СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВЗРЫВООПАСНЫХ СКОПЛЕНИЙ ГАЗОВ И ПЫЛИ В ЗОНЕ РАЗРУШЕНИЯ УГЛЯ
METHOD FOR PREVENTING EXPLOSION-HAZARD ACCUMULATIONS OF GASES AND DUST IN COAL DESTRUCTION ZONE

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для предотвращения взрывоопасных скоплений газов и пыли в условиях добычи угля путем его разрушения исполнительным органом комбайна за счет подачи охлаждающей жидкости и водовоздушной смеси в зону разрушения угля резцами.
Известен способ охлаждения резцов исполнительного органа комбайна при разрушении угля (Руководство по борьбе с пылью в угольных шахтах. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1979. - 319 с.), включающий подачу орошающей жидкости в зону разрушения угля резцами исполнительного органа комбайна.
Недостатком этого способа предотвращения фрикционного искрения во время контакта резца с горным массивом является низкая эффективность подавления мелкодисперсной пыли и большой расход жидкости через форсунки оросительной системы.
Известен другой способ предотвращения фрикционного искрения как источника воспламенения газопылевоздушной среды (Геотехнологические проблемы разработки опасных по газу и пыли угольных пластов / А.Д. Рубан, Г.С. Забурдяев, B.C. Забурдяев; Ин-т проблем комплексного освоения недр РАН. - М.: Наука, 2007. - 279 с.), включающий отбор проб угля, определение выхода летучих веществ из угля, содержания фюзинита и пыли, газоносности пласта, подачу орошающей жидкости в места соприкосновения режущего инструмента с горной породой.
Недостатком этого способа является недостаточная эффективность связывания взрывоопасных (мелких) фракций пыли в зоне разрушения угля и фрикционном искрении.
Наиболее близким способом предотвращения взрывоопасных скоплений газов и пыли в зоне разрушения угля является способ (Проблемы обеспечения высокой производительности очистных забоев в метанообильных шахтах / А.Д. Рубан, В.Б. Артемьев, B.C. Забурдяев и др. - М.: УРАН ИПКОН РАН, 2009. - 396 с., прототип), включающий отбор проб угля из пласта, определение выхода летучих веществ из угля, его газоносности, содержания фюзинита и пыли, подачу охлаждающей жидкости на поверхность резца и водовоздушной смеси в область разрушения угля.
Недостатком данного способа является то, что предотвращение взрывоопасных скоплений газов и пыли осуществляют без учета величины давления жидкости в каналах резцедержателя при подаче охлаждающей жидкости и водовоздушной смеси в зону разрушения угля без диспергирования жидкости при формировании водовоздушной смеси для снижения концентрации метана и связывания пыли взрывоопасных фракций.
Целью изобретения является повышение эффективности предотвращения взрывоопасных скоплений газов и пыли во время разрушения угля исполнительным резцесодержащим органом комбайна за счет рационального режима разбавления взрывоопасных газов и связывания мелких взрывоопасных фракций пыли в зоне разрушения угля.
Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что в способе предотвращения взрывоопасных скоплений газов и пыли в зоне разрушения угля, включающем отбор проб угля из пласта, определение выхода летучих веществ из угля, его газоносности, содержания фюзинита и пыли, подачу охлаждающей жидкости на поверхность резца и водовоздушной смеси в область разрушения угля, подачу охлаждающей жидкости и водовоздушной смеси производят при равном давлении жидкости в каналах резцедержателя, охлаждающую жидкость на поверхность резца подают в компактном виде в момент разрушения угля резцом, жидкость в водовоздушной смеси диспергируют с возможностью связывания взрывоопасных фракций пыли, при этом ее подают по каналу резцедержателя тангенциально во внешнюю полость втулки с ее внутренним эжектирующим каналом, а газоносность пласта определяют в полосе выемки угля.
Способ осуществляют следующим образом.
Применительно к конкретному газоносному и опасному по взрывчатости угольной пыли пласту отбирают пробы угля из пласта, определяют содержание летучих веществ в угле, его газоносность в полосе выемки угля, содержание фюзинита и пыли в угле, подают охлаждающую жидкость на поверхность резца и водовоздушную смесь в область разрушения угля, при этом подачу охлаждающей жидкости и водовоздушной смеси производят при равном давлении жидкости в каналах резцедержателя, охлаждающую жидкость на поверхность резца подают в компактном (нераспыленном) виде в момент разрушения угля резцом, жидкость в водовоздушной смеси диспергируют с возможностью связывания взрывоопасных фракций пыли, эжекцию рудничного воздуха и его подачу в область разрушения угля осуществляют подводом жидкости по каналу резцедержателя тангенциально во внешнюю полость втулки с ее внутренним эжектирующим каналом.
Отбор проб угля из массива пласта, определение содержания летучих веществ в угле, его газоносности, содержания фюзинита и пыли в угле производят по стандартным методикам, суть которых изложена в нормативных документах (инструкциях, методических указаниях, справочных пособиях и пр.).
Подачу охлаждающей жидкости в зону разрушения угля резцами осуществляют по каналам резцедержателя на поверхность резца, для чего во втулке резцедержателя предусмотрены борозды для подачи жидкости (воды, воды с добавками поверхностно-активных или химически-активных веществ) к режущей головке резца. Жидкость для формирования водовоздушной смеси, предназначенной для снижения концентрации газов (преимущественно метана) и содержания тонкодисперсных взрывоопасных фракций пыли до безопасной величины их воспламенения от фрикционного искрения, подают тангенциально расположенным по каналам в резцедержателе в полость между резцедержателем и специальной втулки, во внутреннем канале которой формируется водовоздушная смесь, направляемая в зону контакта режущей головки резца с горным массивом (углем и включениями породы). В случаях, когда угольный пласт содержит крепкие породы или включения пирита, резцедержатель выполняют с дополнительным каналом для подачи жидкости на режущую головку смежного резца, следующего по ходу вращения исполнительного (режущего) органа комбайна.
Путем подачи водовоздушной смеси в места скопления газов и пыли при разрушении угля резцами исполнительного органа комбайна обеспечивают содержание метана менее 4,5% по объему и нижний предел взрываемости пыли (в граммах на кубический метр воздуха), который устанавливают экспериментально с учетом содержания в угле микрокомпонентов фюзинита, выхода летучих веществ и содержания негорючих породных включений.
Внедрение способа позволит повысить безопасность ведения горных работ на газоносных пластах, угли которых склонны к взрывчатости пыли, за счет высокой эффективности предотвращения взрывоопасных скоплений газов и пыли во время разрушения угля исполнительным органом комбайна.