Результат интеллектуальной деятельности: Способ прогноза пирита в пласте угля

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для прогноза местоположения пирита в пласте угля.

Известен способ определения содержания углепородной пыли в воздухе призабойного пространства лавы при работе очистного комбайна по разрушению угольного массива [Руководство по борьбе с пылью в угольных шахтах. - М.: Недра, 1979. - 319 с.; стр. 7-12].

Недостатком данного способа является то, что определяют в воздухе призабойного пространства только содержание угольной пыли.

Известен способ влияния на взрывоопасность гибридных смесей в угольной шахте, состоящих из угольной пыли и метана (Проблемы обеспечения высокой производительности очистных забоев в метанообильных шахтах [А.Д. Рубан, В.Б. Артемьев, и др. - М.: УРАН ИПКОН РАН, 2009. - 396 с. С. 98-100].

Недостатком способа служит то, что в нем отсутствует технологическое решение по установлению местонахождения по длине лавы пирита в угольных пластах, который создает предпосылки для формирования взрывоопасных ситуаций из-за фрикционного искрения при работе очистного комбайна по разрушению массива угля.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ прогноза содержания пирита в метаноносных пластах угля в виде включений, содействующих формированию искрения при работе комбайна в процессе разрушения угольного пласта [Геотехнологические проблемы разработки опасных по газу и пыли угольных пластов / А.Д. Рубан, Г.С. Забурдяев, В.С. Забурдяев. ИПКОН РАН - М.: Наука, 2007. - 279 с.; стр. 11-13, 88-92. (Прототип)].

Недостаток способа состоит в том, что его технологические решения не позволяют определять местонахождение включений пирита в угольном пласте по длине очистного забоя.

Технической задачей изобретения является прогноз местонахождения пирита в пласте при очистной выемке угля комбайном за счет определения серосодержащих веществ в угле и измерения концентрации сероводорода вблизи углеразрушающего комбайна.

Поставленная цель достигается тем, что в способе прогноза пирита в пласте угля, включающем отбор проб угля в очистном забое, измельчение угля, определение его сорбционных показателей и элементного состава, хронометраж движения комбайна по отбойке угля, установление датчиков температуры и содержания газа в рудничном воздухе, отбор проб угля производят в средней по длине части очистного забоя до посадки пород основной кровли, определяют в угле содержание тонкодисперсных фракций угольной пыли и пирита, датчики температуры воздуха и концентрации сероводорода устанавливают на очистном комбайне, размещают их вдоль комбайна по ходу движения потока призабойного исходящего воздуха, хронометраж движения комбайна совмещают с показаниями датчиков температуры воздуха и концентрации сероводорода в нем, при этом местонахождения пирита в пласте угля определяют по повышению концентрации сероводорода вблизи углеразрушающего комбайна.

Способ реализуется следующим образом.

В рудничной атмосфере измеряют содержание взрывоопасных газов и угольной пыли. Отбирают пробы угля по длине очистного забоя до посадки пород основной кровли, то есть на участке угольного пласта в меньшей степени подверженного разгрузке от горного давления. При этом три - четыре рассредоточенных пробы угля отбирают в средней части очистного забоя, отступив от участковых выработок на 35-40 м. Отобранные пробы угля после удаления частиц породы подвергают измельчению до тонкодисперсной фракции пыли. Определяют сорбционные показатели и элементный состав угля по стандартным методикам.

Датчики температуры воздуха и концентрации сероводорода в нем устанавливают на очистном комбайне, размещают их вдоль комбайна по ходу движения потока исходящего призабойного воздуха, омывающего место установки датчиков.

Во время работы очистного комбайна по разрушению пласта угля производят хронометраж его движения в призабойном пространстве лавы. Совмещают результаты хронометража с данными измерения температуры воздуха и концентрации сероводорода вблизи установленных на комбайне датчиков, регистрирующих температуру воздуха и концентрацию сероводорода.

В процессе контакта резцов исполнительного органа комбайна с пиритом происходит его разрушение с образованием пиритной пыли, термическое разложение которой приводит к ее зажиганию с последующим выделением сероводорода. Температура воспламенения сероводорода составляет 290-320°С, что значительно ниже температуры воспламенения метана, равной 650-750°С. Воспламенение сероводорода способствует зажиганию как метана, так и угольной пыли, температура воспламенения которой более высокая и составляет 750-850°С. Такая последовательность воспламенения сероводорода, метана и угольной пыли формирует условия для взрыва газопылевоздушных смесей с катастрофическими последствиями (гибель людей, разрушение выработок, потеря горного оборудования и приборов).

Местонахождение пирита в угольном пласте по протяженности очистного забоя определяют с использованием результатов хронометража движения очистного комбайна по разрушению пласта угля и показаниям датчиков температуры воздуха и концентрации сероводорода. При этом за основной критерий потенциальной газовой опасности ведения горных работ в очистном забое принимают фактическое повышение концентрации сероводорода в области работающего очистного комбайна.

Показания датчиков температуры воздуха и концентрации сероводорода, установленных на комбайне, используют для изучения динамики протекания процесса формирования взрывоопасной ситуации в очистном забое при работе комбайна по выемке угля на газоносном пласте и для разработки мероприятий по предотвращению формирования взрывоопасных ситуаций на выемочном очистном участке при составлении паспорта ведения горных работ.

В отобранной и измельченной пробе угля определяют частицы взвешенной угольной пыли, размером 100-60 мкм, способной взрываться при определенных газотермодинамических условиях. Такую пыль из общей массы тонкодисперсных фракций выделяют известным стандартным методом, в том числе и путем счета пылинок под микроскопом. Элементный состав углей определяют с использованием, например, рентгенфлуоресцентного спектрометра Olympus Х-5000 или других приборов.