книги из ГПНТБ / Рудничная вентиляция учебное пособие для студентов горных вузов и факультетов канд. техн. наук М. Н. Бодягин.1960 - 23 Мб

блюдением соответствующего комплекса мер против внезапных выбросов.

В качестве мер борьбы против внезапных выбросов преду­ сматривается: применение систем разработок с минимальным развитием подготовительных работ; придание очистным забоям

прямолинейной формы; при потолкоуступной форме забоя на

крутых пластах высота уступов должна быть по возможности большей, а опережение их минимальным; ножки уступов сле­ дует затягивать с установкой дополнительных стоек или подкосов в призабойной крепи; крепление забоя должно быть жестким,

особенно нависающих массивов угля.

В отдельных случаях применяется опережающее крепление в кутках уступов. Применяется также бурение дренажных сква­ жин диаметром 150—200 мм из забоя лавы или из откаточного штрека. Отбойка угля в очистных и подготовительных забоях,

опасных по выбросам пластов, должна производиться без приме­

нения ударных инструментов или машин, при помощи взрывных работ при вращательном бурении. В случае применения комбай­ нов или других механизмов управление ими должно быть ди­ станционным.

Прохождение рассечных, водоспускных и других восстающих выработок производят с предварительным бурением скважин диаметром не менее 250 мм на всю высоту этажа сразу или ча­ стями. На пологих опасных по выбросам пластах разрезку лав следует производить сверху вниз; допускается разрезка лавы снизу вверх, но при условии предварительного бурения сква­ жины на всю высоту этажа.

При проведении штреков и просеков в незащищенных зонах

часто применяют бурение опережающих скважин, специальные способы опережающего крепления. Глубокие опережающие сква­

жины диаметром 250—300 мм дренируют пласт, снижают дав­ ление газа в пласте и изменяют напряженное состояние массива.

Из специальных способов крепления наиболее эффективной ока­ зывается опережающая крепь, например крепление трубами, за­ водимыми в скважины длиной 8—10 м. Назначение опережаю­

щей крепи — создать препятствие разрушению и высыпанию угля

из нависающего массива крутых пластов во время перерезки верхнего кутка. При проходке восстающих выработок иногда применяют специальные щиты, позволяющие держать забой по­ стоянно закрепленным, за исключением небольшого участка, на котором производится отбойка угля.

Одним из способов предотвращения несчастных случаев яв­ ляется применение при проходке штреков и выработок по паде­ нию пласта так называемого сотрясательного взрывания. По­ следнее состоит в том, что расположение шпуров и величина их заряда рассчитываются так, чтобы отбойка угля производилась по всему забою и при этом, если в забое есть условия для вне­

59

запного выброса, чтобы выброс произошел при взрывании шпу­ ров в забое, когда в нем нет людей.

Величина заряда и число шпуров при сотрясательном взры­ вании могут быть разными в зависимости от местных условий.

Так, например, в Донбассе при разработке антрацитов при площади забоя от 2,5 до 7,5 м2 число шпуров на 1 м2 забоя при­ нимается (при глубине шпуров 2—3 м) от двух до пяти, а сум­ марный вес заряда ВВ — от 8 до 18 кг. В промежутках между сотрясательными взрывами всякое сотрясение забоя воспре­ щается.

Развез пр RR

—гз------ —,

Рис. 25. Металлический каркас в забое квершлага при вскрытии пласта, опасного по внезапным выбросам:

] — 26 — очередность бурения скважин; /—IV — шпуры для замера давления газа

Внезапные выбросы часто происходят при вскрытии выбро­ соопасных пластов, поэтому порядок производства вскрытия регламентируется инструкциями Правил безопасности.

Последние требуют, в частности, чтобы при подходе квер­ шлага к опасному пласту за 10 м от него производилась раз­ ведка толщи пород двумя шестиметровыми разведочными сква­ жинами.

Сечение вскрывающей выработки должно быть не более 5 Л42; вскрытие пласта во всех случаях (за исключением вымывания)

производится сотрясательным взрыванием. Перед вскрытием

пласта измеряется давление газа в нем, и если оно более 10 ат,

принимаются меры к снижению его так, чтобы в 1,5 ж за конту­

ром вскрывающей выработки оно было менее 10 ат или менее 40 ат, если вскрытие будет производиться с применением метал­ лического каркаса.

В целях дегазации пласта на участке его вскрытия приме­ няют; надработку его защитным пластом, дренирование при по­

мощи скважин, предварительное увлажнение угольного массива

смачивающим раствором под давлением 30—50 ат.

60

При вскрытии с металлическим каркасом из забоя квершлага через толщу пород через каждые 0,3 м по его периферии пробу­ риваются скважины диаметром 60—75 мм с таким расчетом, чтобы они пересекали пласт и забуривались в породы на 0,4— 0,7 м. В скважины на всю их глубину вводят металлические трубы, под выступающие концы которых возводят каменную или железобетонную арку (рис. 25).

При вскрытии с вымыванием угля из забоя квершлага про­ буривают скважину, в которую вставляют монитор. Пласт вымы­ вается на полное сечение квершлага, и вымытая полость запол-

Рис. 26. Вымывание угля при вскрытии пласта, опасного по внезапным выбросам:

/ — гидромонитор специальной конструкции; 2 —домкратная распорная стойка; 3 — порш­ невой насос; 4 — вагонетка с водой; 5 — шланг для подачи сжатого воздуха; 6 — шланг для воды

няется водой. Шпуры для взрывания последней заходки не добуриваются до вымытой полости на 0,4—0,5 м.

Взрывание последней 'заходки производится при давлении газа в пласте не более 10 ат. Схема установки гидромонитора

взабое приведена на рис. 26.

Кспециальным мерам против внезапного выброса приходится

прибегать также и в том случае, когда опасный пласт пересе­ кается стволом шахты или гезенком. При отработке и вскрытии угрожаемых по внезапным выбросам пластов применяются те

же меры предотвращения возможного выброса, что и на опасных по выбросам пластах.

Мероприятия по борьбе с внезапными высы­ паниями с попутным газов ы делением предусмат­ ривают: жесткое крепление нависающих масс угля с примене­ нием опережающей крепи в кутках уступов и штреков, уста­ новку стоек призабойной крепи вплотную к груди забоя, хорошее

проветривание.

Борьба с внезапными выдавливаниями в за­ боях масс угля осуществляется за счет обеспечения равномер­ ного давления на забой, применения жесткой крепи, примыкаю­

61

щей к груди забоя, и управления кровлей по возможности пол­ ным обрушением.

Разработка пластов, опасных или угрожаемых по внезапным выбросам, осуществляется по специальным обязательно состав­

ляемым проектам, предусматривающим проведение всего ком­

плекса мероприятий по обеспечению безопасности работ.

Меры против воспламенения метана

В опасных по газу шахтах должен быть создан такой режим, при котором предотвращалось бы воспламенение метана в слу­ чае, если опасные его концентрации по каким-либо причинам все же возникнут.

Это обеспечивается принятием мер: по запрещению открытого огня; по исключению возможности искрообразования или появ­ ления раскаленных поверхностей; по обеспечению безопасности применения электричества; по ограничению производства взрыв­

ных работ и некоторых других.

В газовых шахтах запрещается пользование огнем, пронос

в шахту спичек, зажигалок и т. п. Запрещается применение пла­

менных ламп, кроме предохранительных бензиновых ламп, раз­ решенных к применению в качестве индикаторов на метан для шахт I, II и III категории. Станционарное освещение произво­ дится взрывобезопасными светильниками.

Сварочные и автогенные работы разрешаются только в выра­ ботках со свежей струей при соблюдении определенных условий,

особенно строгих для пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа.

Проветривание подготовительных забоев на опасных и угро­ жаемых по внезапным выбросам угля и газа пластах допускается производить вентиляторами частичного проветривания с пнев­ матическими двигателями, с установкой вентиляторов, как пра­ вило, на свежей струе и при условии обеспечения отсутствия искрообразования от удара вращающихся частей о корпус вен­

тилятора.

Запрещается применение электроэнергии на крутых пластах, опасных по выбросам, кроме искробезопасных электрических систем.

Электрооборудование для передвижных установок должно применяться только во взрывобезопасном и искробезопасном, исполнении.

Предусматривается отключение тока по шахте в целом или на отдельном участке в случаях: остановки главного или вспо­ могательного вентилятора или нарушения вентиляции; повыше­ ния концентрации метана в выработках выше норм, допускаемых Правилами безопасности; возможности появления в выработке

газа при производстве сотрясательного взрывания.

62

Применение взрывчатых веществ при работе в газовых шах­ тах стремятся по возможности сократить. В тех же случаях,

когда они применяются, требуется соблюдение ряда особых пра­ вил, в частности:

запрещаются взрывные работы при содержании метана в за­

бое 1 % и более; ' взрывание допускается только патронированными предохра­

нительными ВВ, при электрическом взрывании с применением электродетонаторов и взрывных машинок во взрывобезопасном исполнении;

на шахтах III категории и сверхкатегорных взрывные работы ограничиваются и допускаются только с применением предохра­ нительных ВВ в оболочках и других специальных ВВ;

запрещается применение накладных зарядов, взрывание за­ стрявшего угля и породы в скатах;

минимальная глубина шпура допускается 0,65 м, ограничи­ вается минимально допустимая длина забойки, регламентируется порядок заряжания шпура и т. д.

Взрывы и воспламенения метана могут быть и на поверхно­ сти в тех случаях, когда могут возникнуть его скопления в закры­ тых помещениях (например, в бункерах). Поэтому и для этих помещений необходимо соблюдать меры безопасности, обяза­ тельные для подземных выработок.

Меры, направленные на локализацию взрыва

На случай, если взрыв метана в шахте все же произойдет, должны быть предусмотрены такие мероприятия, которые позво­ лили бы максимально ограничить размеры аварии и ее послед­ ствия.

При выборе и осуществлении определенной системы провет­ ривания следует руководствоваться соображениями ее надежно­

сти. В случае взрыва газа не должны быть нарушены вентиля­ торные установки и устройства и изоляция свежей струи воздуха от исходящей. Вентиляционная система должна сохранить свою

управляемость.

Схема вентиляции должна предусматривать возможность ма­ ксимального ограничения распространения продуктов взрыва по выработкам. Рабочие участки должны быть независимы в вен­ тиляционном отношении. Как правило, каждый очистной забой с прилегающими подготовительными выработками должен про­ ветриваться обособленной струей воздуха. Последовательное

проветривание забоев и лав следует по возможности исключать. Необходимо осуществлять меры борьбы против угольной

пыли с целью предотвращения ее участия во взрыве метана или возникновения взрыва угольной пыли.

Должны быть предусмотрены меры по подавлению или изо­ ляции возникшего в результате взрыва газа рудничного пожара.

63

В целях согласованного и направленного действия горноспа­ сательных частей и персонала шахт по спасению застигнутах аварией в шахте людей должен быть составлен обоснованный план ликвидации аварии.

Шахта должна иметь в хорошем состоянии запасные выходы, аварийные камеры-убежища, подземные склады для хране­ ния необходимых для ликвидации аварии материалов и обору­ дования.

Рабочие должны быть обеспечены средствами индивидуаль­ ной защиты — самоспасателями.

Совершенно обязательным является хорошее знание рабо­ чими и техническим персоналом плана ликвидации аварии, мер по спасению людей и самоспасению.

§ 5. ВОДОРОД, УГЛЕВОДОРОДНЫЕ И ДРУГИЕ ГАЗЫ

Водород (Н2)—газ без цвета, запаха и вкуса. Молекуляр­ ный вес 2,016, плотность по отношению к воздуху 0,069. При

нормальных условиях 1 л водорода весит 0,09 г. Водород —■ са­

мый легкий газ, он в 14,3 раза легче воздуха и в 8 раз легче метана, плохо растворим в воде: в 100 объемах воды при температуре 20° раство­

ряется 1,8 объема Н2.

Водород слабо сорбиру­ ется углем, не ядовит, дыха­ ния не поддерживает, горит и при содержании от 4,1 до 74% (по объему) образует с воздухом взрывчатую

кает по уравнению 2Н2 4-О2 = 2Н2О + 136 800 кал* . Развивае­ мая при взрыве температура достигает 3100°, а скорость распро­ странения взрывной волны 3500 м/сек.

* Это количество тепла выделяется при сгорании двух граммолекул водорода. Прим. ред.

•64

Газовая смесь, содержащая выше 74% водорода, будучи заж­

женной, горит спокойным, почти бесцветным пламенем при до­

ступе воздуха извне.

В конечных продуктах взрыва водорода, в отличие от взрыва

метана, отсутствует окись углерода, вызывающая отравление людей, застигнутых в горных выработках. Скорость горения смеси водорода с воздухом, так же как и метана, зависит от того, находится ли она в состоянии покоя или движения. При возник­ новении препятствий, нарушающих равномерность движения га­

зов, происходит их перемешивание или резкое изменение скоро­ сти, что значительно увеличивает скорость горения и разруши­ тельную силу взрыва.

Водород опаснее метана, так как он взрывается при содер­ жании его в воздухе 4%, кроме того, температура воспламенения его на 150—200° ниже, чем метана. Присутствие водорода в со­ ставе рудничного газа весьма сокращает, а при значительном (до 30%) количестве его устраняет совершенно «запаздывание» взрыва. Поэтому обычные предохранительные ВВ могут ока­ заться небезопасными в условиях наличия Н2. Обычная предо­ хранительная лампа в качестве индикатора на Н2 не при­ годна.

Источниками появления водорода в шахтной атмосфере мо­ гут быть: выделение его из полезного ископаемого и боковых пород, образование при пожаре, образование при зарядке акку­ муляторных батарей.

Наличие водорода в атмосфере устанавливается химическим анализом проб шахтного воздуха.

Углеводородные газы. Кроме метана, в рудничной атмосфере

могут встретиться и другие углеводороды.

В табл. 7 приведены данные о некоторых из них.

Таблица 7

Свойства некоторых углеводородов

ничном газе ничтожно, однако количество некоторых из них мо­ жет резко возрасти при подземных авариях и пожарах от само­ возгорания каменного угля.

Приближенно нижний предел взрываемости смеси различных горючих газов [87] находится из формулы

где К—постоянная величина; для метана /(=2,77; для гомо­

логов метана А = 3,3; в среднем для рудничного газа

К=3;

у — удельный вес газовой смеси.

Газообразные эманации радиоактивных веществ. При разра­ ботке некоторых полезных ископаемых (например, урановых руд) в рудничную атмосферу выделяются продукты распада радиоактивных веществ: радон (Rn), торон (Тп), актион (Ап). Эти вещества дают радиоактивные излучения, весьма вредные

для человека при концентрациях выше допустимых. Работа в ус­

ловиях таких рудников требует соблюдения определенных мер безопасности, изложенных в соответствующей специальной лите­ ратуре.

§ 6. НАБОР И ЛАБОРАТОРНЫЙ АНАЛИЗ ПРОБ РУДНИЧНОГО ВОЗДУХА

В зависимости от конкретных условий: места набора пробы, свойств газов, которые нужно определить при анализе; от желае­ мой точности анализов набор проб воздуха производится раз­ личными способами.

«Мокрый» способ набора проб газо-воздушной смеси со­ стоит в том, что определенный сосуд (газовая пипетка, бутылка), заполненный водой, опорожняют в месте взятия пробы. Вместо

воды сосуд оказывается заполненным набираемой газо-воздуш­ ной смесью, после чего он герметически закрывается. Применяе­ мые при наборе проб пипетки (рис. 28) либо имеют краны, либо

на концы пипеток надевают резиновые трубки, которые заты­ кают оплавленными стеклянными пробками. Бутылка после на­ бора пробы закрывается резиновой пробкой и устанавливается горлышком вниз, причем вода, стекающая со стенок бутылки, должна образовать над пробкой слой высотой 10—15 мм. Вода, заливаемая в пипетки и бутылки, должна быть совершенно чи­ стой, в ней не должно быть пузырьков воздуха. Данный способ набора проб является основным и применяется, когда нужно определить содержание в воздухе кислорода, метана, окиси уг­ лерода, водорода и, если не требуется высокой точности ана­ лиза, углекислоты. «Мокрый» способ неприменим, когда тре­ буется определить содержание газов, имеющих высокую раство-

66

римость в воде: сернистого газа, сероводорода, окислов азота.

Метод набора проб продуванием состоит в том, что при помощи насоса или аспиратора через пустую пипетку протягивается исследуемый воздух в таком количестве, чтобы весь находившийся в пипетке атмосферный воздух мог быть заменен исследуемым (обычно протягивается 10-кратный объем: сосуда). Метод удобен для набора проб из шпуров, щелей и:

других малодоступных точек.

Вакуумный метод набора предусматривает примене­ ние для набора проб пипеток, воздух из которых предварительно» откачан. В месте набора пробы вакуумированный сосуд откры­ вают, набирая таким образом пробу, и закрывают вновь. Метод; применим для набора проб серь ’стого газа, сероводорода, окис­ лов азота.

Рис. 28. Газовые пипетки:

а — без кранов с резиновыми трубками; б — с кранами

Набор воздуха в резиновые камеры, применяемый'

ния рекомендуется для определения содержания в воздухе серо­

водорода, сернистого газа и др. При этом методе набор проб осуществляется в сосуды, содержащие раствор реактива, способ­ ного поглощать определяемый газ. В выработке, где необходимо' набрать пробу, через раствор протягивают точно отмеренный объем воздуха с определенной скоростью. Затем поглотительный раствор доставляется для анализа в химическую лаборато­ рию.

При вакуумном методе и методе химического поглощения1 фиксируют температуру и давление воздуха в момент наборапроб.