля разной степени влажности для условий угольного пласта k6 шахты «Лидиевка» ПО «Донецкуголь» во времени представляют следующие выражения:
– необработанный уголь
– уголь обработанный водой
– уголь обработанный водным раствором ПАВ
где t – время после взрыва, часы.
              В первые 6 часов после взрыва, превышение ПДК, выделившегося СО из угля разных зон увлажнения составило:
– для неувлажненной зоны – в 8,8 раза;
– для зоны обработанной водой – в 2,6 раза;
– для зоны увлажненной растворами ПАВ – в 1,5 раза.
              Последующее после взрыва (30 минут) орошение отбитого угля водным раствором ПАВ, привело к тому что концентрация СО не превышает ПДК.
              Образование пыли, в том числе и мелкодисперсной, является процессом, сопровождающим разрушение угля, как результат образования и развития трещин при приложении энергии, превышающей прочностные свойства. Количество энергии, затрачиваемой на разрушение, находится в прямой зависимости от показателей упругости среды, которые определяют поведение ударных и аккустических волн в разрушаемом массиве.
              Поверхность кусков угля, образующихся при разрушении, является одним из основных показателей сорбирования молекул ядовитых газов. Чем больше поверхность, тем больше количество газов может сорбироваться. Необходимо рассмотреть физико-механическую модель  разрушения угля. При предлагаемой модели угольный кусок слагается элементарными частицами в виде кубиков с шероховатыми поверхностями.
              Лабораторные исследования разрушения образцов угля неувлажненных и увлажненных растворами ПАВ показали, что существенно уменьшается выход мелких фракций, крупностью менее 3 мм.
              Анализируя перераспределение выхода фракций разрушенного угля можно сделать вывод, что увеличивается выход крупных фракций (> 30 мм) с 3,2 до 42% и уменьшается выход мелких фракций (< 1,5 мм) с 99,05% до 23,25%.
              Соответственно изменяется поверхность образцов угля при лабораторных и шахтных испытаниях. Анализ изменения поверхности разрушенного угля в зависимости от степени увлажнения представлен на рис. 3.
              Суммарная площадь разрушенного угля при анализе гранулометрического состава, составила для неувлажненного угля – 2,15 м2, а для увлажненного раствором синтанола – 1,58 м2 (снижается в 1,3 раза). Поверхность мелких фракций разрушенного угля (< 1,5 мм) уменьшается с 1,49 м2 до 0,896 м2 (в 1,67 раза). Таким образом уменьшение общей площади поверхности увлажненного угля и площади поверхности мелких фракций угля приводит к снижению возможности сортирования ядовитых газов и соответственно выделения их в атмосферу во времени.
              Эффект комплексной заблаговременной обработки краевой части угольного пласта в зоне производства взрывных работ дает возможность снижения выделения газов и пыли в рудничную атмосферу и препятствует созданию взрывоопасной ситуации в этой зоне (3). Наиболее рациональным подходом к проблеме очистки рудничной атмосферы от вредных продуктов взрывных работ является комплексный подход, заключающийся в последовательной гидрообработке как массива угля, подвергаемого взрыванию, так и отбитого угля, позволит достичь соблюдения санитарно-гигиенических норм ПДК вредных газов и пыли на наиболее опасных рабочих местах – зонах ведения взрывных работ, создаст безопасные условия труда для горнорабочих и даст определенный социальный эффект.

Перечень ссылок

  1. Артамонов В.Н., Бондаренко А.Ю. О возможности управления технологическими свойствами угля увлажнением краевой части пласта // Известия Донецкого горного института. – Донецк, ДонГТУ, 1995, №1. – С. 21–24.
  2. Морев А.М., Артамонов В.Н., Бондаренко А.Ю. Исследование влияния увлажнения краевой части пласта на газовый баланс выемочного участка // Известия Донецкого горного института. – Донецк, ДонГТУ, 1996, №4. – С. 50–53.
  3. Артамонов В.Н., Кузык И.Н., Мартынова Е.А., Николаев Е.Б. О возможности управления условиями труда в очистных и подготовительных забоях в зонах ведения гидровоздействия // Горный информационно-аналитический бюллетень. – Москва, МГГУ, 2001, №10. – С. 119–121.