Разработка альтернативного метода категорийной оценки газоопасности шахт

Аннотация

М. В. Чередниченко, В. А. Колмаков, А. В. Колмаков Разработка альтернативного метода категорийной оценки газоопасности шахт. Одним из главных факторов определяющих метаноопасность шахт является метанообильность. В связи с двойственным понятием газообильности одни исследователи отдают предпо-чтение газообильности относительной, а другие – абсолютной. есмотря на наличие разных точек зрения на газообильность, «Правилами безопасности в угольных шахтах» нормируется газообильность относительная. Дискуссия о том какую газообильность следует считать для оценки газоопасности шахт ведется с самого начала введения этих понятий. В результате исследований авторами данной работы удалось внести ясность в рассматриваемую проблему.

Увеличение интенсивности добычи угля сопровождается ростом газообильности, повышением метаноопасности и ухудшением технико-экономических условий работы шахты. Под газоопасностью понимается повышенное загазирование рудничной атмосферы, которое при определенных условиях создает удушливую или взрывчатую газовую смесь и приводит к тяжелым социальным и экономическим последствиям. Газоопасность характеризуется абсолютной, относительной газообильностью и концентрацией газа в рудничной атмосфере.

Существующий вклад в разработку вопросов связанных с метаноопасностью внесли ученые и специалисты академических, отраслевых, учебных и проектных институтов. Исследованию вопроса связанного с метаноопасностью путем деления шахт на категории, в начале на три, позднее на четыре и пять, посвящены фундаментальные труды А. А. Скочинского, М. М. Протодьяконова, Г. Д. Лидина, В. Б.Комарова, Д. Ф. Борисова и др.

В настоящее время в нашей стране и в ряде зарубежных стран газоопасность шахт оценивают по величине категории, т. е. по количеству меатана выделяющегося на тонну суточной добычи угля.

Например, в СНГ все шахты делятся по метаноопасности и углекислотности на 5 категорий: четыре с интервалом в 5 м³/т, и опасные по внезапным выбросам угля и газа, по водороду на 4 категории с интервалом 7 м³/т. В КНР шахты по метаноопасности делятся на три категории: две с интервалом в 10 м³/т, и опасные по внезапным выбросам. В Бельгии – на слабогазовые, газовые и подвержанные внезапным выбросам.

Во Франции и США – на явно, слабо газовые и опасные по выбросам. Кроме того, почти во всех случаях регламентируется допустимая концентрация газа в отдельных выработках. Анализ показывает, что в нашей стране в качестве критерия газоопасности принята относительная газообильность. Такая оценка газоопасности была приемлема при низкой относительной газообильности от 5 до 15 м³/т, однако за более чем 60 лет практически все шахты Российской Федерации перешли в верхнюю категорию, и стали превышать ее в 10 раз и более. Одновременно возросла нагрузка на один очистной забой с 500т/сут., и в перспективе намечается довести ее до 30000 т/сут. Рост добычи угля повлек за собой соответствующее увеличение относительной газообильности шахт до 150 м³/т. Естественно, что существующая оценка газообильности шахт нуждается в замене.

Одним из главных факторов определяющих метаноопасность шахт является метанообильность. В связи с двойственным понятием газообильности одни исследователи отдают предпочтение газообильности относительной, а другие – абсолютной.

Несмотря на наличие разных точек зрения на газообильность, «Правилами безопасности в угольных шахтах» нормируется газообильность относительная. Дискуссия о том какую газообильность следует считать для оценки газоопасности шахт ведется с самого начала введения этих понятий.

В результате исследований авторами данной работы удалось внести ясность в рассматриваемую проблему.

Установлено, что абсолютная газообильность добычных объектов при увеличении добычи угля нарастает по логарифмической зависимости, а относительная газообильность с ростом добычи уменьшается по гиперболической зависимости с наличием точки пересечения кривых характеризующей комплексную газообильность.

На основании проведенных исследований в условиях шахт Кузбасса разработан критерий оценки метаноопасности шахт по комплексной метаноопасноти для действующих, строящихся и проектируемых шахт.

Сущность метода оценки метаноопасности шахт по комплексной метанообильности состоит в том, что на основании замеров газодинамических параметров, компонентов шахтной атмосферы и интесивности добычи угля определяется оптимальная величина комплексной метанообильности, с учетом которой обеспечивается газобезопасность объекта.

Проведенные исследования позволили разработать методику оценки метаноопасности шахт, Экология и охрана труда которая включает:

• выбор потенциально опасного добычного объекта;
• одновременный замер концентрации метана, расхода воздуха, интенсивности добычи угля и определение абсолютной, относительной и комплексной метанообильности;
• определение пропускной способности объекта по метану;
• определение оптимальной величины комплексной метанообильности;
• составление математической модели комплексной метанообильности для решения задач по обепечению газобезопасных условий работ в добычных и не добычных объектах;
• определение величин комплексной метанообильности и сравнение их с фактическими данными.

На основе установленного критерия осуществлено решение ряда важных практических задач:

• разработан новый способ определения допустимой нагрузки на добычную выработку;
• определены коэффициенты эффективности «дегазации атмосферы выработки» (абсолютной газообильности) и «дегазации угля» (относительной газообильности);
• предложено оценивать по критерию комплексной метаноопасности каждый потенциально опасный объект во времени и в пространстве, вне зависимости от регламентированной категории шахты по метану;
• предложено деление шахт на категории по оптимальной комплексной метанообильности;
• необходимым условием внедрения предложенного метода оценки метаноопасности шахт является контроль параметров проветривания: периодический (работниками ВГСЧ);
• контроль вентиляционных параметров производится в соответствии с Правилами безопасности в угольных шахтах.

Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт и другими нормативными документами:

• рекомендуется осуществлять контроль параметров и компонентов вентиляционного потока непрерывно, периодически и систематически в местах возможного увеличения концентрации метана;
• предложено усилить контроль и ответственность для исключения возникновения тепловых импульсов, являющихся необходимым и достаточным условием, из трех, для возникновения взрыва. Разработанный метод оценки метаноопасности шахт, по комплексной метанообильности, удовлетворяет следующим основным требованиям производства:
• позволяет использовать известные приборы и оборудование для замера вентиляционных параметров, компонентов шахтной атмосферы и определения интенсивности добычи угля;
• не предусматривает специального обучения персонала для проведения замеров в шахте;
• не требует дополнительных сил, средств и затрат времени чтобы перейти на внедрение предложенного метода оценки метаноопасности газоопасных объектов;
• позволяет использовать счетновычислительную технику пр контроле метаноопасности объектов;
• обеспечивает получение более достоверных данных, повышающих газобезопасность работ в шахтах;
• позволяет осуществлять прогноз метаноопасности объектов, являясь динамическим, в отличии от известного статистического – по относительной и абсолютной метанообильности.

Список использованной литературы

1. Скочинский А. А. Рудничная вентиляция / А. А. Скочинский, В. Б. Комаров. – М.: Госгортехиздат, 1953, – 563 с.
2. Ушаков К. З. Аэрология горных предприятий: учебник, / К. З. Ушаков и др. – М.: Недра, 1987. – 421 с.
3. Колмакова М. В. Факторы, определяющие эффективность способов обеспечения газобезопасности шахт / М. В. Колмакова: сб. материалов, тр. 51 науч.конф. – Кемерово, 2006.– С. 58–60.