Классифицируйте шахты по газообильности и допустимому содержанию метана

Метан — газ без цвета, запаха и вкуса, физиологически безвреден, слабо растворяется в воде. Он почти в 2 раза легче воздуха, поэтому при отсутствии интенсивного проветривания скапливается в верхней части выработок, в кутках, за крепью и в забоях восстающих выработок. Метан при концентрации в рудничной атмосфере менее 5% горит при соприкосновении с источником воспламенения голубым пламенем, а при содержании от 4,5 ч 5% до 16% образует с воздухом взрывчатую смесь. Температура воспламенения метана обычно равна 650−750°С. При соприкосновении с источником тепла метан воспламеняется не сразу, а с некоторым запаздыванием. При температуре воспламенителя 650 °C запаздывание составляет 10 с, при 1000 °C — 1 с. При концентрации метана более 16% метановоздушная смесь невзрывчатая, не поддерживает горения и горит спокойным пламенем лишь при наличии притока кислорода извне. Взрывы метана дают два удара — прямой и обратный. Прямой удар обусловливается быстрым нарастанием давления вследствие расширения воздуха в месте взрыва под влиянием высокой температуры (до 2650°С), которое вызывает воздушную волну значительной силы с высокой скоростью распространения. Обратный удар возникает вследствие разрежения, образующегося в результате остывания воздушной среды в месте взрыва, и конденсации водяных паров, которые образуются от сгорания метана. Обратный удар характеризуется меньшей силой, но разрушения, причиняемые им, могут быть значительными, так как он распространяется на пути, уже подвергшемся действию прямого удара. Метан в угле содержится в виде: — свободного газа, заполняющего трещины, пустоты, крупные поры; - сорбированного (связанного) газа, т. Е. сгущенного в виде «пленки» на поверхности вещества (адсорбированного газа), или образующего с углем твердый раствор (абсорбированного газа), или находящегося в частично обратимой химической связи с углем (хемосорбированного газа). Соотношение между количествами сорбированного газа и газа, находящегося в свободном состоянии, зависит от свойств угля и условий, в которых он находится. При изменении этих условий (давления, температуры и т. Д.) сорбированный газ легко переходит в свободный или, наоборот, свободный в сорбированный. Различают три вида выделения метана: — обыкновенное — происходящее медленно, но непрерывно из микротрещин и пор в угле и породе; - суфлярное — местное, более или менее длительное выделение газа из пустот в угле и породах через видимые трещины под давлением; - внезапное — местное, весьма кратковременное выделение значительных количеств газа при одновременном разрушении части массива угля (породы) в забое. При проведении горных выработок ранее существовавшее равновесие давления газа нарушается. Находящийся газ в угле через поры и трещины в угле устремляется в выработку. Истечение свободного газа вызывает изменения газового давления в пласте и переход части сорбированного газа в свободный. Дегазация поверхности забоя вызывает приток газа из глубины угольного массива до тех пор, пока давление газа оказывается достаточным для преодоления сопротивления дегазированного слоя угля. Таким образом, через некоторое время выделение газа практически прекращается.

К шахтам, опасным по газу, относятся такие, в которых хотя бы в одной выработке обнаружен метан. Если шахта признана опасной по газу, ее немедленно переводят на газовый режим. При этом газовый режим устанавливается для шахты в целом, включая и выработки негазовых пластов. Под газовым режимом понимается совокупность мер, выполнение которых устраняет скопление метана до безопасных концентраций и предотвращает появление источников его воспламенения. Характер газового режима определяется категорией шахты. В зависимости от величины относительной метанообильности и вида выделения метана шахты разделяются на пять категорий. очистных забоях и исходящих струях (ПБ допускают исключения для углов наклона до 10° и выработок протяженностью до 30 м, а также при обеспечении мер против образования слоевых скоплений метана);

• * изоляцией остановленных выработок и отработанных участков;
• * применением эффективных способов борьбы с внешними и внутришахтными утечками;
• * обеспечением высокого аэродинамического качества крепи горных выработок и вентиляционной сети шахты в целом;
• * управлением метановыделением в горных выработках шахты;
• * обеспечением распределения воздуха в шахтной вентиляционной сети в соответствии с фактическим газовыделением в горные выработки;
• * систематическим контролем за состоянием проветривания сети горных выработок; применением надежной системы контроля и управления режимом работы ВГП. Сокращение метановыделения в горные выработки достигается путем:
• * применения дегазации разрабатываемых пластов;
• * применения дегазации сближенных пластов и спутников;
• * каптажа метана из полостей, суфляров и выработанных пространств;
• * микрокапиллярного связывания метана при нагнетании в пласт воды, растворов кислот, направленного гидрорасчленения;
• * связывания метана в пласте при нагнетании водных растворов полимеров и мономеров;
• * микробиологического связывания метана. Предотвращение возможности воспламенения и взрывов метана достигается следующим образом:
  • 1) исключением открытого огня в горных выработках;
  • 2) соблюдением комплекса мер при использовании электроэнергии: применения рудничного взрывои искробезопасного оборудования;

применения дистанционного управления выемочными, проходческими и транспортными машинами и установками;

применения аккумуляторных электровозов во взрывобезопасном исполнении, за исключением откаточных выработок со свежей струей шахт I и II категорий, где допускается откатка контактными электровозами;

отключения электроэнергии автоматической газовой защитой при образовании опасных скоплений метана;

3) соблюдением комплекса мер ведения взрывных работ:

производства взрывных работ только в забоях, непрерывно проветриваемых свежей струей;

применения только предохранительных патронированных ВВ и электровзрывания;

исключения применения открытых и накладных зарядов;

выполнения требований Единых правил безопасности при взрывных работах по минимальной глубине шпура, длине внутренней забойки и др.;

обеспечения требований газового режима по допустимой объемной доле метана менее 1% в забое и на расстоянии 20 м от него перед заряжанием и взрыванием;

выполнения требований пылевого режима при ведении взрывных работ.

Еще один фактор, влияющий на взрывы метана это горное давление. Горное давление возникает при проведении подземных выработок. В нетронутом массиве до проходки подземной выработки и возведения несущей конструкции (обделки, крепи) существует напряженное состояние, созданное весом вышележащих слоев породы. При проведении подземной выработки напряженное состояние породы изменяется, появляются новые напряжения и связанные с ними деформации, которые могут достигать таких размеров, при которых породы начинают разрушаться.

Для предохранения подземных выработок от обвалов устанавливают подземную несущую конструкцию (обделку, крепь), а на время производства работ, в случае необходимости, устраивают временное крепление. Установлены следующие основные виды горного давления на обделку (крепь) подземной выработки: вертикальное, боковое, со стороны подошвы выработки, по длине сооружения. Величина горного давления на обделку подземной выработки развивается во времени и зависит от характера самой породы, размера подземной выработки и глубины ее расположения. Обычно горное давление постепенно возрастает до некоторой наибольшей для данных условий величины, после чего несколько уменьшается, оставаясь затем постоянным в течение неопределенно долгого времени. При нарушении равновесия в массиве вследствие проведения соседних выработок установившееся давление по истечении некоторого времени может увеличиваться. Такое же явление встречается при проведении выработок в слоистых породах. Промежуток времени, в течение которого горное давление постепенно возрастает, наз. периодом первичного давления; промежуток времени, в течение которого величина горного давления для данных условий остается постоянной, называется периодом вторичного или установившегося давления.