СПОСОБ ПРОГНОЗА РИСКА ВЗРЫВОВ МЕТАНА И ПЫЛИ В ШАХТАХ
METHOD OF PREDICTING RISK OF METHANE AND DUST EXPLOSION IN MINES

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для прогноза риска взрывов метана и пыли в угольных шахтах и газоопасных рудниках.
Известен способ прогноза горных рисков, сопряженный с ведением горных работ и безопасностью функционирования горного предприятия, включающий определение геотехнологических ситуаций в газовых шахтах, их типа и степени опасности развития опасности, оценку эффективности выполненных мероприятий по горным факторам (Захаров В.Н. Оценка и управление горным риском как инструмент повышения эффективности и безопасности функционирования горного предприятия // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск 1, 2013. - С.57-69).
Недостатком этого способа прогноза является то, что он предназначен преимущественно для оценки рисков ведения бизнеса на осваиваемых месторождениях полезных ископаемых без учета фактора взрывов метана и пыли в действующих шахтах.
Известен способ прогноза выбросоопасности в шахтах, включающий определение экспериментальных данных «текущего прогноза» по измерениям одного-двух параметров и оценку опасной ситуации по газодинамическому фактору (ГД-явлению) в процессе ведения горных работ по проходке выработок на участке (Деглин Б.М. Прогноз выбросоопасности в шахтах // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск 13, 2007. - С.187-191).
Недостаток этого способа заключается в прогнозе опасной ситуации, то есть выбросоопасности при отработке метаноносных пластов угля, которая также сопровождается риском гибели людей, как и взрывы метана и пыли.
Наиболее близким способом прогноза риска взрывов метана и пыли в шахтах является способ, включающий экспериментальное определение интенсивности метано- и пылевыделения на выемочном участке, измерение расхода воздуха и концентрации метана в нем и запыленности рудничного воздуха, определение температуры воспламенения метана и пыли, частоты аварийных по метану и пыли ситуаций (Геотехнологические проблемы разработки опасных по газу и пыли угольных пластов / А.Д. Рубан, Г.С. Забурдяев, В.С. Забурдяев. Институт проблем комплексного освоения недр РАН. - М.: Наука, 2007. - 279 с., прототип).
Недостаток данного способа заключается в том, что оценку риска взрывов метана и пыли в шахтах осуществляют без учета динамики снижения расхода воздуха и роста концентрации метана в процессе снижения параметров вентиляции участка (неустойчивое проветривание), температур воспламенения метана и пыли на глубине ведения горных работ при фактических давлении и влажности воздуха, частоты аварийных ситуаций по факторам расхода воздуха, содержаниям метана и пыли.
Целью изобретения является повышение достоверности прогноза риска взрывов метана и пыли в шахтах в случаях снижения параметров проветривания действующих выемочных участков (расхода воздуха) при отработке опасных по метану и пыли угольных пластов.
Согласно изобретению поставленную цель достигают тем, что в способе прогноза риска взрывов метана и пыли в шахтах, включающем экспериментальное определение интенсивности метано- и пылевыделения на выемочном участке, измерение расхода воздуха и концентрации метана в нем и запыленности рудничного воздуха, определение температуры воспламенения метана и пыли, частоты аварийных по метану и пыли ситуаций, измеряют расход воздуха и концентрации метана в процессе снижения параметров проветривания участка, по данным измерения устанавливают динамику снижения расхода воздуха и роста концентрации метана до ее взрывоопасной величины в смеси с воздухом, при этом температуру воспламенения метана и пыли определяют на глубине ведения горных работ при фактических давлении и влажности воздуха, а риск взрыва метанопылевоздушной смеси устанавливают произведением частот аварийных ситуаций по расходу воздуха, содержанию метана и пыли.
Способ осуществляют следующим образом.
На горном отводе шахты (или рудника) выделяют выемочный участок, наиболее подверженный по горнотехническим параметрам и аэродинамическим факторам к снижению расхода воздуха. В выработках участка устанавливают контрольно-измерительную аппаратуру для записи расхода воздуха (или скорости воздушного потока) и концентрации в нем метана, а также приборы-пылемеры, датчики давления и температуры воздуха и его влажности. При этом контроль упомянутых параметров ведут непрерывно с выдачей информации операторам газового, воздушного и пылевого контроля, а также «на печать».
Температуру воспламенения метана и пыли устанавливают по справочной литературе с учетом глубины размещения на участке контрольно-измерительной аппаратуры, давления, температуры и влажности воздуха, содержания в нем метана и пыли.
Частоту аварийных ситуаций по показателям расхода воздуха, содержания метана и пыли определяют по фактическим данным или по случаям регистрации аварийных ситуаций при разработке метаноносных пластов угля, склонных к взрывам угольной пыли. Либо используют литературные источники как по случаям аварий, так и по исходным данным, характеризующим свойства и вещественный состав угольной пыли, по температуре воспламенения метанопылевоздушных смесей в различных количественных сочетаниях концентрации метана и угольной пыли.
Контрольно-измерительную аппаратуру и датчики для измерения параметров рудничной атмосферы устанавливают в выработке с исходящей из выемочного участка струей воздуха и на ее выходе из лавы (в 10-15 м от линии очистного забоя).
Обязательным условием является непрерывная фиксация параметров проветривания выемочного участка (снижение расхода воздуха, изменение давления и температуры) и концентрации метана, по которым устанавливают динамику процесса снижения расхода воздуха и роста содержания метана в нем. При этом по факту или прогнозу определяют время, при котором концентрация метана может достигнуть 4,5% по объему или более, то есть взрывоопасной величины (температура воспламенения метана меньше, чем угольной пыли). При взрыве метановоздушной смеси появляется высокая вероятность взрыва пыли, причем мощность взрыва находится в зависимости от ее вещественного состава.
Вероятность протекания аварийных процессов устанавливают по разработанным алгоритму и программе, а данные прогноза риска взрывов используют для разработки мероприятий по исключению аварийных ситуаций.