Александров С.Н. и Берчак Ю.И. – <q>Опыт борьбы с угольной пылью на шахте имени Дзержинского, ГП <q>Дзержинскуголь</q></q>

Аннотация

Александров С.Н. и Берчак Ю.И. – Опыт борьбы с угольной пылью на шахте имени Дзержинского, ГП Дзержинскуголь
На шахтах Центрального района Донбасса, разрабатывающих крутые пласты, наиболее эффективным и прогрессивным способом борьбы с пылью является предварительное увлажнение угольного массива. Опыт применения способа показал, что существующие схемы увлажнения имеют существенные недостатки. В связи с этим, в статье рассматриваются технологически возможные способы нагнетания воды в пласт с целью борьбы с пылеобразованием, обеспечивающие достаточно равномерное увлажнение угольного массива.

Угольная промышленность является отраслью с наиболее тяжелыми, вредными и опасными условиями труда. Одним из таких факторов является угольная и углепородная пыль. Содержание пыли во взвешенном состоянии во время выемки угля в очистных и подготовительных выработках превышает предельно–допустимые нормы в десятки и сотни раз. Пыль попадает в организм человека, растворяясь в слюне или осаждаясь на слизистых оболочках дыхательных путей, превращаясь при этом в жидкий яд. В результате воздействия пыли на организм человека могут возникнуть глазные и кожные заболевания, болезни верхних дыхательных путей и легких. Заболевание, которое сопровождается пылевым фиброзом, называется пневмоканиозом. Пневмоканиоз – профессиональное заболевание, развивающееся при длительном вдыхании пыли.

Ежегодно на большинстве шахт выявляют до десяти и более случаев заболеваний пылевой этиологии. Не исключение составляет и шахта им. Дзержинского. Только в 2012 году выявлено 11 случаев заболеваний. Это говорит о том, что борьбе с пылью в шахтах должно предаваться первостепенное значение.

Нормативными документами, регламентирующими борьбу с пылью в очистных, подготовительных забоях и по пути транспортировки угля до выдачи его на поверхность являются Правила Безопасности и выполненные в соответствии с этими правилами проекты комплексного обеспыливания шахт.

Этими нормативами руководствовались и при разработке документации по борьбе с пылью на шахте им. Дзержинского.

Шахтой им. Дзержинского за весь срок службы отрабатывается 16 угольных пластов марок Ж, К, ОС. К числу отрабатываемых в 2013 году на горизонте 1146 м относятся пять угольных пластов: m₃, l^в₇, l₅, l₃ и k₈. Более подробно рассмотрим только характеристику пласта l^в₇ .

Основные характеристики пласта l^в₇:

мощность, м: 1,0–1,1;
угол падения, градусы: 58 ;
производительность пласта, т/м³ : 1,5–1,6;
крепость угля, f – 0,8;
зольность, А% – 29;
влажность, W%: 1,9–2,1;
удельное пылеподавление г/т: 150–190;
пласт опасный по внезапным выбросам угля и газа.

Пласт на горизонте 1146 м отрабатывается потолкоуступами, высотой 10–12 м каждый с выемкой отбойными молотками. Управление кровлей осуществляется удержанием на деревянных переносных кострах. Подготовка и отработка пласта l^в₇ горизонта 1146 м осуществляется по откаточному горизонту на полевой штрек, проводимый в 5–6 м, считая по нормали от пласта l^в₇, вентиляционный штрек проводится пластовым.

Паспортом предусмотрена борьба с пылью нагнетанием воды в пласт через короткие скважины, пробуренные из лавы перпендикулярно плоскости забоя.(рис.1)

Рис. 1. Технологическая схема применения предварительного увлажнения угольного массива при молотковой выемке угля на крутых пластах.

Параметры скважин:

длина очистного забоя 136 м;
диаметр скважин 43 мм;
длина скважины 12–15 м;
глубина герметизации 8–10 м;
длина фильтрующей части скважины 2–3 м;
расстояние между скважинами 10–14м;
расход воды на 1 скважину 3.5–4 м³;
расход воды на 1 т добычи 15–20 л/т;
темп нагнетания 5–10 л/мин.

Длина скважины 10–12 м, диаметр скважины 43 мм, расстояние между скважинами 10–12 м (по одной на каждый уступ)[2]. Герметизация скважин осуществляется гибкими шланговыми гидрозатворами, выдерживающими давление до 300 кг/см2. Расход воды на одну скважину составляет 3,5–4 м³, время нагнетания одной скважины до 12 часов при среднем темпе нагнетания 5–6 л/мин. Темп нагнетания зависит от крепости угля и может колебаться от 2 до 10 л/мин.

Одновременно двумя насосами УГН в сутки можно обрабатывать 2 уступа. На всю лаву затрачивается 5 суток. Уступы обрабатываются поочередно. Таким образом, с учетом просека гидрообработка обеспечивает недельное подвигание лавы на 8–10 метров. Учитывая вышесказанное можно констатировать, что на отработку массива двух уступов, с учетом выбросоопасности пласта, задействовано 2 смены плюс одна смена ремонтная и одна для выполнения противовыбросных мероприятий. Из общего технологического цикла добычи угля ежесуточно исключаются 2 уступа, то есть потери добычи составляют 35–40 т. Такое же положение и на остальных трех пластах l₅, l₃ и k₈, кроме m₃ , который отрабатывается с помощью щитового агрегата, и где борьба с пылью, в основном, ведется с помощью орошения, поскольку орошение на щитовом агрегате технологически вписывается в процесс добычи угля, имея в то же время высокую эффективность пылеподавления.

Применяемая схема коротких скважин имеет существенные недостатки, т.к. процесс нагнетания включается в общий технологический цикл добычи угля, а, как минимум, два уступа в сутки участия в добыче угля не принимают, т.к. в них задействованы нагнетательные процессы.

Другие схемы нагнетания, которые в разное время применялись и применяются на пластах l₅, l₃ и k₈ (шпуры длиной 2–3 м, длинные скважины, пробуренные из откаточного штрека, длиной 70–80 м и диаметром 120 мм) имеют те же недостатки, что и нагнетание через короткие скважины, а длинные скважины требуют громоздкого оборудования и осложняют работы по проведению штрека, т.к. оборудование размещается по середине выработки и не дает свободы обмена вагонеток для транспортировки горной массы и материалов. Других технологических схем практически нет.

Анализируя литературные источники необходимо отметить, что эффективность пылеподавления при различных схемах нагнетания воды в угольные пласты практически равноценна и составляет 70–80 %. Разработанная ранее технологическая схема [1]. нагнетания водя через скважины ограниченной длины с точечным источником нагнетания (рис. 2) исключает все негативные стороны, которые отмечаются при нагнетании через короткие скважины с груди очистного забоя и длинные скважины пробуренные из подготовительных выработок. При одинаковой эффективности пылеподавления бурение и нагнетание в нависающий массив из просека исключает помехи для работ в очистном и подготовительном забоях. Количество воды, закачиваемое в одну скважину составляет 30–35 м3 при темпе нагнетания 5–10 л/мин и общим временем нагнетания одной скважины до 90–110 часов или 4–5 суток.

Рис. 2. Технологическая схема нагнетания воды через восстающие
скважины ограниченной длины, пробуренные из просека, с <q>точечным</q> источником нагнетания.

Рис. 2. Технологическая схема нагнетания воды через восстающие скважины ограниченной длины, пробуренные из просека, с точечным источником нагнетания.

Применяя данную схему на пластах l₇^в l₅, l₃ и k₈ только за счет этого можно увеличить нагрузку на каждый очистной забой на 35–40 т, что заметно скажется на добыче шахты в целом.

Схема скважин ограниченной длины с точечным источником нагнетания предусматривает бурение скважин длиной до 20 метров в нависающий массив из просека. Скважины бурятся диаметром 43 мм и герметизируются в торце скважины гидрозатвором длиной 5. Расстояние между скважинами составляет 10 м. Гидрозатвор в торец скважины досылается отрезками труб диаметром 16 мм, соединяемых между собой резьбовыми соединенияеми.

Как известно, [1] вода при нагнетании на крутых пластах через точечный источник движется преимущественно вверх. Это объясняется действием основных трех причин: увеличением давления пород и газа с глубиной; разгрузкой вышележащего массива и связанной с ним, направленной вверх, миграцией газа; капиллярным поднятием воды.

Исходя из вышеизложенного можно констатировать, что способ нагнетания через скважины, пробуренные из просека в нависающий массив технологически имеет преимущества перед другими схемами, т.к. освобождает от работ, связанных с нагнетанием очистной забой и подготовительную выработку.

Как уже отмечалось выше, эффективность пылеподавления при всех схемах, включая и схему скважин ограниченной длины с точечным источником, не превышает 80 %, т.е. остаточная запыленность остается довольно высокой, в связи с чем требуются дополнительные меры по борьбе с пылью. Это орошение на погрузочном пункте и на выходе из лавы, орошение отбитой горной массы в подготовительной выработке и обмывка осевшей пыли на стенках выработки перед ведением взрывных работ.

И даже при этом комплексе мер по борьбе с пылью в выработках крутых пластов не удается достичь санитарных норм запыленности, поэтому рабочие и надзор, занятые на очистных и подготовительных работах, оснащаются противопылевыми респираторами различных модификаций.

Обязательным условием при бурении шпуров и скважин, как по углю, так и по породе, должна быть подача воды в зону резания, т.е. бурение с промывкой буровой мелочи. В этом случае, в комплексе, эффект пылеподавления будет составлять до 99%.

Список использованной литературы

1. С.Н. Александров. Совершенствование способа предварительного увлажнения угля в массиве с целью борьбы с пылью на шахтах Центрального района Донбасса. Уголь, 1974, №3.
2. С.Н. Александров, Г.А. Поздняков. Эффективность пылеподавления при предварительном увлажнении угольных пластов через короткие скважины. Уголь, 1971, №3.