Способ предотвращения взрыва газопылевоздушной смеси в горных выработках

Способ предотвращения взрыва газопылевоздушной смеси в горных выработках

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски к

Соцнапис тически к

Реснубпик

Я АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено30. 11. 79 (21) 2887170/22-03

: с присоеднненнем заявки №вЂ” (23) Прнорнтет—

1 з (5I)М. К,д.

Е 21 F 5/00 ф»ударстеаеыФ квинтет

CCCP а» делам изе»ретенке н»ткрыткй (53) УДК 622.807:

: 622.817 (088,8) Опублнковано 07.05.82. Бтоллетень № 17

Дата опублнковання описания 07.05.82

В. И. Стикачев, П. А. Воронин и А. П. Ромат)енко

Государственный макеевский ордена ОктябрьскойРевалюции научно-исследовательский институт но безопасности работ в горной, промышленности (72) Авторы изобретения (7l) Заявнтель (54) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЦЕНИЯ ВЗРЫВА ГАЗОПЫЛЕВОЗДУШНОЙ

СМЕСИ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ си в горных выработках, включающий подачу в призабойное пространство горной выработки по подающим трубопроводам воды и сжатого воздуха и создание в призабойном поостоанстве водовоздушной завесы путем распыления воды потоком сжатого воздуха через пневматические зжекторы (2). Недостатками известного способа являются значительная насыщенность

tO водой завесы для взрывоэащиты и неравномерность ее распределения по по" перечному сечению выработки. Наибольшая плотность достигается в сечении выработки, ограниченной шахтной

15 крепыш.В то же время эа крепыш, в пустотах "куполах" и опережающих полостях, примыкающих к выработке, т.е. в зонах наиболее опасных по скопле20 нию метана и пыли плотность- завесы

t значительно ниже.

Эта плотность зависит от степени проникновения аэрозоля воды в укаэанные участки выработки, которая, в

Изобретение относится к I.opHoM промышленности и может быть исполь. зовано для предотвращения взрыва ме тано-воздушной и пылевоздушной сме" сей и для проведения исследований по изучению степени их флегматиэации и инертизации.

Известен способ создания водяной завесы для предотвращения взрыва метана и угольной пыли посредством взрывного распыления воды из поли" зтиленовых сосудов емкостью 20-2 и

40-50 л, размещенных определенным образом в призабойном участке выработки (1 .

Недостатком такого способа явля" ется ограниченное время защитного действия предохранительной завесы, которое не превышает 1,0 с, в то время, как взрывоопасная среда и ис" точник ее воспламенения могут существовать в течение нескольких минут..

Известен также способ предотвращения взрыва газопылевоздушной сме"

О П И С А H И Е iii926324

ИЗОБРЕТЕНИЯ

24 4

0,025 и 0,0016 кг/с на 1 мИ сечения . горной выработки с соотношением расходов воды и сжатого воздуха соответственно в пределах от 8:! до 25:1, при этом в качестве поглотителя кислорода используют 5-103-ный щелочной раствор триацетата 1,,2,4-триоксибензола С НиО, который готовят в сле-, дующем весовом соотношении компонентов — вода: гидрат окиси калия:триацетат 1,2,4-триоксибензола как 3:1:1, На чертеже представлена общая технологическая схема осуществления способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Концентрацию свободного кислорода в водовоздушной завесе снижают до взрывобезопасного предела, например до 163 путем пропуска распыливающего воду .сжатого воздуха через поглотитель кислорода, например 5-104ный щелочный раствор триацетата 1,2,4триоксибензола ("пирогаллола A"), при этом расход воды и сжатого воздуха для достижения снижения концентрации свободного кислорода в завесе до

16 должен быть соответственно равным 0,025 и 0,0016 кг/м с.

Снижение концентрации кислорода до 161 выбирают исходя из безопасного уровня для работающих. В специальных условиях, где это необходимо возможно дальнейшее снижение кислорода до 14-133. Такое снижение может быть достигнуто временем работы установки, которое составляет 180210 с.

При такой концентрации кислорода расход воды на создание водяной завесы снижается до 0,01 кг/и. Однако таз кое снижение расхода воды нецелесообразно, поскольку назначение водовоздушной завесы состоит не только в предотвращении взрыва пылегазовых смесей, но также и в подавлении образующейся при производстве взрывных работ угольно-породной пыли.

Приготовление 103-ного поглотительного раствора "пирогаллола А" (триацетата 1,2,4-триоксибензола С tg Hg Og) производят следующим образом.

В емкости вливают воду, в которой растворяют гидрат окиси калия. Затем в приготовленном щелочном растворе растворяют порошок "пирогаллола A".

Причем воду, гидрат окиси калия и пиригаллола А берут по весу в соотношении, равном соответственно 3:1:1.

Поставленная цель достигается тем, что предварительно перед распылением воды поток сжатого воздуха пропускают $ через последовательно установленные между выходным торцом подающего.сжатый воздух. трубопровода и пневмати" ческими эжекторами емкости, заполненные поглотителем кислорода для сни- $в жения концентрации кислорода в потоке сжатого воздуха до:взрывобезопасного предела, а водовоздушную завесу с пониженным содержанием кислорода создают путем подачи в пневматичес- $$ кие эжекторы воды и сжатого воздуха

5 под давлением 3 10 Н/м с расходом воды и сжатого воздуха соответственно

3 9263 свою очередь, зависит от ее дисперсности. Наиболее равномерная плотность завесы по сечению выработки достигается при образовании тумана, однако, как показывают проведенные исследования, плотность такой завесы недостаточна для флегматизации взрывоопасной метанопылевоздушной смеси.

Снижение флегматизирующего действия водовоздушной завесы на атмосферулв горной выработки в процессе ее создания может происходить также из-за

Йарушения определенно заданного соотношения расхода воды и сжатого воздуха, вследствие колебаний давления воды в водопроводе, изменения ее физико-химических свойств, засорения. распылителей и др.

Нарушение определенного заданного соотношения расхода воды и сжатого / 20 воздуха. может привести к снижению предохранительных свойств водовоздушной завесы и к воспламенению взры воопасной среды. Особенно опасны в этом отношении участки выработки,. 2$ находящиеся вне зоны действия факела распыливаемой жидкости, например пустоты за крепыш и опережающие полости, в которых водность завесы вследствие трудности проникновения в них аэро- $в золя воды может быть недостаточна для предотвращения воспламенения пылегазовой среды.

Целью изобретения является повышение эффективности. предотвращения

3$ взрыва газопылевоздушной смеси в особо опасных по газу и пыли горизонталь ных и восстающих горных выработках путем флегматизации атмосферы горной выработки эа счет создания невзры.о воопасной концентрации компонентов га. зопылевоздушной смеси.

9263

При этом на снижение 1 кислорода в 1 м сжатого воздуха требуется 1,03

1,1 л поглотительного раствора. Ко- личество емкостей с поглотителем кислорода и их емкость выбирают таким образом, чтобы исходящий из послед ней (по ходу движения) емкости сжатый, воздух имел требуемую концентрацию кислорода.

В качестве поглотительного раствора может быть использован также и

53-ный щелочный раствор "пирогаллола А", однако в этом случае количество емкостей должно быть увеличе1 но вдвое с тем, чтобы истекающий из последней емкости сжатый воздух имел такую же концентрацию кислорода, что и при 104-ном растворе. Естественно, что увеличение количества емкостей в шахтных условиях приводит к усложнению эксплуатации устройства в целом.

В то же время повышение концентрации

"пирогаллола А" в растворе требует значительного увеличения расхода едкого калия, которое приводит к повы- щенной плотности раствора в целом и значительному сопротивлению движения сжатого воздуха.

Реакция соединения кислорода протекает следующим образом. зо

При соединении "пирогаллола А" с едким калием образуется пирогаллят калия С Нз (ОК)з сIp Iy О + 6 кОн 2cg нз (OK)g+бн g который затем соединяется с кислоро- 3s дом сжатого воздуха

2 Cg Нз (О!<)з + 1/2 О =Cg Н {ОК)з-С, Н, (ОК)д + Н О, Суммарная реакция соединения кислорода с щелочным раствором "пиро- в галлона A" выглядит следующим обра" эом:

Сi Н 06 + 6 КОН +1/20pCg Hp (OK)>

-С,Н, (ОК),+7 Н О.

Кроме нпирогаллола А" могут быть ис- es пользованы и другие химические соединения, например обычный пирогаллол (С Н 0 )или сульфит натрия (NaqS0y) однако первый наряду с поглощением кислорода выделяет окись углерода или обладает меньшей поглощающей способностью и требует определенной дополнительной технологии их очистки.

В призабойном участке в 4-5 м от забоя 1 выработки устанавливают пневматические распылители 2. Распылители 2 с помощью прорезиненных шлангов 3 соединяют с водопроводом

4 и емкостями 5, наполненными пог24 лотителями 6 кислорода. Емкости 5 в свою очердь соединены последователььно между собой и с магистралью 7 сжатого воздуха.

При открытии вентилей 8 на водопроводе 4 и магистрали 7 сжатого воздуха вода и сжатый воздух поступают в распылители 2. При этом сжатый воздух до поступления в распылитель пропускают через поглотитель 6 кислорода, в результате чего содержа" ние кислорода снижают до необходимого заданного уровня. Истекающий затем из распылителя с большой скоростью сжатый воздух распыливает воду и транспортирует ее в призабойное пространство выработки образуя предохранительную водовоздушную завесу с пониженным содержанием кис лорода.

Интенсивность поглощения кислорода зависит от времени контактирования воздушного потока с раствором поглотителя кислорода. Опытным путем установлено, что для "пирогаллола А" полное изъятие из пропускаемого через

104-ный раствор сжатого воздуха достигают при общей высоте уровней раствора в емкостях равной 2,5-3,0 м и поперечном сечении емкостей 0,030,35 м . Интенсивное смешение сжатого воздуха с раствором осуществляют путем пропускания воздуха в нижнюю часть емкостей установкой в ней специальной трубки. Истекающий из трубки воздух под давлением проходит через раствор и поступает во вторую и последующие емкости.

Водовоздушную завесу в забое выработки создают непосредственно перед производством взрывных работ. Вре. мя существования завесы, обеспечи- . вающее снижение концентрации свободного кислорода до 16-17 в призабойной зоне выработки длиной 5,0 м и сечении 10 м должно быть не менее

120-90 с. Такое содержание кислорода в водовоздушной завесе достигают при удельных расходах сжатого воздуха и воды, соответственно равных 0,0016 и 0,025 кг/и с выработки при давлении (3-5) 10 Н/м, т.е. соотношение воды и сжатого воздуха от 8:I до

25:1.

Большее соотношение снижает дисперсность, а меньшее — водность завесы.

Снижение концентрации кислорода в водовоздушной завесе на 1,5-2 .поз9263 формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 2926/25 Тираж 470 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 воляет предотвратить воспламенение взрывоопасной метановоздушной смеси при достижении плотности завесы в

3-4 раза, т.е. сохранить высокие взрывопредотвращающие свойства завесы при 5 внезапном падении давления воды или изменении водности и дисперсности завесы.

Предлагаемый способ обеспечивает более надежное предотвращение воспла- о менения взрывоопасной среды в зонах закрепленного пространства призабойного участка выработки, а также в примыкающих к ней пустотах, "куполах" опережающих полостях, т.е, в зонах выработки, наиболее опасных .по скоплению метана и пыли, в которых не представляется возможным достичь оп-ределенной плотности завесы, обеспечивающей флегматизацию взрывоопасной 20 среды.

Достижение высокой взрывопредотвращающей эффективности водовоздушной завесы за счет снижения в ней концентрации свободного кислорода позволяет безопасно производить взрыв ные работы в тех выработках, где по каким-либо технологическим причинам невозможно снизить концентрацию метана и пыли до взрывобезопасного пре- 30 дела.

Способ предотвращения взрыва газопылевоздушной смеси в горных выработках, включающий подачу в призабойное пространство горной выработки по подающим трубопроводам воды и сжатого воздуха и создание в призабойном пространстве водовоздушной завесы путем распыления воды потоком сжатого воздуха через пневматические эжекторы. отличающийся

24 8 тем, что, с целью повышения эффективности предотвращения взрыва газопылевоздушной смеси в особо опасйых по газу и пыли горизонтальных и восстающих горных выработках путем флегматизации атмосферы горной выработки за счет создания невзрывоопасной концентрации компонентов газопылевоздушной завесы, предварительно перед распылением воды поток сжатого воздуха пропускают через последовательно установленные между выходным торцом подающего сжатый воздух трубопровода и пневматическими эжекторами емкости, заполненные поглотителем кислорода для снижения концентрации кислорода в потоке сжатого воздуха до взрывобезопасного предела, а водовоздушную завесу с пониженным со-. держанием кислорода создают путем пФ дачи в пневматические эжекторы воды и сжатого гоздуха под давлением

3 ° 10 Н/м с расходом воды и сжатого воздуха соответственно 0,025 и

0,0016 кг/с на 1 м сечения горной выработки с соотношением расходов воды и сжатого воздуха соответственно в пределах от 8:1 до 25:1, при этом в качестве поглотителя кислорода используют 5-104-ный щелочный раствор триацетата 1,2,4-триоксибензола (С Н 0 ), который готовят в следующем весовом соотношении компонентов - вода:гидрат окиси калия:триацетат 1,2,4-триоксибензола как 3:1 .1

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Руководство по применению водяных завес при взрывных работах в угольных шахтах. И., "Недра", 1969, с, 14, 2. Руководство по борьбе с пылью в угольных шахтах. М., "Недра", 1979, 71-72 (прототип).