Атмосфера подземных горных выработок, страница 17

Содержание негорючих веществ установленной нормы ослан­цевания может быть проверено с помощью лабораторного прибо­ра типа ПКО-1. Несоответствие содержания негорючих веществ установленной норме осланцевания в набранной пробе обнаружи­вается по воспламенению пыли, продуваемой над спиралью, на­гретой до 1150 °С. Образование незначительного пламени, хотя бы в одном из определений, указывает на недостаточное содержание в пробе негорючих веществ и взрывоопасность выработки.

Контроль взрывоопасности горных выработок может осу­ществляться переносными приборами ППР-1, КОР-1 и КПР-1М, разрабатываемыми ВостНИИ и МакНИИ. Однако они находятся в стадии разработки и в промышленности пока не применяются.

В США разработан подобного типа прибор “Rock dust meter” (RDM).

Контроль пылевзрывобезопасности горных выработок про­изводится надзором участка ВТБ – ежесуточно, бойцами ВГЧС – не реже одного раза в квартал по плану, разработанному ко­мандиром ВГЧС на основании представленного шахтой графика проведения мероприятий по пылевзрывозащите.

4.4.  Газовыделение в горные выработки

Процессы выделения газов. Выделение газов в горные выра­ботки происходит из газоносных пород, подземных вод, в ре­зультате химических процессов (окисление пород, древесины, взрыв и горение ВВ и др.), при работе двигателей внутреннего сгорания, дыхании людей и др.

Газовыделение в тупиковой выработке слагается из газовы­деления с обнаженных поверхностей пласта, из отбитого угля и при взрывных работах.

При проведении выработок комбайнами основное газовы­деление происходит из отбитого угля. Метановыделение с еди­ницы обнаженной поверхности qуменьшается от забоя к устью выработки. Суммарное метановыделение I с обнаженных повер­хностей пласта нарастает от забоя к устью, достигая максимума на расстоянии от забоя lз, соответствующем концу зоны дрени­рования (рис. 4.3).

Концентрация метана изменяется аналогично, если утечки чистого воздуха из трубопровода в выработку незначительны (нагнетательный способ вентиляции); при значительных утеч­ках концентрация может уменьшиться к устью.

При взрывном способе проведения выработок основное газовыделение происходит при взрывных работах и быстро убы­вает со временем (рис. 4.4).

Изменение концентрации СО и N2O5 показано на рис. 4.5.

Газовыделение зависит от газоносности, фильтрационных свойств пласта и количества отбиваемого угля. Газовыделение нарастает в первый момент времени после взрыва (в 2 – 20 раз) и достигает 6 – 9 м3/м. Через 0,5 – 4 часа оно снижается до перво­начального значения.

Время, в течение которого концентрация метана в забое достигает максимальной величины, определяется по формуле

  (4.44)

где l – расстояние от конца вентиляционного трубопровода до забоя;

Sн– площадь поперечного сечения выработки, м2;

Qcрасход воздуха в зоне смешения, м3/мин.

Применение формулы (4.44) справедливо при

I2 –  скорость движения воздуха на выходе из воздухопро­вода более 2 м/с.

При бурении шпуров по углю газовыделение в призабойную зону увеличивается (зона 10-20 м от забоя) на 10 %.

Рис. 4.3. График метановыделения в тупиковой части (пл. Феликс, Карагандинский бассейн)

Рис. 4.4. График изменения газовыделения в забое тупиковой выра­ботки после взрыва

При погрузке отбитого угля концентрация метана возрас­тает в 1,5 раза.

Количество газов, выделяющихся при взрыве ВВ по сухим углю и породе, определяется по формуле

  (4.45)

где В – количество ВВ, кг;

I ­– газовость 1 кг ВВ.

При взрыве по углю I = 100 л/кг, по породе I = 40 л/кг. Долевая концентрация метана в призабойной части тупиковой выработки между забоем и концом нагнетательного воздухопро­вода определится по формуле

  (4.46)

где Imах – максимальная интенсивность метановыделения в призабойное пространство после взрывания по углю,

м3/мин;

С0 – концентрация метана в воздухе, поступающем в зону смешения.

Концентрация газов ВВ в тупиковой выработке после взры­ва зависит от состава ВВ, интенсивности вентиляции, свойств пород и быстро уменьшается во времени (рис. 4.5) и может быть определена по формуле

  (4.4)

где С0 – начальное содержание газа в объеме Кпри t= 0;

Q – количество воздуха, подаваемое в призабойное про­странство;

Kт– коэффициент турбулентной диффузии, зависящий от отношения l/dп(приведенный диаметр dп= 2dтр при расположении воздухопровода в верхнем или нижнем углу выработки; dп= 1,5dтр при расположении возду­хопровода у стенки посредине; d– диаметр возду­хопровода);

t – время после начала проветривания выработки. Концентрация газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в выработке (тоннеле) при работе автотранспорта ми­нимальна в средней части выработки и максимальна в припортальной части. Она может быть определена в любой части выра­ботки по формуле

  (4.48)

где qв г – объем выхлопных газов одной машины в единицу времени;

С0 – начальная концентрация выхлопных газов;

Qв – подача вентилятора;

Qз – количество воздуха, подаваемое в забой;

Lв – длина выработки;

vм – скорость движения автомашины;

τ – время погрузки автомашины в забое.

Концентрация выхлопных газов в припортальной части выработки (тоннеля) может быть определена по формуле

  (4.49)

где Пм – количество машин, движущихся в одном направлении;

S– площадь поперечного сечения выработки (тоннеля);

Q– расход воздуха в тоннеле.

При распределяемой подаче воздуха по длине горной вы­работки (тоннеля) обеспечивается постоянство концентрации по всей длине.

Рис. 4.5. Графики изменения концентрации СО (а) и N2O5 (б) в забое тупиковой выработки по углю после взрыва.