СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ ЗАЩИТЫ ГОРНЯКОВ И ШАХТ ОТ ПОЖАРОВ И ВЗРЫВОВ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1. Способ комбинированной защиты горняков и шахт от пожаров, взрывов и токсичных газовыделений, при котором в качестве устройств защиты горняков используют автономные термомагнитные сепараторы воздуха в качестве средства индивидуальной защиты органов дыхания и зрения (ТМСВ-СИЗОДЗ) каждого горняка в забое и, по меньшей мере, один термомагнитный сепаратор воздуха с газоразделительной системой (ТМСВ-ГРС) отделения сопутствующих горючих и токсичных газов (например, водорода, метана и т.д.), устанавливаемый в зоне разработки горных пород, добычи угля в частности, отличающийся тем, что ТМСВ-ГРС, разделяет газы, высасываемые из вырабатываемого пространства и вмещающих пород в забое, на кислород (парамагнетик) и азот с остальными газами (диамагнетиками) в первом каскаде сепарации, а вторым каскадом сепарации газов-диамагнетиков является газоразделительная система (например, мембранная, абсорбционная), выделяющая азот с концентрацией до 97%, который возвращается в забой, и регулировано снижает и поддерживает в самопритекаемом с поверхности свежем воздухе концентрацию кислорода в забое от 21% до 3%, в зависимости от горючести разрабатываемых пород и сопутствующих газов (уголь, метан и т.д.), при которых невозможен взрыв и горение, а оставшиеся газы-диамагнетики (водород, метан и др.), как и выделенный в первом каскаде кислород, по отдельным трубопроводам («парамагнитному» и «диамагнитному» соответственно) выводятся на поверхность и используются далее (с помощью известных способов и технологических установок: накапливаются, сжимаются, сжижаются и т.д.).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ТМСВ-ГРС устанавливаются в каждом штреке, независимо от наличия в нем забоя, в котором производится промышленная разработка, добыча угля в частности, на необходимом расстоянии друг от друга, и не требуют какой-либо изоляции от штреков, осуществляя сепарацию воздуха в штреке, и, удаляя кислород и просачивающиеся из стен штрека сопутствующие газы (водород, метан и др.) соответственно в «парамагнитный» и «диамагнитный» трубопроводы так, чтобы концентрация кислорода в штреке не превышала 13%, а при возникновении загорания могут понижать ее до требуемого уровня (до 3%), зависящего от разрабатываемых пород и сопутствующих газов.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменяет вентиляцию шахты с приточно-принудительной на самотечно-вытяжную, благодаря понижению давления в забое в результате высасывания и удаления из забоя с помощью ТМСВ-ГРС и отдельных трубопроводов кислорода и других сопутствующих газов-диамагнетиков, кроме азота.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на входе ТМСВ-ГРС устанавливается компрессор, который всасывает и очищает от пыли с помощью фильтра из пористого алюминия, закачиваемые в термомагнитный сепаратор газы.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что второй каскад в ТМСВ-ГРС представляет собой газоразделительную систему, запитываемую газами-диамагнетиками, на выходе которой за счет сепарации (например, мембранной, абсорбционной), содержание азота увеличивается и составляет не менее 97%, а оставшиеся газы-диамагнетики выводятся в «диамагнитный трубопровод», идущий на поверхность.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый шахтер, благодаря изоляции глаз и носа маской ТМСВ-СИЗОДЗ, вдыхает очищенную от пыли и индивидуально регулируемую обогащенную кислородом воздушную смесь через нос, независимо от концентрации кислорода в забое, а газы-диамагнетики вместе с выдыхаемым углекислым газом выталкиваются в забой при выдохе через нос, при этом ТМСВ-СИЗОДЗ «работает в режиме разряжения воздуха» (при вдохе) и имеет внутри канала термомагнитного сепаратора не сплошную продольную наноперегородку из пористого алюминия, позволяющую полностью отделить кислород магнитным полем, а только «регулируемую секцию на выходе» с клапаном для вдоха», в которой, таким образом, может оставаться от 20 до 40% кислорода, а остальное - азот с другими, «не успевшими разделиться при вдохе шахтера» газами-диамагнетиками, причем, в связи с запыленностью воздуха в забое, на входе ТМСВ-СИЗОДЗ устанавливается сменный фильтр из того же пористого алюминия.
7. Система комбинированной защиты горняков и шахт от пожаров и взрывов с помощью ТМСВ-СИЗОД и ТМСВ-ГРС, отличающаяся тем, что реализует самотечно-вытяжную вентиляцию шахты воздухом вместо приточно-принудительной, обеспечивая во всех штреках снижение в самопритекаемом с поверхности свежем воздухе концентрации кислорода от 21% до 3%, в зависимости от горючести разрабатываемых пород и сопутствующих газов (уголь, метан и т.д.), при которых невозможен взрыв и горение, удаляя кислород и сопутствующие газы с помощью ТМСВ-ГРС и соответствующих трубопроводов («парамагнитного» и «диамагнитного» соответственно) на поверхность, а сепарированный азот использует для создания во всех штреках и забоях указанных пониженных концентраций кислорода, обеспечивая при этом очищенную от пыли и обогащенную кислородом смесь для дыхания горняков, находящихся в шахте, с помощью автономных ТМСВ-СИЗОДЗ у каждого.
8. Система по п.7, отличающаяся тем, что ТМСВ-ГРС, удаляя из газовой среды в «своей зоне» кислород и сопутствующие газы, обезвоживает и охлаждает азот, в связи с чем, в процессе флегматизации им газовой среды в «своей зоне», понижается влажность и температура окружающей среды до установленных в контроллере значений, который изменяет влаго-хладоизводительность ГРС, т.е. температуру и скорость подачи азота, в реальном масштабе времени, в зависимости от влажности и температуры воздуха, поступающего с поверхности.
9. Система по п.7, отличающаяся тем, что вместо газоанализаторов и сложных систем контроля и автоматики защиты от пожаровзрывоопасных газов (например, метана), ТМСВ-ГРС с помощью контроллера осуществляет мониторинг кислорода простыми электрохимическими датчиками, управляя флегматизацией газовой среды в «своей зоне», обеспечивающей указанные концентрации кислорода, а места их установки и расстояния между ними выбираются так, чтобы обеспечивалось примыкание «своей зоны» с зоной «соседнего» ТМСВ-ГРС.
10. Система по п.7, отличающаяся тем, что на входе ТМСВ-ГРС установлен компрессор с системой очистки всасываемой смеси газов от породных аэрозолей (пыли) с помощью фильтров из пористого алюминия, работоспособность которого проверяется контроллером ТМСВ-ГРС по данным соответствующих датчиков давления, выдающим сигнал о необходимости смены фильтра и переходе на «запасной», или приостанавливающим работу ТМСВ-ГРС в случае засорения обоих.
11. Система по п.7, отличающаяся тем, что все контроллеры ТМСВ-ГРС, находясь в зоне прямой видимости, соединяются радиомодемами в сеть (при переходе из горизонта в горизонт и до поверхности с помощью репитеров), которая подключена к компьютеру, управляющему всей системой в пункте диспетчерского управления шахтой на поверхности, отображая в реальном масштабе времени координаты каждого ТМСВ-ГРС, его режимы работы и концентрации кислорода во всех штреках шахты.
12. Система по п.7, отличающаяся тем, что ТМСВ-СИЗОДЗ осуществляет защиту не только органов дыхания и зрения горняков от вредных газов-диамагнетиков и породных аэрозолей (пыли), но и органов слуха, в т.ч. от шума, т.к. в конструкции маски предусмотрены легко сменяемые «ушные нанопробки» из того же пористого алюминия, а индивидуальная регулировка «секции наноперегородки на выходе для вдоха» позволяет изменять режим обогащения кислородом, что обеспечивает каждому горняку нормальную дыхательную среду при снижении концентрации кислорода в окружающем воздухе до 3%.