СПОСОБ ЛОКАЛИЗАЦИИ ВЫСОКОТОКСИЧНЫХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ В ГОРНОЙ ВЫРАБОТКЕ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ
METHODS FOR LOCALIZING HIGHLY TOXIC AND ENVIRONMENTALLY HAZARDOUS SUBSTANCES IN MINES DURING BLASTING OPERATIONS

Изобретение относится к технике защиты окружающей среды от опасного и вредного воздействия высокотоксичных и экологически опасных веществ и может быть использовано для предотвращения последствий аварийных ситуаций при проведении в горной выработке взрывных работ с зарядами или взрывными устройствами, содержащими высокотоксичные и экологически опасные вещества.
Известен «Способ локализации энергии взрывной волны и устройство для его осуществления» (см. патент RU №2174602, E21F 5/02, опубл. 10.10.2001), используемый для подавления энергии ударной волны при взрыве газа и пыли в шахтах. Способ локализации энергии взрывной волны включает возведение в сечении горной выработки заслонов для энергии взрывной волны, в месте установки заслона в основной горной выработке устраивание расширения путем проходки по боковым породам обводной выработки. В обводной выработке размещают дополнительные средства локализации энергии взрывной волны и активного гашения фронта пламени.
В вариантах исполнения:
- на входе в расширяющуюся часть горной выработки устанавливают отбойник фронта энергии взрывной волны;
- в качестве дополнительного средства локализации энергии взрывной волны применяют пенную завесу, а в качестве экрана для ее формирования используют самораскрывающуюся парашютную перемычку;
- встречно фронту пламени взрывной волны по обводной выработке размещают по крайней мере один бункер с огнетушащим составом;
- бункер с огнетушащим составом размещают в специальной нише или скважине;
- бункер с огнетушащим составом снабжают выталкивателем с приводным механизмом, имеющим связь с дистанционно установленным аварийным датчиком;
- в качестве бункера с огнетушащим составом используют легко разрушаемую емкость с жидким азотом;
- расширение устраивают в месте проходки кроссинга путем его соединения через шлюзовое устройство в кровле основной горной выработки с выходом на кроссинг;
- в крыльях кроссинга устанавливают ловушки, локализующие энергию взрывной волны;
- обводную выработку и входную и выходную ветви кроссинга проходят с формированием лабиринта, выполненного перегородками, установленными в выработке на противоположных бортах и смещенных относительно друг друга по продольной оси выработки;
- заслоны в основной выработке устанавливают до выхода с обводной выработки на основную;
- отбойник фронта взрывной волны на кроссинговую выработку выполняют откидным на сечение основной горной выработки и снабжают связью с дистанционно установленным аварийным датчиком;
- в качестве дополнительного средства локализации энергии взрывной волны и гашения фронта пламени устраивают тупиковые ниши-ловушки, выполненные в виде участковых водосборников.
Устройство для локализации энергии взрывной волны включает подвижные переднюю и заднюю каретки, соединенные гибкой связью, побудитель схода, щитки, жестко закрепленные на цепях, направляющие схода с ограничителем, встроенные в щитки кассеты с газогенерирующими приспособлениями, выходные сопла которых ориентированы встречно направлению ударной волны, а на задней каретке устанавливают самораскрывающееся заграждение, выполненное в виде парашютной перемычки.
Недостатком этого способа и устройства локализации энергии взрывной волны является возможность проникновения высокотоксичных или экологически опасных продуктов взрыва через заслоны, которые не являются герметичными, в зону основной горной выработки и далее в окружающую среду.
Известен "Комплекс технических средств защиты" (см. патент RU №2354927, F42D 5/04, опубл. 10.05.2009, Бюл. №13), используемый при производстве взрывных работ с зарядами или взрывными устройствами большой разрушительной силы, содержащими помимо обычного взрывчатого вещества высокотоксичные и экологически опасные продукты. Комплекс технических средств защиты состоит, по крайней мере, из трех каскадов защиты. Первый - взрывозащитная камера, в которой размещается заряд или взрывное устройство. Второй - возведенное вокруг взрывозащитной камеры локализующее продукты взрыва устройство, позволяющее удерживать высокотоксичные и экологически опасные продукты взрыва и произвести удаление взрывозащитной камеры, несанкционированно потерявшей герметичность, в отстойник. Третий - концевой бокс в горной выработке, запираемый каскадом из, по крайней мере, трех коробов: бронекороба с бронедверью и, по крайней мере, двух гермокоробов с гермодверью каждый.
Недостатком известного комплекса технических средств защиты является возможность проникновения продуктов взрыва через третий каскад защиты при аварийной ситуации, когда при разрушении первого и второго каскада защиты горячие продукты взрыва попадают в рабочий объем горной выработки и повышают в ней давление. При воздействии повышенного давления среды, содержащей высокотоксичные и экологически опасные вещества, на термоэлементы, имеющие конструктивные и технологические протечки, возможно попадание этих веществ в окружающую среду.
Данный патент выбран в качестве прототипа.
Задача заключается в том, чтобы при возникновении аварийной ситуации при проведении в горной выработке взрывных работ с зарядами или взрывными устройствами, содержащими высокотоксичные или экологически опасные продукты, обеспечить полную локализацию опасных веществ в заданном объеме горной выработки.
Технический результат заключается в повышении защиты окружающей среды от высокотоксичных или экологически опасных продуктов взрыва.
Технический результат достигается тем, что предлагается способ локализации высокотоксичных и экологически опасных веществ в горной выработке при взрывных работах, включающий возведение в сечении горной выработки заслонов с образованием герметичных рабочего объема и, по крайней мере, одного буферного объема, в герметичном рабочем объеме и в каждом буферном объеме размещают системы откачки для создания пониженного давления по отношению к атмосферному давлению, при этом величина откачки из рабочего объема больше расчетного объема газовых продуктов, образующихся при подрыве взрывного устройства, величина откачки из каждого буферного объема в несколько раз больше расчетного объема содержащей газообразные продукты взрыва среды, натекающей через заслон из предыдущего объема.
Создание с помощью заслонов, разделяющих основной объем горной выработки на герметичный рабочий объем и буферный объем, и установление системы откачки для создания пониженного давления по отношению к атмосферному давлению позволяет:
- создать в рабочем объеме пониженное давление по отношению к атмосферному давлению, при котором величина откачки больше возможного объема газовых продуктов, образующихся при подрыве взрывного устройства и выходящих из взрывозащитного устройства в случае его разрушения, т.е. аварии;
- создать в буферном объеме пониженное давление по отношению к атмосферному давлению, при котором величина откачки в несколько раз больше возможного объема утечки среды, содержащей газообразные продукты взрыва, из рабочего объема.
Давление газовой среды в буферном объеме всегда будет ниже давления в рабочем объеме, содержащем газообразные продукты взрыва, при этом газовые потоки окружающей среды будут направлены внутрь буферного объема. Это обеспечивает полную локализацию высокотоксичных и экологически опасных веществ, попавших в рабочий объем при аварии, в заданном объеме горной выработки.
В варианте исполнения возможно создание нескольких буферных объемов за счет увеличения заслонов и устройств откачки, при этом повышается надежность локализации высокотоксичных и экологически опасных веществ в заданном объеме горной выработки
На фиг. 1 показана схема способа локализации высокотоксичных и экологически опасных веществ в горной выработке, где:
1 - горная выработка;
2 - заслон;
3 - рабочий объем;
4 - буферный объем;
5 - устройства системы откачки;
6 - заряд с защитным устройством (взрывное устройство).
Использование способа локализации высокотоксичных и экологически опасных веществ в горной выработке производится следующим образом:
- выполняют горную выработку 1, например, штольню, в которой устанавливают не менее двух заслонов 2, разделяя основной объем штольни на герметичные рабочий объем 3 и буферный объем 4;
- из рабочего объема 3 и буферного объема 4 через забивку заслонов 2 выводят устройства системы откачки 5;
- через дверные проемы заслонов 2 доставляют с устья горной выработки в заданную зону рабочего объема 3 взрывное устройство 6;
- проводят подготовку взрывного устройства 6 к подрыву;
- закрывают двери заслонов 2;
- в заданное до подрыва заряда время производят откачку рабочего объема 3 и буферного объема 4, обеспечивая при этом:
а) величину откачки из рабочего объема 3 больше возможного объема газовых продуктов, образующихся при подрыве взрывного устройства 6;
б) величину откачки из буферного объема 4 в несколько раз больше возможного объема содержащей газообразные продукты взрыва среды, натекающей через герметичный заслон 2 из рабочего объема 3.
При подрыве взрывного устройства 6 в штатной ситуации продукты взрыва локализуются внутри защитного устройства, например во взрывозащитной камере. В случае возникновения аварии, когда происходит разрушение защитного устройства и продукты взрыва попадают в рабочий объем 3, давление внутри рабочего объема 3 повышается, но не превышает атмосферного, так как величина откачки из рабочего объема 3 больше возможного объема образующихся при подрыве взрывного устройства 6 газообразных продуктов. Ввиду повышения давления в рабочем объеме 3, которое превышает давление в буферном объеме 4, возможно попадание газовых продуктов взрыва в буферный объем 4, но при этом давление внутри буферного объема 4 остается ниже атмосферного давления, так как величина откачки из буферного объема 4 значительно больше возможного объема поступающих газообразных продуктов из рабочего объема 3.
Способ локализации высокотоксичных и экологически опасных веществ в горной выработке был опробирован во взрывном эксперименте и показал высокую эффективность локализации в горной выработке продуктов взрыва.