Введение к работе
Актуальность проблемы
Угольная промышленность России принадлежит к числу ведущих сырьевых отраслей, обеспеченных запасами на многие сотни лет при широком спектре использования полезного ископаемого. В то же время добыча наиболее ценных углей связана с подземным способом, отличающимся высокой опасностью проявления многочисленных негативных факторов, результатом чего является высокая аварийность производства (до 70% всех аварий I и II категории в добывающих отраслях) и травматизм, в 2-5 раз превышающий средние значения по стране и в мире.
Основные аварии связаны с пожарами (до 70%), обрушениями пород (10-12%) и взрывами пыли и газа (10-12%), при этом последние представляют наибольшую опасность для людей (20% всех смертельных случаев на шахтах в 1993 г.). Вероятность воспламенения пыли и газа в выработках шахт находится в пределах от 0,001 1/год (вентиляционные штреки) до 0,02-0,05 1/год (подготовительные и очистные забои).
Многочисленные случаи возгораний и взрывов угольной пыли и газа, количественно уменьшающиеся на шахтах отрасли в целом и Печорского каменноугольного бассейна в частности, в связи с внедрением новых способов и средств профилактики, тем не менее, продолжают оставаться главной причиной гибели и травматизма людей, значительного материального ущерба. Одним из основных перспективных направлений в решении этой проблемы является увлажнение угля на всех этапах технологического процесса с использованием технических средств, обеспечивающих максимальную эффективность и надежность профилактических мер при минимальных расходах воды и трудоемкости осуществления.
Большой вклад в решение проблемы борьбы с взрывами пыли и газа на угольных шахтах внесли:
.А.Скочинский, В.Б. Комаров, Н.И.Линденау, А.И.Ксено-фонтова, А.С. Бурчаков, Б.Ф.Кирин, М.В.Воронин, И.Г.Ищук, В.С.Сергеев, Л.Я.Лихачев, В.В.Кудряшов, А.А.Мясников, С.П.Старков, А.А.Трубицын, В.И. Саранчук, Е.И.Онтин, М.И.Нецепляев, П.М. Петрухин, и многие другие.
Цель работы
Повышение уровня взрывобезопасности горных выработок угольных шахт производственного объединения «Воркутауголь».
Идея работы
Перевод аэрогелей и аэрозолей угольной пыли во взрывобезопасное состояние, преимущественно на участках выработок, не доступных для традиционных способов профилактики, путем увлажнения их пароконденса-том, выпускаемым из генератора в поток вентиляционной струи.
Задачи исследований
В соответствии с поставленной целью в работе решены следующие задачи:
1.Изучение условий и причин возникновения взрывов пыли на угольных шахтах Воркутского месторождения.
2.Выбор перспективного способа управления безопасностью горных выработок по пылевому фактору.
З.Изучение условий формирования термовлажностного и пылевого режима выработок.
4.Создание безопасной конструкции шахтного мобильного парогенератора.
5.Исследование динамики движения пароконденсата в горных выработках и разработка методики прогноза термовлажностного режима выработок.
6. Исследование влияния влаги на взрывоопасность угольной пыли шахтопластов Воркутского месторождения.
7.Разработка методики расчета параметров пароконден-
сационного способа профилактики взрывов аэрогелей
угольной пыли. 8.Оценка эффективности применения пароконденеацион-
ного способа увлажнений аэрогелей угольной пыли и
профилактики взрывов.
Методы исследований
Основными методами исследований являлись критический обзор и анализ литературных данных, изучение в натурных условиях термовлажностного и пылевого режима горных выработок, лабораторные и натурные исследования процессов сушки и увлажнения аэрогелей угольной пыли, аналитические разработки методических основ прогноза термовлажностного режима выработок, стендовые и натурные испытания конструкции парогенератора.
Защищаемые научные положения
-
Большинство горных выработок угольных шахт Вор-кутинского месторождения являются взрывоопасными в результате стабильного осаждения в труднодоступных для профилактических мер местах аэрогелеи угольной пыли.
-
Перспективным и эффективным способом профилактики взрывов аэрогелей угольной пыли является их увлажнение пароконденсационным способом.
-
Направленное снижение удельного влагосодержания вентиляционной струи по пути ее движения в выработках позволяет обеспечить нормативный уровень запыленности воздуха и увлажнения аэрогелей угольной пыли.
-
Разработанная конструкция парогенератора на основе гидромуфты является безопасным и эффективным средством управления процессами . массообмена в горных выработках.
Достоверность защищаемых положений, выводов и рекомендаций
Достоверность положений, выводов и рекомендаций подтверждается их обоснованностью анализом современных исследований, выполнением лабораторных и натурных проверок предложенных аналитических и эмпирических зависимостей, практической реализацией результатов работы и получением положительных заключений официальной экспертизы в форме патентов на изобретения, подтвержденных инструктивных материалов и пр.
Научная новизна
Научная новизна результатов исследований заключается в установлении качественной и количественной зависимости интенсивности образования и осаждения аэрозолей угольной пыли от направления и изменения удельного влагосодержания воздуха в горных выработках; выявлении количественной зависимости взрыво-опасности угольной пыли от ее влажности и времени перевода во взрывобезопасное состояние при выпуске в вентиляционную струю пароконденсата с заданными параметрами.
Практическая значимость работы
В результате выполненных исследований:
-
Разработана и реализована конструкция безопасного шахтного мобильного парогенератора.
-
Разработаны методики выбора параметров системы конденсационного увлажнения аэрозолей и аэрогелей угольной пыли.
-
Установлены параметры процесса увлажнения аэрогелей угольной пыли для перевода их во взрывобезопасное состояние.
-
Оценена эффективность системы пароконденсационной профилактики и область рационального ее применения на шахтах ПО «Воркутауголь».
Реализация результатов работы
Результаты работы использованы институтом Пе-чорНИИпроект и шахтами ПО «Воркутауголь» при планировании комплекса мероприятий по профилактике взрывов угольной пыли и газа. Рекомендации по использованию системы пароконденсационного увлажнения аэрогелей угольной пыли вошли в бассейновую инструкцию по профилактике взрывов. Ряд положений работы используется в учебном процессе при чтении курса « Безопасность жизнедеятельности ».
Личный вклад автора диссертационной работы
Личный вклад автора диссертационной работы заключается в постановке задач и разработке методик исследований, организации сбора информации по пылев-зрывоопасности шахтопластов Воркутского месторождения, предложению способа увлажнения и конструкции парогенератора, участия в выполнении лабораторных и шахтных исследований увлажнения-сушки пыли и оценке эффективности работы парогенератора, разработке методических положений по выбору параметров системы профилактики взрывов отложений угольной пыли.
Апробация работы
Основные положения работы в целом и отдельные предложения были доложены и обсуждены на заседаниях технико-экономического совета ПО «Воркутауголь», на Коми республиканских семинарах в г. Сыктывкаре (1991, 1992 гг.), на международном симпозиуме по проблемам прикладной геологии, горной науки и производства (Санкт-Петербург, 1993 г.), на Международном симпозиуме «Горное дело в Арктике» (Санкт-Петербург, 1994 г.), Международном симпозиуме «Топливно-энергетические ресурсы России и других стран СНГ» (Санкт-Петербург, 1995 г.) и др.
Публикации
Основные положения диссертации и результаты исследований, связанные с методическими основами увлаж-
нения аэрозолей и аэрогелей пароконденсационным способом и результатами испытаний системы профилактики взрывов опубликованы в 6 научных работах. Конструктивные особенности способа профилактики взрывов и устройства парогенератора нашли отражение в двух патентах на изобретения. Методические положения по применению способа профилактики взрывов были изложены в бассейновой инструкции и лабораторной работе по курсу «Безопасность жизнедеятельности» (СПГГИ (ТУ)).
Структура и объем диссертации
