Способ предотвращения взрыва газопылевоздушной смеси в горных выработках Советский патент 1982 года по МПК E21F5/00 

(5) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ВЗРЫВА ГАЗОПЫЛЕВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ

I

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предотвращения взрыва ме- тано-воздушной и пьшевоздушной смесей и для проведения исследований по изучению степени их флегматизации и инертизации.

Известен способ создания водяной завесы для предотвращения взрыва метана и угольной пыли посредством взрывного распыления воды из полиэтиленовых сосудов емкостью 20-25 и tO-50 л, размещенных определенным образом в призабойном участке выработки С 1 3.

Недостатком такого способа явлйется ограниченное время защитного действия предохранительной завесы, которое не превышает 1 ,.О с,, в то время, как взрывоопасная среда и источник ее воспламенения могут существовать в течение нескольких минут.

Известен также 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 поостоанстве водовоздушной завесы путем распьшения воды потоком сжатого воздуха через пневматические эжекторы 2.

Недостатками известного способа являются значительная насыщенность водой завесы для взрывозащиты и неравномерность ее распределения по поперечному сечению выработки. Наибольшая плотность достигается в сечении выработки, ограниченной шахтной крепью.В то же время за крепью, в пустотах куполах и опережающих полостях, примыкаюи их к выработке, т.е. в зонах наиболее опасных по скоплению метана и пыли, плотность-завесы значительно ниже.

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

вою очередь, зависит от ее дисперснести. Наиболее равномерная плотность завесы по сечению выработки достигатся при образовании тумана, однако, как показывают проведенные исследо- g вания, плотность такой завесы недостаточна для флегматизации взрывоопасной метанопылевоздушной смеси.

Снижение флегматизирующего действия водовоздушной завесы на атмосферу горной в,ыработки в процессе ее создания может происходить также из-за йарушения определенно заданного соотношения расхода воды и сжатого воздуха, вследствие колебаний давления |5 воды в водопроводе, изменения ее физико-химических свойств, засорения распылителей и др.

Нарушение определённого заданного соотношения расхода воды и сжатого/ 20 воздуха может привести к снижению предохранительных свойств водовоздушной завесы и к воспламенению взрывоопасной среды. Особенно опасны в этом отношении участки выработки, 25 находящиеся вне зоны действия факела распыливаемой жидкости,например пустоты за крепью и опережающие полости, в которых водность завесы вследствие трудности проникновения в них аэро- зо золя воды может быть недостаточна для предотвращения воспламенения пылеГа зо вой среды.

Целью изобретения является повышение эффективности, предотвращения jj взрыва газопылевоздушной,смеси в особо опасных по газу и пыли горизонталь ных и восстающих горныхвыработках путем флегматизации атмосферы горной выработки за счет создания невзры- о воопасной концентрации компонентов газопылевоздушной рмеси.

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 мёскими эжекторами емкости, заполненные поглотителем кислорода дли сни- жения концентрации кислорода в потоке сжатого воздуха до взрывобезопасного предела, а водовоздушную завесу с пониженным содержанием кислорода создают путем подачи в пневматичес- S$ кие эжекторы воды и сх атого воздуха под давлением 3 Н/мс расходом воды и сжатого воздуха соответственно

0,025 и 0,0016 кг/с на 1 м2 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 10%-ный щелочной раствор триацетата 1, ,2, -триоксибензола CijHijOg , который готовят в следующем весовом соотношении компонентов - вода: гидрат окиси калия:триацетат 1,2,-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 6% путем пропуска распыливающего воду сжатого воздуха через поглотитель кислорода, например щелочный раствор триацетата 1,2, триоксибензола пирогаллола А), 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 .

Снижение концентрации кислорода до 1б выбирают исходя из безопасного уровня для работающих. В специальных условиях, где это необходимо возможно дальнейшее снижение кислорода до 1 4-13%. 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/м Однако такое снижение расхода воды нецелесообразно, поскольку назначение водовоздушной завесы сост.оит не только в предотвращении взрыва пылегазовых смесей но также и в подавлении образующейся : при производстве взрывных работ угольно-породной пыли.

Приготовление 10 -ного поглотительного раствора пирогаллола А (триацетата 1,2, -триоксибензола .б) . производят следующим образом.

8 емкости вливают воду, в которой растворяют гидрат окиси калия. Затем в приготовленном щелочном растворе растворяют порошок пирогаллола А. Причем воду, гидрат окиси калия и пиригаллола А берут по весу в соотношении, равном соответственно 3:1:1.

При этом на снижение 1 кислорода в 1 м сжатого воздуха требуется 1,01,1 л поглотительного раствора. Количество емкостей с по|-лотителем кислорода и их емкость выбирают таким образом, чтобы исходящий из последней (по ходу движения емкости сжатый, воздух имел требуемую концентрацию кислорода.

8 качестве поглотительного раствора может быть использован также и 5%-ный щелочный раствор пирогаллола А, однако в этом случае количество ёмкостей должно быть увеличено вдвое с тем, чтобы истекаюижй из последней емкости сжатый воздух имел такую же концентрацию кислорода, 4to и при 10%-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 повышенной плотности раствора в целом и значительному сопротивлению движения сжатого воздуха.

Реакция соединения кислорода протекает следующим образом.

При соединении пирогаллола А с едким калием образуется пирогаллят калия GS Нз (оЮз

С,2 И,2 Og + 6 КОН - 2Се Из (ОК)з +6 который затем соединяется с кислородом сжатого воздуха

2 СеН5(ОК)з+ 1/2 (ок)з-CgHaCOK) + HjiO ,

Суммарная реакция сбединения кислорода с щелочным раствором пирогаллона А выглядит следующим образом:

Cii HfiOe + 6 КОН +1/20j CgH2,(OK)3-CgHa (OK),j-f7 .

Кроме пирогаллола А могут быть использованы и другие химические соединения, например обычный пирогалхюл ()или сульфит натрия (MajSOi) однако первый наряду с поглощением кислорода выделяет окись углерода или обладает меньшей поглощающей способностью и требует определенной дополнительной технологии их очистки.

В приэабойном участке в й-5 м от забоя 1 выработки устанавливают пневматические распылители 2. Распылители 2 с помощью прорезиненных шлангов 3 соединяют с водопроводом k и емкостями 5, наполненными not-

лотителями 6 кислорода. Емкости 5 в свою соединены последователно между собой и с магистралью 7 сжатого воздуха.

При открытии вентилей 8 на водопроводе k 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 содержание кислорода снижают до необходимого заданного уровня. Истекающий затем из распылителя с большой скоростью сжатый воздух распиливает воду и транспортирует ее в призабойное пространство выработки образуя предохранительную водовоздушную завесу с пониженным содержанием кийлорода.

Интенсивность поглощения кислорода зависит от времени контактировйния воздушного потока с раствором поглотителя кислорода. Опытным путем установлено, что для пирогаллола А полное изъятие из пропускаемого чере 10%-ный раствор сжатого воздуха достигают при общей высоте уровней раствора в емкостях равной 2,5-3,0 м и поперечном сеченми емкостей 0,03 0,35 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. Врмя 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/м с выработки при давлении (3-5) , т.е. соотношение воды и сжатого воздуха от 8:1 до

25:1.

Большее соотношение снижает дисперсность, а меньшее - водность завесы.

Снижение концентрации кислорода в водовоздушной завесе на 1, поз