Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Машковцев И.Л. Проветривание горных выработок

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
9.61 Mб
Скачать

гшчаской и 1,5% золы. Вѳс I кг

такого дерева 750

кг.

Допу­

ская, что углерод /атомный вес

12/

целиком перейдет в

окись

утлорода /атомный вес 28/, получим

при сгорании

одной

рамы

750 ■Û,/7 ■3 6 , 5

28 .

 

 

что составит 97 м3 СО при весе

I мэ

СО, равном 1,18 кг

 

/температура +15°, давление I

атм /.

 

 

 

Этого объема СО при пожаре будет достаточно, чтобы

сделать пребывание человека л

выработке сечением

Л, 5 м^

и длиной 2 км смертельно опасным.

Количество СО, образующееся при взрыве гаэовоздушиой среды, оценивается по взорванной пылиД кг пыли дает І,5м 3 СО/, так как один метам при взрыве окись углерода не вы­ деляет.

Окись углерода горит и взрывает. Предел взрывчатости СО 13 - 75%. Максимальный взрыв происходит при 30% СО.

Допустимое содержание СО в рудничном воздухе не более

0,0016% /0 ,2

м г/л/,

В порядке исключения разрешается до­

пуск рабочих

в забой

подготовительной выработки после

взрывных работ при концентрации СО = 0,008% при условии интенсивного проветривании, которое оцениваемо» в данном случае но времени достижения указанной концентрации за

30 мим и затем концентрации 0,0016% ne

более, чем’ за 2

ч аса.

$ • Газ без цвета,

 

Сероводород

с запахом тухлых

лиц, сладковат на вкус при большой концентрации! Удельный вес 1,19, Легко растворяется в воде: в I л ^ О - З ^ З л HpS . В воздухе взрывается при содержании 6%. Сероводород ядовит. Сильно действует на слизистые оболочки глаз, дыхательных

путей и на нервную систомѵ.

Образуется Иг ,5 при гниении органических веществ /например, дерева/, разложении водой серного колчедана и

гипса / CaS* Нг О*СОа= Са СОа *

/ , при

выделении из »

скоплений /особенно на

соляных и азокеритовых шахтах/,

минеральных источников

совместно с

СН^

, при неполных

взрывах ВБ и подземных

пожарах.

 

 

Степень отравления человека сероводородом следующая:

Степень

Концентрация

Время воз­

Характер

 

 

отравления

в воздухе,%

действия, час

воздействия

I

0,01

2-3

Легкое

отрав­

 

0,02

 

ление

 

 

П

I

Отравление

без

 

 

 

серьезных

пос­

 

 

 

ледствий

 

Ш

0,05

0,5-1

Опасное

отрав­

 

0 ,1

 

ление

 

 

ІУ

Кратковременно Быстрое

наступ

 

 

 

J ланиѳ

смерти

 

Допустимое

содержание //г S

в

рудничном

воздухе

не

более 0,00066%.

При обнаружении

Н&$

необходимо усилить

проветривание и применить орошение тонкораспыленной водой. Сернистый газ S O z . Газ без цвета, с острым запа­ хом и вкусом. Удельный вес 2,22. Ядовит. Сильно разъедает

слизистые оболочки, особенно глаз. Поэтому получил назва­ ние "газ-глазоедка". Ощутим уже при содержании 0,0005 %. Тяжелое поражение можно получить при 0, 002% и смертельное

при

0,05%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Образуется

S O & при взрывных

работах

/при

наличии

^

в

ВВ

или

породах/,

в готовом

виде

из

пород,

содержа­

щих

S

,

при

окислении

колчеданных руд

и взрывах ее пыли

/одновременно

с

НА & / .

SO% в

 

 

 

 

 

Допустимое

содержание

воздухе

рудных шахт и

карьрров 0,0007%

/0,01

м г/л/,

угольных

шахт-0,00035%,

так как

в

последних содержание

его

ничтожно.

 

 

В серных шахтах должны применяться деятельная венти­

ляции, обильное орошение забоя и смывание

серной

пыли со

стенок выработок. Взрывные работы допускаются только в

конце смены.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Газы взрывчатых веществ. При взрыве образуются СО

и смеси

газов

А/О , А/Оа ,

A/z Ot/

и A/z Os. Устойчивыми

окислами азота

являются

A/(7Z

и Ѵг 0^

. Они ядовиты: вы­

зывают'сильное раздражение слизистых оболочек глаз и ды­ хательных путей. Д'ля горняков-один из самых опасных газов,

так как смерть может наступить через 20г30 часов после по­ падания газа в легкие в результате отека. Смертельная кон­

центрация окислов

0,025%, однако, указанный

отек

легких мо­

жет. произойти при глубоком вдыхании окислов

более низкой

концентрации.

 

 

 

 

 

Допустимое содержание окислов 0,0002% в пересчете на

А/Оа

и 0,0001 в

пересчете на

O s.

 

 

 

При взрывных работах необходимо хорошо проветривать

эабои,

применять

ВВ оо специальными добавками и

устранять

неполные взрывы.

Эффективным средством

является

распыление

1%-ного

раствора

/Vet ОН3 количестве в

4-5

раз

превышаю­

щим вес ВВ.

Содержание NOt

снижается

в де­

сятки раз.

При нахождении в атмосфере,

содержащей

окислы,

необходимо

дышать неглубоко и избегать

резких движений.

Компрессорные газы . Это газы СО,СНч \\ др.,образую­ щиеся из масла компрессоров при высокой температуре и дав­ лении. Любое смазочное масло в количестве 20 г может пре­ вратиться в указанных условиях в I м3 воздуха во взрывча­

тую смесь.

^

Для предотвращени

взрывов и отравления рудничной ат­

мосферы необходимо тщательно следить за исправностью охла­ ждающих устройств компрессора и очисткой масла в воздухо­ сборниках.

Выхлопные газы . К ним относятся смесь газов СО , СОа , окисляв азота,'акролеина и формальдегида. Альдегиды,/ак­ ролеины и формальдегид/газы с приятным запахом. Весьма ядовиты. Допустимое содержание их в атмосфере рабочей зоны рудников и карьеров равно соответственно 0,002 мг/л и 0Л005 мг/л.

Меры борьбы с выхлопными газами, получающие распро­ странение, включают дожигание или растворение газов. Дожигание производится в присутствии катализатора /например,

алюминиво-платинового/

или при

высокой

температуре. Нес­

мотря на громоздкость

оборудования,может быть достигнут 0

высокий процент сжигания СО в

смеси

-

90-95%.

К выхлопным газам

должны

быть

о інесены смеси, обра­

зующиеся при огневом бурении с

помощью реактивных

горелок.

В станках, работающих на

кислородно-керосиновом

окислении,

дополнительно образуется

Н2 до

20-25$.

 

Способ огневого бурения определяет меры борьбы с обра­ зующимися газами: термическое и каталитическое дожигание, мокрая газоочистка или их комбинация.

При бурении на

кислороде

применяется жидкостная очистка

с подачей к горелке

смеси марганцовокислого калия /К М пО ц/

и углекислой'’соды /Мо- НС Оз

/ . При бурении на сжатом воз­

духе производится дожигание в

специальных реакторах в присут­

ствии шлаков марганцовой руды.

Водород.Газ без цвета и вкуса.Удельный вес 0,9.Волород

взрывается в смеси о воздухом при содержании

от 4 до 74$

с максимальной силой взрыва при 28,6$,

 

 

Особенностью взрыва является

меньшая? по

сравнению с

ѵетаном}температура воспламенения

смеси

(на

І 00- 200°С),

что связано с опасностью более раннего

взрыва водорода.

Источниками образования водорода являются эар.тдка аккумуляторных батарей, пожары, совместное выделение с метаном и из скоплений (на калийных шахтах).

 

Шахты с выделением метана или водорода подразделяют­

ся на категории (см.

§3 настоящей главы).

 

Газообразные радиоактивные вещества /эманации/

радон

Ftn

, стронций

5 г

и до. .

 

 

Наиболее опасным радиоактивным веществом при разра­

ботке

урановых и торцевых1руд,является

R n .

 

Радон хорошо растворяется в воде; В одном объеме

воды при 0°С растворяется

0,507 объема

радона.

 

Все

приборы на

радиоактивные вещества действуют' на

принципе измерения облучения какого-либо вещества. Сущест­ вуют газоразрядные и сцинтилляциониые счетчики, фотогра­ фические, химические и к&лоримѳтрические дозиметры. Типы

приборов: индивидуальные, лабораторные и специальные.

Вид воздействия - ионизация. Единицами измерения

/дози­

метрии/ радона и других

эманаций является.рентген

-

доза рентгеновского

- излучения, при котофом в

I см3 воздуха образуются попы, несущие 1 электростати­ ческую единицу количества электричества кандого знака ; эман - концентрация радиоактивных веществ в газах /жидко­ стях/, при которых в I л воздуха происходит 222 распада в минуту.

Радиоактивные вещества оказывают сильное воздействие на человека, особенно на кожу, кровъ, хрусталик глаза, желудочно-кишечный тракт и др. Степень поражения от дей­ ствия радиоактивных веществ приведена в табл.І »

В урановых рудниках должно быть деятельное проветри­ вание выработок, постоянное "обновление" воздуха» примене­ ние обильного орошения отбитой руды в очистных забоях. В штреках должны устанавливаться водяные завесы.

При необходимости применяется индивидуальная защита:

дыхательные фильтры,

маски и респираторы.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

I

Степень

 

 

 

 

 

 

 

поране­

 

П

 

 

 

 

У!1

ния

I

1ІІ

У

УІ

I

?

3

4

5

6 .

7

8

Получен­

 

 

 

 

 

 

 

ное облу

 

25-50

50-100

100-200

200-4ОС

400

600

чепие '

25

Время

 

 

 

 

е

 

 

воздей­

одно-

 

 

 

 

 

ствия

крат нс

 

окр

окр

окр

 

окр

 

/о к р /

окр

окр

■ т

2

.

3

4

'“5---------

T

J

F “

ХаракВидимые ВероятИзмеНедомо-

Потеря

Пораже-

Пора­

тер

/ощути-

ные из

нения

гание.

трудо-

нив

жение

пора-

мые/

по

менения в кро--наруше-

способ

смер­

смер­

жения

ражения

в крови, ви, не--ние

нор-

ности,

тель­

тельное

 

отсут-

серьезкотомального

возмо­

ное

00%

 

ствуют

ные на-

рые на-.состоя-

жен

для

 

 

 

рушения

рушения

ния,

смер­

50%

постра­

 

 

 

отсут- нормаль-возмож

тель­

пост­

давших '

 

 

 

ствуют

ного

 

на

по-

ный

радав­

 

 

 

t

 

состоя-

теря

исход.

ших.

 

 

 

 

ния при трудо-1

 

 

 

 

 

 

 

сохра-- способ-

 

 

 

 

 

 

 

нении

 

ности

 

 

 

 

 

 

 

работо-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

способ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Норма для

рентгеновского

и

Y -

облучения составляет

0,5 р в день. Концентрация эманаций в рудничном воздухе не должна превышать 10 эмзн. Норма на радон 10“® кюри/л воз­ духа. В США норма менее безопасная—ІП“’'1 кюри/л.

Прочие газы. К ним относятся некоторые газы, исполь­ зуемые в горном деле. Это ацетилен, этан и бензин. Наиболее важные сведения - пределы взрывчатости газов с воздухом нормального состава / при обычных для шахт температурах, и .

давления

/ . Они равны: .для ацетилена

3, этана 3,2 -12,5

и бензина

1 ,1 -5 ,В% .

 

 

&?.• I m « / р и ш т Е

г а з /

 

I.Свойства метана

 

Газ без цвета, вкуса и запаха. Удельный вес 0,554.- Один м3 весит 0,710 кг. У метана большая скорость диффузии, в 1,0 раза больше, чем у воздуха. В воде растворяется мало, при давлении 760 мм и температуре 20°, не более 3,5 объемов

в 100 объемах воды.

О

В рудничном воздухе всегда присутствует не-в чистом

виде, а

вместе

с

/ в калийных шахтах 0,2-0,4% /, С0г _

не более

5%,

СО

_ 0,5-1%, Нг/$ и ,-5 0г /незначительное

количество,

но придают

ядовитость/, а также Н г

и угле­

водороды СА Ну /опасны из-за

уменьшения температуры вспыш­

ки/. В целом влияние примесей,

находящихся в рудничном газе

в указанных

процентах,

незначительно.

 

Метан

не ядовит,

но снижает количество

в руднич­

ном воздухе. При содержании 43% СН/+ наступает кислородное голодание, а при содержании 57% - аноксемия.

Большую опасность представляют взрывы метана. При взрыве, как правило, происходят два удара - прямой и обрат­ ный к источнику взрыва. Возможны взрывы встречных газов. За историю существования горного дела отмечен ряд крупных аварий на шахтах Донксико, Япония в 1942 году - 1527 По­

гибших;

Jf.20, Кара ганда

в 1945

году

- 82 погибших;

Микава,

Япония

- 467 погибших

и некоторые

др/, явившихся

результатом

взрыва

метана. Исследования

по рудничному газу,

проводимые

в разных странах, направлены, главным образом, на решение этой проблемы.

Температура воспламенения метана 650-750° С. Вспышка его происходит с опазданием: при первоначальной температу­ ре до 100 с е к ., а при 1000° С всего I сек. Цвет пламени ха­ рактеризует в некоторой степени его содержание в воздухе.

При небольших количествах метана цвет его пламени синий, при больших /около 5%/ - светло-голубой.

Пределы взрывчатости метана от 5 до 15%. При содержа­ нии меньше 5% смесь может гореть около источника с высокой температурой.. Выше 15% смесь не взрывается и не горит.Толь­ ко при притоке кислорода извне эта смесь загорается как све­

тильный

газ.

 

 

 

Максимальная сила взрыва происходит при содержании

СИу

9,5%, так как в этом

случае

целиком сгорает кисло­

род.! емпература взрыва метана

2200 - 2700° С в замкнутом

пространстве и 1900° С в свободном.

о

 

При взрыве метана выделяется большое количество тзпла

около

13300 ккал из I кг газа, тогда

как I кг черного по­

роха выделяет при горении 580

ккал,а

нитроглицирина - 1500

ккал.

По "силе взрыва метан значительно слабее приведенных

взрывчатых веществ,

его

плотность

заряда при 9 ,5$ / І / І І

объема пространства/составляет

65

г на I м3 или

А

=

0,000062, у пороха

А

= 1,0

и у

нитрсглицирина А = 1 , 6 .

2. Виды существования и выделения СТЦ

 

Различают три вида

существования метана: свободный

газ, сорбированный /связанный/

и растворенный в

воде.

 

Ооновное количество газа в угольных месторождениях

...находится в адсорбированном состоянии, концентрируясь

на

поверхности твердого вещества под действием молекулярного притяжения. Реже встречаются связи абсорбация /проникнове­ ние молекул газа в твердое вещество без химической реакции/ и хемсорбация /обратимое химическое соединение молекул га­ за и твердого вещества/.

В шахтах наблюдается и три вида выделения метана: обыкновенное, суфлярное и внезапное.

Обыкновенное выделение характеризуется тем, что метан соединяется с рудничной атмосферой при обнажениях полезного ископаемого и пород, получающихся в результате добычных ра­ бот. Выделение метана происходит из трещин и новых поверх­ ностей. появившихся в забое,'из отбитого полезного ископае­

мого,

из

кровли'■и

почвы.

— -

!

 

 

 

Процесс выделения метана является затухающим во вре­

мени. При остановке забоя период дренирования

ограничива­

ется

временем. Так, например,

для

пласта КТд Новый /К ара-'

гандииский бассейн/ он равен

около

9 месяцев .

л ; в

Ливенч

ский

/Донбасс/ -

6 месяцев и т .д .

 

 

 

 

 

Выделение метана из забоя происходит в пределах зоны

дренирования

и является неравномерным. Коэффициент неравно­

мерности

для

Карагандинского

бассейна

равен 1,85, для-Дон­

басса

-

1,15.

 

 

 

 

 

 

 

 

В целом для очистных забоев угольных шахт газовый ба­

ланс

складывается

из следующих величин: из забоя 50$

СНц ;

отбитого

угля

15$

СН^ ; кровли, почвы и выработанного про­

странства - 35$

. ' '

 

 

 

 

 

В подготовительных выработках выдёдепие метана завиоит от скорости проведения и срока готовности выработки. При Готовности за срок более 3-5 суток газовыделение может учитываться только из забоя и боков выработки по формуле

где Оо - начальная скорость.истечения метана,

^О = П,0Т-0,02 м /мин ;

 

 

<*о

г/ ’

6

-

ширина обнажаемой поверхности угля, м ;

іГ,

-

скорость

проведения выработки, м/месяц ;

t- время, отсчитываемое от момента обнажения угля /от начала проходки/ месяц ;

гь - размерный коэффициент,-І/меспц..

ß подготовительных выработках возможны опасные' слое­ вые скопления метана у кровли. Отмечены случаи взрывов ме­ тана в таких выработках, хотя содержание газа в исходящей ! струе воздуха не превышало допустимого предела.

Слоевые скопления зависят от скорости воздуха и сече­ ния выработки. Существует критическое число / £ , / , поз­ воляющее определять условия для слоевого скопления. На ос­ новании большого количества проведенных исследований это

число принято

равным 2 .

 

 

 

При S ,

больше 2 слоевое

скопление отсутствует,так

как улучшается смешивание газа

с

воздухом. При , £ меньше

2 возможны опасные скопления метана.

-

■Вообще критическое число

 

/2/

 

 

 

 

где

 

средняя скорость

воздуха, м/сек ;

С- средняя концентрация метана в вентиляционной струе, %;

Суфлярное выделение метана происходит из крупных, ви­ димых на глаз, трещин и пустот. Количество выходящего мета­ на может быть различным, до десятков тысяч м3/ в сутки.

Внезапное выделение метана является опасной формой выхода газа, так как происходит в короткое время со значи­ тельным количеством газа и одноврег "шм выносом разрыхлен­ ного угля.

Одна из причин внезапных4выбросов - перераспределение горного давления. Чаще всего выбросы происходят в мягких углях, местах геологических нарушений, особенно в Донбассе. Распространены они, главным образом,в забоях и сопряжениях квершлагов с пластом.

В калийных шахтах газовнделения носят местный харак­ тер /в подготовительных и очистных выработках/, на влияю­ щий на количество газа в исходящей струе.

При взрывных работах характерно обрушение пород с вы­ делением газа.

3. Допустимые нормы содержания метана в рудничном воздухе

Нормы содержания:

 

 

 

 

 

I .

Исходящая участка (лавы)

до

1 % по

объему.

2 »

Исходящая шахты (крыла)

Д О

0,75

м

Я

_

 

 

 

3. Поступающая из других забоев

до

0,5

-

» -

Д. Местное скопление в очистных

 

2

 

 

 

 

и подготовительных выработках

Д О

_

И

^

 

 

 

 

5. Около включаемых механизмов

 

I

 

 

 

 

после снижения содержания СН^

 

 

If

т

 

 

 

 

 

Положение меот проверки допустимого содержания СН^ в "соответствии с номерами показано на рис Л .