Способ предотвращения взрыва газопылевоздушной смеси в горных выработках

и 926324 ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Я АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфтоз СоветскикСфциапистическикРесяттбпик(22) Заявлено 30.1179 (21) 2887170/22-03 : с присоединением заявки РЙ -РтсуАарстеаеык квинтет ССВР а делам изебретенке н открытий(54) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЦЕНИЯ ВЗРЫВА ГАЗОПЫЛЕВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ГОРНЫ ВЫРАБОТКАХси в горных выработках, включающийподачу в призабойное пространство горной выработки по подающим трубопро"водам воды и сжатого воздуха и создание в поизабойном поостоанстве водовоздушной завесы путем распыленияводы потоком сжатого воздуха черезпневматические зжекторы 1 21.Недостатками известного способаявляются значительная насыщенность товодой завесы для взрывоэащиты и неравномерность ее распределения по по"перечному сечению выработки. Наибольшая плотность достигается в сечениивыработки, ограниченной шахтной 15крепыш.В то же время эа крепыш, в пустотах "куполах" и опережающих полостях, примыкающих к выработке, т.е.в зонах наиболее опасных по скоплению метана и пыли плотность- завесыФзначительно ниже.Эта плотность зависит от степенипроникновения аэрозоля воды в укаэанные участки выработки, которая, в Изобретение относится к горной 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 1 3.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 минутИзвестен также способ предотвращения взрыва газопылевоздушной сме" В. И. Стикачев, П. А. Воронин и А. П. Ромат)енкоГосударственный макеевский ордена Октябрьской Революциинаучно-исследовательский институт яо безопасности работв горной, промышленности3 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 недоста.точна для флегматизации взрывоопасной метанопылевоздушной смеси.Снижение флегматизирующего действия водовоздушной завесы на атмосферу 1 в 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 заданногосоотношения расхода воды и сжатого,Г 20воздуха может привести к снижениюпредохранительных свойств водовоз- душной завесы и к воспламенению взрывоопасной среды. Особенно опасны вэтом отношении участки выработки,. Инаходящиеся вне зоны действия факелараспыливаемой жидкости, например пустоты за крепыш и опережающие полости,в которых водность завесы вследствиетрудности проникновения в них аэро- Звзоля воды может быть недостаточна дляпредотвращения воспламенения пылегазовой среды.Целью изобретения является повышение эффективности, предотвращениявзрыва газопылевоздушной смеси в особо опасных по газу и пыли горизонтальных и восстающих горных выработкахпутем флегматизации атмосферы горной выработки эа счет создания невзры 0воопасной концентрации компонентов газопылевоздушной смеси. Поставленная цель достигается тем,:, что предварительно перед распылением воды поток сжатого воздуха пропускают фф через последовательно установленные между выходным торцом подающего.сжатый воздух. трубопровода и пневмати" ческими эжекторами емкости, заполненные поглотителем кислорода для сни- зв жения концентрации кислорода в потоке сжатого воздуха до взрывобезопасного предела, а водовоздушную завесу с пониженным содержанием кислорода создают путем подачи в пневматичес- И кие эжекторы воды и сжатого воздуха под давлением 3 10 Н/м"с расходом во. ды и сжатого воздуха соответственно 24 4 0,025 и 0,0016 кг/с на 1 мй 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 12,4-триоксибензола СНО, 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 164 путем пропуска распыливающего воду .сжатого воздуха через поглотитель кислорода, например 5-104 ный щелочный раствор триацетата 1,2,4 триоксибензола "пирогаллола А"),при этом расход воды и сжатого воздуха для достижения снижения концентрациисвободного кислорода в завесе до 163 должен быть соответственно равным 0,025 и 00016 кг/м с.Снижение концентрации кислорода до 163 выбирают исходя из безопасного уровня для работающих. В специальных условиях, где это необходимо возможно дальнейшее снижение кислорода до 14-13. 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 тазкое 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 104-ного поглотитель- ного раствора "пирогаллола А" (триацетата 1,2,4-триоксибензола С Н 12,0 д) производят следующим образом.В емкости вливают воду, в которой растворяют гидрат окиси калия. Затем в приготовленном щелочном растворе растворяют порошок "пирогаллола Р". Причем воду, гидрат окиси калия и пиригаллола А берут по весу в соотношении, равном соответственно 3:1:1.9263 5При этом на снижение 1 кислородав 1 м сжатого воздуха требуется 1,0"31,1 л поглотительного раствора. Ко-личество емкостей с поглотителем кис.лорода и их емкость выбирают такимобразом, чтобы исходящий из последней (по ходу движения) емкости сжатый, воздух имел требуемую концентрацию кислорода,В качестве поглотительного раствора может быть использован также и53-ный щелочный раствор "пирогаллола А", однако в этом случае количество емкостей должно быть увеличе 1но вдвое с тем, чтобы истекающий изпоследней емкости сжатый воздух имелтакую же концентрацию кислорода, чтои при 104-ном растворе. Естественно,что увеличение количества емкостей вшахтных условиях приводит к усложнению эксплуатации устройства в целом.В то же время повышение концентрации"пирогаллола А" в растворе требуетзначительного увеличения расхода едкого калия, которое приводит к повы-щенной плотности раствора в целом изначительному сопротивлению движениясжатого воздуха.Реакция соединения кислорода протекает следующим образом,зоПри соединении "пирогаллола А" седким калием образуется пирогалляткалия Св Нз (ОК)зС Нг 0 + 6 КОН - 2 С Нз (ОК)+бичкоторый затем соединяется с кислоро- ЗБдом сжатого воздуха2 Св Нз (ОК)з + 1/2 Ог =Се НгОК)зСв Нг (Мз + На ОСуммарная реакция соединения кис"лорода с щелочным раствором "пиро вгаллона А" выглядит следующим обра"эом:Са Нг 06 + б КОН +1,/20=С Н (ОК)э 6 Нг (з 7 з.Кроме нпирогаллола А" могут быть ис зпользованы и другие химические соединения, например обычный пирогаллол(СН Оз )или сульфит натрия (Ма 50)однако первый наряду с поглощениемкислорода выделяет окись углерода рили обладает меньшей поглощающей способностью и требует определенной дополнительной технологии их очистки.В призабойном участке в чмот забоя 1 выработки устанавливаютпневматические распылители 2. Распылители 2 с помощью прорезиненныхшлангов 3 соединяют с водопроводоми емкостями 5, наполненными поглотителями 6 кислорода. Емкости 5в свою очердь соединены последователь.,ь.но между собой и с магистралью 7 сжатого воздуха,При открытии вентилей 8 на водопроводе ч и магистрали 7 сжатого воздуха вода и сжатый воздух поступаютв распылители 2. При этом сжатый воздух до поступления в распылительпропускают через поглотитель 6 кислорода, в результате чего содержа"ние кислорода снижают до необходи"мого заданного уровня, Истекающийзатем из распылителя с большой скоростью сжатый воздух распыливаетводу и транспортирует ее в призабойное пространство выработки образуя предохранительную водовоздушнуюзавесу с пониженным содержанием киСлорода.Интенсивность поглощения кислорода зависит от времени контактировЪния воздушного потока с раствором поглотителя кислорода. Опытным путемустановлено, что для "пирогаллола А"полное изъятие из пропускаемого через104-ный раствор сжатого воздуха достигают при общей высоте уровней раствора в емкостях равной 2,5-3,0 и ипоперечном сечении емкостей 0,030,35 м . Интенсивное смешение сжатого воздуха с раствором осуществляютпутем пропускания воздуха в нижнюючасть емкостей установкой в ней специальной трубки. Истекающий из трубки воздух под давлением проходит через раствор и поступает во вторуюи 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 ми сечении 10 мг должно быть не менее120-90 с. Такое содержание кислородав водовоздушной завесе достигают приудельных расходах сжатого воздуха иводы, соответственно равных 0,0016и 0,025 кг/м с выработки при давлении (3-5) 10 Н/м, т.е. соотношениеводы и сжатого воздуха от 8:1 до25:1.Большее соотношение снижает дисперсность, а меньшее - водность завесы,Снижение концентрации кислорода вводовоздушной завесе на 1,5-2.поз9263 формула изобретения ираж 470 Подпис ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 фил 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 приэабойного 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 дела. Способ предотвращения взрыва га- З 5 зопылевоздушной смеси в горных выработках, включающий подачу в призабойное пространство горной выработки по подающим трубопроводам воды и сжатого воздуха и создание в призабой- ф ном пространстве водовоздушной завесы путем распыления воды потоком сжатого воздуха церез пневматические эжекторы. о т л и ч а ю щ и й с я ВНИИПИ Заказ 2926/ 24 8тем. что, с целью повышения эффективности предотвращения взрыва газопылевоэдушной 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 зжекторы воды и сжатого воздуха под давлением 310 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 кис" лорода используют 5-103-ный щелочный раствор триацетата 1,2,4-триоксибензола (С Н 1 06 ), который готовят в следующем весовом соотношении компо" нентов - вода:гидрат окиси калия:триацетат 1,2,4-триоксибензола как .3:1;1Источники информации принятые во внимание при экспертизе1. Руководство по применению водя- ных завес при взрывных работах в угольных шахтах. М., "Недра", 1969, с, 14.2. Руководство по борьбе с пылью в угольных шахтах. М., "Недра", 1979,71-72 (прототип) .