RU2844110C1

RU2844110C1 - Method of excavation section explosion hazard prediction by gas and dust

Info

Publication number: RU2844110C1
Application number: RU2024135127A
Authority: RU
Inventors: Виктор Семенович Забурдяев
Filing date: 2024-11-25
Publication date: 2025-07-28

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention relates to a method for forecasting explosion hazard of a mine section by gas and dust. Method includes drilling a well in the roof of a mining face in the direction of a mined-out space. Well mouth is sealed against mine air inleakage. Gas and dust are sampled from the mined space. Gas and dust concentrations are measured. Laminar flow of extracted mixture is created in the well. Content of fine dispersed dust and its share in gas and dust balance of the mined space of the mining face is determined in the mixture. Lower ignition limit of the gas-dust-air mixture is determined by the criterion of explosion hazard.

EFFECT: higher efficiency of prevention of explosion hazard of gas-dust mixture at excavation site.

1 cl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для прогноза взрывоопасности выемочного участка, опасного по взрывам метана и угольной пыли.The invention relates to mining, primarily to the coal industry, and can be used to predict the explosion hazard of a mining area that is dangerous due to methane and coal dust explosions.

Уровень техникиState of the art

Известен способ прогноза взрываемости метановоздушной смеси, включающий отбор пробы угля, измерение выхода летучих веществ из угля, определение петрографических разностей, метанообильности и запыленности выработки, нижнего предела взрываемости пыли (Метан в шахтах и рудниках России: прогноз, извлечение и использование /А.Д.Рубан, В.С.Забурдяев, Г.С.Забурдяев и др. – М.: ИПКОН РАН, 2006. – 312с., стр. 34-42).A method for predicting the explosibility of a methane-air mixture is known, which includes taking a coal sample, measuring the yield of volatile substances from the coal, determining petrographic differences, methane content and dustiness of the workings, and the lower limit of dust explosibility (Methane in mines and pits of Russia: forecast, extraction and use / A.D. Ruban, V.S. Zaburdyaev, G.S. Zaburdyaev et al. - Moscow: IPKON RAS, 2006. - 312 p., pp. 34-42).

К недостаткам способа относится неизученность технических операций по влиянию тонкодисперсной пыли в метановой среде на взрываемость газопылевоздушной смеси.The disadvantages of the method include the lack of study of technical operations on the influence of fine dust in a methane environment on the explosibility of a gas-dust-air mixture.

Известен способ предотвращения воспламенения метанопылевоздушной смеси на участке пласта, где применяется комплексная технология дегазации и увлажнения угольного массива, включающий проведение скважин в плоскости отрабатываемого пласта, извлечение газа и увлажнение угольного массива (Технологические проблемы разработки опасных по газу и пыли угольных пластов/ А.Д.Рубан, Г.С.Забурдяев, В.С.Забурдяев. Институт проблем комплексного освоения недр РАН. – М.: Наука, 2007. – 279с., стр. 222-237).A method is known for preventing ignition of a methane-dust-air mixture in a section of a seam where a complex technology of degassing and moistening of the coal mass is used, including drilling wells in the plane of the seam being mined, extracting gas and moistening the coal mass (Technological problems of developing coal seams hazardous in terms of gas and dust / A.D. Ruban, G.S. Zaburdyaev, V.S. Zaburdyaev. Institute for Problems of Integrated Development of Subsoil Use, Russian Academy of Sciences. - Moscow: Nauka, 2007. - 279 p., pp. 222-237).

Недостаток способа состоит в том, что параметры дегазации и увлажнения угля в массиве не стыкуются, требуется корректировка с учётом свойств угольной пыли.The disadvantage of this method is that the parameters of degassing and humidification of coal in the massif do not match; adjustments are required taking into account the properties of coal dust.

Наиболее близким является способ прогноза взрываемости угольной пыли, включающий проведение скважины в кровле очистного забоя в направлении выработанного пространства, герметизацию её устья от подсоса рудничного воздуха, отбор пробы из выработанного пространства и измерение концентрации метана в газовой пробе (Методические рекомендации о порядке дегазации угольных шахт (РД-15-09-2006. Серия 05. Выпуск 14/ колл. авт.. – М.: ОАО «НТЦ по безопасности в промышленности», 2007. – 256с., стр. 239-245). Прототип.The closest method for predicting the explosiveness of coal dust is one that involves drilling a borehole in the roof of the working face in the direction of the mined-out space, sealing its mouth from the suction of mine air, taking a sample from the mined-out space and measuring the concentration of methane in the gas sample (Methodological recommendations on the procedure for degassing coal mines (RD-15-09-2006. Series 05. Issue 14/collective authors. - M .: JSC "NTC for Industrial Safety", 2007. - 256 p., pp. 239-245). Prototype.

Недостатком способа является отсутствие операции по определению содержания пыли в отобранной газовой пробе.The disadvantage of this method is the lack of an operation to determine the dust content in the selected gas sample.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Технической задачей изобретения является разработка способа прогноза взрывоопасности газопылевой смеси на выемочном участке.The technical objective of the invention is to develop a method for predicting the explosiveness of a gas-dust mixture in an extraction area.

Поставленная цель достигается путём проведения скважины в кровле очистного забоя, смещения её трассы в направлении выработанного пространства, герметизации устья от подсоса рудничного воздуха, отбора пробы газов из выработанного пространства, измерения концентрации газов и пыли, содержащихся в отработанном пространстве выемочного участка, формирования в скважине ламинарного потока смеси газов и пыли, определения содержания тонкодисперсной пыли, способной взрываться, её доли в газопылевом балансе выработанного пространства очистного забоя, обоснования показателя нижнего предела воспламенения газопылевоздушной смеси.The set goal is achieved by drilling a borehole in the roof of the working face, shifting its route in the direction of the mined-out space, sealing the wellhead from the suction of mine air, taking a sample of gases from the mined-out space, measuring the concentration of gases and dust contained in the mined-out space of the extraction area, forming a laminar flow of a mixture of gases and dust in the borehole, determining the content of fine dust capable of exploding, its share in the gas-dust balance of the mined-out space of the working face, substantiating the indicator of the lower limit of ignition of the gas-dust-air mixture.

Способ предотвращения взрывоопасности газа и пыли осуществляют следующим образом.The method for preventing explosion hazard of gas and dust is carried out as follows.

В газовой шахте, опасной по взрывчатости пыли, при отработке газоносного угольного пласта из его выработанного пространства отбирают пробу газов природного происхождения и угольную пыль, выделяющуюся в рудничную атмосферу при разрушении массива угля комбайном.In a gas mine, which is dangerous due to the explosiveness of dust, when developing a gas-bearing coal seam, a sample of gases of natural origin and coal dust released into the mine atmosphere when the coal mass is broken up by a combine are taken from its mined-out space.

Метан и угольная пыль при стечении горнотехнических, природных, организационных и термодинамических условий способны к взрывам смеси с гибелью шахтеров, разрушением горных выработок, оборудования и приборов, остановкой процесса добычи угля на длительное время, снижаются технико-экономические показатели участка и шахты.Methane and coal dust, when combined with mining, natural, organizational and thermodynamic conditions, can cause explosions of the mixture, killing miners, destroying mine workings, equipment and devices, stopping the coal mining process for a long time, and reducing the technical and economic performance of the site and the mine.

Из выработки выемочного участка, предпочтительно очистного забоя, вблизи исходящей вентиляционной струи проводят скважину в кровле очистного забоя в направлении выработанного пространства, герметизируют её от подсоса рудничного воздуха, отбирают пробу газа, содержащегося в выработанном пространстве, измеряют содержание газа вблизи призабойного пространства лавы. В пробуренной скважине создают разрежение, ламиральное течение потока извлекаемой смеси. Определяют в смеси содержание и размер частиц тонкодисперсной пыли, её долю в газовом балансе выработанного пространства очистного забоя. Эту операцию выполняют в лаборатории с использованием пылевого фильтра, микроскопа, фотосъёмки, счётного устройства стандартным методом. From the working of the extraction section, preferably the working face, near the outgoing ventilation stream, a borehole is made in the roof of the working face in the direction of the mined-out space, it is sealed from the suction of mine air, a sample of the gas contained in the mined-out space is taken, the gas content is measured near the face space of the longwall. A vacuum is created in the drilled borehole, a lamiral flow of the extracted mixture flow. The content and size of fine dust particles in the mixture, its share in the gas balance of the mined-out space of the working face are determined. This operation is performed in the laboratory using a dust filter, microscope, photography, and a counting device using a standard method.

При возвратноточной схеме проветривания выработок выемочного участка – это сопряжение лавы и выработки с исходящей вентиляционной струёй, при прямоточной – поток смеси с метаном (см. патент №2541347).In the case of a return-flow ventilation scheme for the workings of an extraction area, this is the connection of the longwall and the workings with an outgoing ventilation stream; in the case of a direct-flow scheme, this is a flow of a mixture with methane (see patent No. 2541347).

Теоретически и опытом установлено, что при ламинарном потоке текучего, в том числе смеси газа и тонкодисперсной пыли, протекание процесса не зависит от вязкости жидкости, скорости ламинарного потока в обсадной трубе на расстоянии по нормали от отрабатываемого пласта до 6-8 м.It has been established theoretically and experimentally that with a laminar flow of fluid, including a mixture of gas and fine dust, the process does not depend on the viscosity of the liquid, the speed of the laminar flow in the casing at a distance along the normal from the formation being worked up to 6-8 m.

Расход смеси, содержание в ней газов, их концентрацию определяют в соответствии с положениями ПБ и Инструкции по дегазации угольных шахт, а показатели пыли – Руководства по борьбе с пылью, Каталога шахтопластов СССР по пылевому фактору, Каталога шахтопластов по взрывчатым свойствам угольной пыли, Рудничной вентиляции (Справочник. – М.: Недра, 1988), Инструкции по борьбе с пылью и пылевзрывозащите. – М., 1997.The consumption of the mixture, the content of gases in it, their concentration are determined in accordance with the provisions of the PB and the Instructions for degassing coal mines, and the dust indicators are determined in accordance with the Guide to Dust Control, the Catalogue of USSR coal seams by dust factor, the Catalogue of coal seams by explosive properties of coal dust, Mine ventilation (Handbook. - M.: Nedra, 1988), Instructions for dust control and dust explosion protection. - M., 1997.

Положительный эффект от внедрения изобретения достигают за счёт совокупного действия ограничительных и отличительных признаков проведения скважины в кровле очистного забоя в выработанное пространство, отбора пробы газа и тонкодисперсной пыли, содержащихся в выработанном пространстве очистного забоя. The positive effect from the implementation of the invention is achieved due to the combined effect of the restrictive and distinctive features of drilling a well in the roof of the working face into the mined-out space, and taking a sample of gas and fine dust contained in the mined-out space of the working face.

Claims

A method for predicting the explosion hazard of a working area for gas and dust, including drilling a borehole in the roof of a working face in the direction of the mined-out space, sealing its mouth from the suction of mine air, taking a sample of gas and dust from the mined-out space, measuring the concentration of gases and dust, characterized in that a laminar flow of the extracted mixture is created in the borehole, the content of fine dust in the mixture is determined, its share in the gas-dust balance of the mined-out space of the working face, while the explosion hazard criterion is defined as the lower limit of ignition of the gas-dust-air mixture.