МОБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНГИБИРОВАНИЯ ВЗРЫВООПАСНОЙ МЕТАНОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ШАХТАХ (ВАРИАНТЫ)
MOBILE DEVICE FOR INHIBITION OF HIGHLY EXPLOSIVE METHANE-AIR MIXTURES IN MINES (VERSIONS)

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для предотвращения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей.
Известно устройство инертизации призабойного пространства (патент №2301894, кл. МПК E21F 5/00, дата приоритета 01.12.2005, опубликовано 27.06.2007, номер заявки №2005137627). Известное устройство содержит контейнер с инертизирующим средством, заряд, распыляющий инертизирующее средство.
Недостатком известного устройства является то, что невозможно его установить в труднодоступных местах, а также имеется опасность его разгерметизации.
Известен способ и устройство автоматического разгазирования горной выработки (патент №2278271, кл. МПК E21F 5/00, дата приоритета 06.08.2001, дата публикации 27.07.2006, номер заявки №2001121811). Известное устройство содержит общешахтный вентилятор и устройство контроля загазованности пространства, датчики, баллон со сжатым воздухом.
Недостатком известного устройства является то, что оно предназначено для стационарной установки, т.е. оно не мобильно.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является нейтрализация взрывоопасных скоплений метана и обеспечение безопасности и абсолютной защиты горняков за счет быстрой и мобильной доставки и применения средств ингибирования метана.
Известные на сегодня в России и за рубежом способы предупреждения взрывов метана в шахтах ведутся в направлении обеспечения интенсивной вентиляции, подачи в забой инертных газов, откачки метана. При этом устройства, применяемые для обеспечения безопасности шахтеров, как правило, стационарные, дорогостоящие, имеющие высокую энергоемкость.
Предлагается мобильное устройство для ингибирования взрывоопасной метановоздушной смеси в шахтах в двух исполнениях: передвижное на тележке с блоком распылительных форсунок и в ранцевом исполнении для непосредственной защиты рабочих в шахтах.
Мобильное устройство для ингибирования взрывоопасной метановоздушной смеси в шахтах в первом исполнении содержит баллоны с ингибитором, датчик метана, электронный манометр, источник питания, тележку на колесах.
Отличием является то, что дополнительно содержит блок управления, подключенный к системе контроля и мониторинга шахты и принимающий сигнал от датчиков метана и манометров, и передающий сигнал на управляющие клапаны, которые соединены одновременно с регулирующим блоком и баллонами с ингибитором, а регулирующий блок подключен к блоку форсунок, состоящему из двух изолированных друг от друга камер для подвода ингибитора к форсункам.
Другим отличием является то, что форсунок более двух. Еще одним отличием является то, что устройство содержит два управляющих клапана.
Во втором варианте исполнения мобильное устройство для ингибирования взрывоопасной метановоздушной смеси в шахтах содержит баллоны, датчик метана, манометры.
Отличием является то, что дополнительно содержит регулирующий блок, соединенный с баллонами с ингибитором и одновременно при помощи гибкого соединения с управляющим клапаном и с, по меньшей мере, одной распылительной форсункой со штангой, а регулирующий блок и управляющий клапан состоят из двух изолированных камер для подвода ингибитора, управляющий клапан снабжен кнопкой подключения.
Другим отличием является то, что штанга выполнена телескопической.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид мобильного устройства для ингибирования метановоздушной смеси, смонтированного на тележке, а на фиг.2 в ранцевом исполнении.
Мобильное устройство для ингибирования взрывоопасной метановоздушной смеси в шахтах, смонтированное на тележке (фиг.1), удобно для использования в постоянном или возможном пункте скопления метана. Устройство мобильно и может быть оперативно перемещено в случае необходимости.
Устройство (фиг.1) содержит баллоны с ингибирующим газом 1 и 2, датчик метана 3, который закреплен непосредственно на устройстве, электронные манометры 4. Сигналы от датчика метана 3 и электронных манометров 4 поступают на блок управления 5, где обрабатывается информация и при достижении 3% концентрации метана в атмосфере блок управления 5 передает сигнал на управляющий клапан 6, автоматически открывая его, при этом ингибирующий газ из баллонов 1 и 2 поступает на регулирующий блок 7, и к блоку форсунок, состоящему из двух изолированных камер (не показаны), а затем к форсункам 8 в заданном соотношении, и распыляется через форсунки в зону образования повышенной концентрации метана. Смешение компонентов 1 и 2 ингибитора происходит непосредственно в форсунках. Когда давление в баллонах падает ниже критического уровня, блок управления 5 передает информацию через систему контроля и мониторинга шахты к диспетчеру о том, что заканчивается ингибирующий газ в баллонах. Блок управления 5 запитан от системы шахтного электроснабжения либо от блока автономного питания. Устройство расположено на тележке 9.
В качестве датчика метана может быть использован датчик ДМС-03 (руководство по эксплуатации ДМС 03.00.000 Р7). На устройстве может быть установлен, например, манометр марки ДМ5002 (сертификат RU.C.30.004.A №34766, выданный Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии от 30.12.2008 г.).
Ранцевое исполнение мобильного устройства для ингибирования взрывоопасной метановоздушной смеси (фиг.2) в шахтах предназначено для использования в местах локального скопления метана. Мобильное устройство для ингибирования метановоздушной среды в шахтах в ранцевом исполнении состоит из двух баллонов 1 и 2 с ингибитором, регулирующего блока 7, датчика метана 3, управляющего клапана 6, кнопки подключения клапана 13, форсунки 8, манометров 4, ранца 12, гибкого соединения 10, телескопической штанги 11.
В баллонах 1 и 2 находится под давлением ингибирующий газ, в баллоне 1 - компонент 1 и в баллоне 2 - компонент 2 газа. Баллоны 1 и 2 подключены к регулирующему блоку 7. При концентрации метана 3% (показания датчика метана 3) шахтер вручную открывает управляющий клапан 6 при помощи кнопки подключения клапана 13. Управляющий клапан 6 открывается, после чего ингибирующий газ в заданном соотношении компонентов 1 и 2 из баллонов 1 и 2 поступает через регулируемый блок 7 в форсунку 8 по отдельным каналам. В форсунке 8 происходит непосредственное смешение компонентов 1 и 2 газа и затем смесь распыляется через телескопическую штангу 11 в зону образования повышенного содержания метана. Использование телескопической штанги позволяет увеличить зону распыления ингибитора. По мере распыления смеси компонентов газа в баллонах падает давление и по показаниям манометров 4 определяется критический момент, когда закончились компоненты ингибирующего газа в баллонах. Манометры 8 расположены на передней части устройства, в зоне видимости шахтера.
Мобильное устройство для ингибирования взрывоопасной метановоздушной смеси в шахтах универсально и предполагает варианты использования ингибитора. Баллоны 1 и 2 могут быть заполнены как одним по составу ингибитором, так и разными его компонентами и элементами, которые подлежат смешению в разных соотношениях.
Например, это может быть бинарный газ, образованный путем смешения элементов непосредственно в форсунке. Для этого предусмотрен изолированный подвод компонентов через изолированные камеры. Возможно и использование различного рода бинарных смесей ингибиторов, смешиваемых непосредственно в форсунке. Данное техническое решение позволит избежать, например, риска расслоения газов в баллонах при хранении.
Устройство также подходит и для использования ингибиторов и ингибирующих смесей, уже готовых к распылению.
Термин «бинарный газ» означает использование газа, состоящего из двух элементов. В качестве датчика метана в ранцевом исполнении устройства для ингибирования метановоздушной смеси в шахтах предполагается использование, например, газоанализатора GaSense (разрешение на применение №33С 00-049862, выданное 25.01.2013 г. Федеральной службой по экологическому и техническому и атомному надзору»). В качестве манометра может быть использован, например, манометр технический МП3-У (ТУ 25-01.180335-84).
В данном случае обеспечивается абсолютная защита конкретного работника, автоматически предупреждается нарастание концентрации метана уже в начальной стадии. Оперативность и быстрота срабатывания индивидуального мобильного устройства для ингибирования метановоздушной смеси позволит значительно снизить риск нарастания опасной концентрации метана в непосредственных местах работы шахтеров.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что устройство мобильно и удобно для использования в любых труднодоступных местах, в том числе в кутках очистных забоев на пологом, падении и прочих местах слоевых скоплений газа, срабатывает автоматически при достижении заданного уровня концентрации метана. Удобно для применения при использовании систем подэтажной шпуровой отбойки и подэтажной гидроотбойки.