Способ прогноза запыленности выработанного пространства

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для прогноза запыленности выработанного пространства очистного забоя за счет определения утечек воздуха через выработанное пространство лавы и количества взвешенной в нем тонкодисперсной угольной пыли.

Известен способ, включающий пройденные на выемочном участке подготовительные выработки, схему проветривания лавы и измерение расхода воздуха, протекающего по призабойному пространству лавы (Сергеев И.В., Забурдяев B.C. и др. Управление газовыделением на угольных шахтах при ведении очистных работ. - М.: Недра, 1992. - 256 с.; стр. 6-15).

Недостатком способа является то, что при известных параметрах воздушных потоков отсутствуют операции по оценке уровня запыленности прилегающего к лаве выработанного пространства.

Известен способ, включающий проведение на выемочном участке подготовительных выработок, работу комбайна по отбойке угля и проветривание очистного забоя и выработок участка потоками воздуха (Рубан А.Д., Артемьев В.Б., Забурдяев B.C. и др. Подготовка и разработка высокогазоносных угольных пластов: Справочное пособие. - М.: Изд. «Горная книга», 2010. - 500 с.; стр. 152-161).

Недостатком способа является отсутствие данных об объемах воздушных потоков и запыленности выработанного пространства тонкодисперсной угольной пылью.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ, включающий проведение на выемочном участке подготовительных выработок, отбойку угля комбайном, схему воздушных потоков на участке, измерение расхода воздуха в лаве и его запыленности тонкодисперсной угольной пылью (Руководство по борьбе с пылью в угольных шахтах. - М.: Недра, 1979. - 319 с.; стр. 5-8, 12-17, 21-23).

К недостаткам способа следует отнести то, что запыленность рудничного воздуха в лаве и в сети выработок участка измеряют вне времени отбойки угля комбайном и не определяют утечки воздуха через выработанное пространство, а также не определяют количество взвешенной в нем тонкодисперсной угольной пыли.

Технической задачей изобретения является определение количества взвешенной в выработанном пространстве лавы угольной пыли, способной в определенных условиях взрываться.

Поставленная цель достигается тем, что в способе прогноза запыленности выработанного пространства, включающем проведение на выемочном участке подготовительных выработок, отбойку угля комбайном, схему воздушных потоков на участке, измерение расхода воздуха и его запыленности тонкодисперсной угольной пылью, расходы воздуха в сети выработок и его запыленность определяют одновременно при работе комбайна по отбойке угля, дополнительно проводят пылегазовоздушные съемки в призабойном пространстве вдоль лавы, по расходу воздуха и его запыленности устанавливают объемы утечек воздуха через выработанное пространство и количество взвешенной в нем взрывоопасной тонкодисперсной угольной пыли.

Способ осуществляют следующим образом.

На подготовленном к отработке участке угольного пласта с применением механизированной крепи, очистного комбайна и принятой схемы проветривания определяют минутную производительность комбайна и расходы воздуха, поступающего в очистной забой и исходящего из него, измеряют содержание метана и запыленность рудничного воздуха угольной пылью с выделением тонкодисперсной ее составляющей (от 70 мкм и меньшего фракционного состава). При этом расход воздуха и его запыленность измеряют на поступающей в лаву струе воздуха, вдоль призабойного пространства лавы и в исходящем из лавы потоке воздуха. Замеры вдоль очистного забоя осуществляют вне косых заездов комбайна вблизи участковых выработок, равных 15-20 м, в центральной части призабойного пространства и по середине расстояний от нее (центральной части) до косых заездов (5 пунктов измерений в призабойном пространстве лавы) во время работы комбайна по отбойке угля, причем вне косых заездов. Отбор проб воздуха и содержание в нем пыли осуществляют с помощью прибора, фильтрующего действия путем протягивания запыленного воздуха через фильтры. При этом фиксируют объем отобранного запыленного воздуха и определяют количество тонкодисперсной пыли, отложенной на фильтре, путем подсчета числа частиц, например с помощью микроскопа (число частиц в см³ воздуха) с последующим расчетом витающей тонкодисперсной угольной пыли (мг/м³) в воздухе, протекающем в пункте измерения. Расход воздуха в выработке определяют стандартным способ: измеряют скорость воздушного потока (и, м/сек), сечение (s, м²) выработки в пункте замера и рассчитывают расход воздуха по формуле

, м³/мин.

Замеры воздуха и его запыленность в призабойном пространстве лавы производят при возвратноточной или прямоточной схеме проветривания выработок выемочного участка. Во втором случае проводят дополнительно контрольные замеры расхода воздуха и содержание в нем метана и пыли на исходящей из участка струе воздуха в двух-трех пунктах на расстояниях от очистного забоя до 100-150 м.

Утечки воздуха из призабойного пространства лавы в выработанное пространство устанавливают как разность расходов воздуха в интервалах ближайших пунктов измерения, а общее число определяют их суммированием.

Запыленность выработанного пространства взвешенной (витающей в воздухе) тонкодисперсной угольной пылью определяют суммированием произведения количества измеренной пыли в пункте замера на интервал (расстояние) между соседними пунктами (например, пункт i+1 и пункт i) по ходу потока воздуха на выемочном участке.

Вероятность взрывоопасной ситуации в запыленном тонкодисперсной угольной пылью выработанном пространстве выемочного участка (в случае воспламенения метановоздушной или метанопылевоздушной смеси) зависит от нижнего предела взрываемости взвешенной в воздухе угольной пыли и содержания метана в выработанном пространстве. В связи с этим измеренную запыленность воздуха в выработанном пространстве сопоставляют с установленным нижним пределом взрываемости пыли и содержанием (концентрацией) метана в атмосфере выработанного пространства. Такая ситуация в угольных шахтах требует обоснованного выбора мероприятий по снижению запыленности рудничной атмосферы и предотвращения ее загазирования метаном.

Одновременно с определением запыленности воздуха в пунктах измеряют содержание в нем метана.

Внедрение способа по прогнозу запыленности выработанного пространства выемочных участков позволит оценить пылегазовую ситуацию в угольных шахтах и рекомендовать технологические решения по предотвращению возможной взрывоопасной ситуации.