дегазація шахт
Дегазація - заходи щодо усунення небезпечних концентрацій горючих, вибухонебезпечних та інших шкідливих газів в гірських виробках.
Дегазація шахт - сукупність заходів, спрямованих на вилучення та уловлювання метану, що виділяється з різних джерел, з ізольованим відведенням його на поверхню або в гірничі виробки, в яких можливо розбавлення до безпечних концентрацій. [Керівництво по дегазації вугільних шахт 1990]
Умови експлуатації та режими роботи шахтних дегазаційних систем [ правити | правити код ]
Дегазаційна система складається з вакуум-насосної станції, газопроводів, свердловин, а також регулює запірної і запобіжної апаратури, що включає засоби контролю і управління. вхідні в систему окремі ланки розміщуються на порівняно великих площах. Відстань деяких свердловин від вакуум-насосної станції становить до 5 км і більше. Число свердловин досягає іноді 50-60.
Устя свердловин за допомогою відрізків трубопроводів приєднуються до дільничних трубопроводах, які, в свою чергу, з'єднані з магістральним трубопроводом, що транспортує метано-повітряну суміш до вакуум-насосів. Діаметр свердловинних трубопроводів становить 100-150 мм (труби менших діаметрів в даний час вживаються рідко), діаметри дільничних трубопроводів 150-250 мм, а магістральних 200-400 мм. Часто для забезпечення необхідної продуктивності системи використовують два магістральні газопроводи. Хімічні та дільничні трубопроводи мають запірну арматуру і штуцери для відбору газових проб і контролю температури, тиску і витрати газової суміші. Точка виміру параметрів газової суміші вибирають у напрямку її руху за запірної або регулюючої арматурою. Принципова схема системи дегазації представлена на рис.1 Відмінними рисами мереж цієї системи є: можливість прокладки ділянок мережі в ряді випадків по важкодоступних місцях; відсутність часто поблизу свердловин і ліній трубопроводів джерел електричної енергії; змінюється в часі структура мережі, яка визначається швидкістю посування вибоїв.
За умовами експлуатації всі пристрої контролю та автоматизації можна розділити на підземні, призначені для експлуатації в гірських виробках, і поверхневі, що встановлюються в будівлях ВНС (вакуум-насосні станції) і приміщеннях загальношахтного диспетчера.
Для першої групи пристроїв по аналогії з приладами і засобами автоматизації , Застосовуються в підземних умовах, умови експлуатації характеризуються такими даними:
- тиск шахтної атмосфери 840-1150 гПа;
- температура навколишнього середовища від -5 до + 35 ° С (ця умова не поширюється на пристрої контролю та автоматизації, що використовуються на тих трубопроводах, де є вода; для цього випадку температура навколишнього середовища від +5 до +35 ° C);
Рис.1. Принципова схема системи дегазації шахти: 1-свердловини; 2 свердловинний газопровід; 3 дільничний газопровід: 4 - магістральний газопровід; 5-обводная магістраль; 6 свічка для випуску газової суміші в атмосферу; 7- напірний газопровід; 8- запірно-регулююча апаратура; 9-вакуум-насосна станція; 10 котельня (споживач газової суміші)
відносна вологість навколишнього середовища до 98% (при температурі +35 ° С); навколишнє середовище агресивна, вибухонебезпечна 1-ї категорії; швидкість повітряного струменя у виробках до 8 м / с; запиленість середовища, що оточує підземні пристрої системи дегазації, до 800 мг / см3.
Для засобів контролю та автоматизації, розміщених на поверхні, умови роботи такі: барометричний тиск 840-1070 гПа; температура в приміщеннях від +10 до + 35 ° С; відносна вологість навколишнього середовища до 80% при температурі + 25 ° С; вміст метану в атмосфері будівель ВНС до I про. %. Велике значення для вибору необхідних засобів контролю та автоматизації дегазаційних систем мають відомості про режими роботи окремих ланок цієї системи і, в першу чергу, про межі зміни параметрів газової суміші в трубопроводах і біля гирла свердловин.
Параметри газової суміші можуть змінюватися наступним об¬разом: розрідження в усті свердловин від 0 до 270 (рідко до 330) гПа, в дільничних і магістральних трубопроводах - від 0 до 530 гПа; відносна вологість газової суміші - до 100% (можлива присутність крапельної вологи); вміст метану в суміші від 0 до 100 об. %; вміст вуглекислого газу від 0 до 2 об. %; швидкість струменя газової суміші в трубопроводі від 0,5 до 20 м / с; температура газової суміші від -5 до + 35сС (за винятком трубопроводів, в яких спостерігається крапельна волога; для таких газопроводів температура газової суміші змінюється від +5 до + 35 ° С); газова суміш - вибухонебезпечна, агресивна 1-ї категорії.
Газова суміш в нагнітальному трубопроводі ВНС має практично ті ж параметри, що і суміш в підземних трубопроводах, за винятком тиску суміші, що перевищує барометричне на величину від 0 до 250 гПа. При необхідності подачі газової суміші споживачам на значну відстань ця величина не ¬ сколько збільшується.
Вакуумні насоси (водокільцеві), широко використовувані в існуючих в даний час системах дегазації, мають такі характеристики, при яких забезпечується максимальний коефіцієнт корисної дії при величині розрідження, що становить 40-60% атмосферного тиску. При розрахунках системи дегазації мережі ця величина приймається рівною 465 гПа.
З точки зору динаміки шахтні дегазаційні системи мають досить різнорідними характеристиками. Так, наприклад, різка зміна вакууму внаслідок порушення герметизації свердловин, пошкодження газопроводів, перекриття перетину трубопроводів водяною пробкою викликає досить швидке (від декількох секунд до декількох хвилин) зміна величини концентрації метану поблизу місця пошкодження або освіти водяній пробки. Разом з тим зміна концентрації метану у гирла свердловин при перерозподілі величин розрідження відбувається досить повільно. У цих випадках тривалість перехідного процесу (по концентрації метану) може становити від десятків хвилин до декількох годин.
Статичні характеристики об'єктів дегазаційних установок, навіть однойменних, різні. Так, наприклад, навіть з розташованих на одній ділянці свердловин надходить суміш з різною концентрацією метану. Крім того, ці характеристики можуть значно змінюватися в часі в міру посування фронту гірничих робіт. Вельми непостійні також характеристики трубопроводів, конфігурація яких змінюється в процесі ведення гірських робіт.
1.Руководство по дегазації вугільних шахт. М., 1975.
2.Правила безпеки у вугільних і сланцевих шахтах. М., Недра, 1973.
- Печук, Ісаак Мойсейович (1893 - 1970) - видатний учений, гірничий інженер, доктор технічних наук, професор, основоположник прогнозу газорясності вугільних шахт, один з основоположників сучасної дегазації вугільних шахт, теорії і практики боротьби з раптовими викидами вугілля і газу, попередження ендогенних пожеж, Заслужений діяч науки і техніки Української РСР.