Приборы контроля, согнализации и защиты
В шахтах III категории по газу, сверхкатегорных и опасных по внезапным выбросам должны применяться переносные или стационарные автоматические приборы контроля содержания метана в выработках, где обнаружен метан, а в остальных выработках – переносные приборы эпизодического действия.
Переносные автоматические сигнализирующие приборы подают звуковой и световой сигналы, если концентрация метана в месте установки прибора превышает установленную предельную величину. На шахтах применяются отечественные метанометры СМП-1, СШ-2 и СММ-1. Наиболее совершенным является прибор СММ-1, диапазон измерения концентрации метана у которого от 0 до 3%. Прибор подает прерывистый звуковой и световой сигналы при предельно допустимой концентрации метана, а при дальнейшем повышении концентрации метана сигналы становятся непрерывными. Кроме указанных приборов применяется автоматический сигнализатор метана СМС-1 («Маяк»), исполняющий еще и функции шахтного головного светильника.
В исходящих вентиляционных струях участков (очистных выработок) на шахтах III категории и сверхкатегорных с абсолютной метанообильностыо 3 м3/мин и более, а также при разработке пластов, опасных по внезапным выбросам и суфлярным выделениям метана, контроль содержания метана должен производиться при помощи автоматических стационарных приборов.
Отечественная промышленность выпускает несколько моделей аппаратуры автоматической газовой защиты (АГЗ).
Система АГЗ состоит из широко разветвленной сети анализаторов метана, установленных под землей и позволяющих контролировать 30-80 и более точек в шахте, каналов связи и устройств приема информации. Она обеспечивает непрерывный контроль за содержанием метана, автоматическое отключение электропитания контролируемого объекта при достижении установленной концентрации метана, передачу непрерывной информации о содержании метана на поверхность диспетчеру шахты, подачу местной и централизованной звуковой и световой сигнализации при достижении предельного значения концентрации метана.
Аппаратура автоматической газовой защиты в зависимости от условий и характера ее применения комплектуется заводом-изготовителем и поставляется на шахты в виде трех самостоятельных комплектов: АМТ-ЗТ, АМТ-ЗУ и АМТ-ЗИ. В настоящее время системы АГЗ эксплуатируются на всех наиболее опасных по газу угольных шахтах России.
Поскольку образование скоплений метана и появление источника открытого огня наиболее часто наблюдаются в призабойном пространстве у комбайновых и врубовых машин, то здесь контроль за содержанием метана должен быть особенно тщательным. Поэтому он выполняется не только сменным надзором участка и работниками ВТБ, но и звеньевыми, бригадирами, механиками участков и электрослесарями. Кроме того, на участках с абсолютной метанообильностью 3 м3/мин и более, а также при – разработке пластов, опасных или угрожаемых по внезапным выбросам и суфлярным выделениям метана, в очистных выработках у комбайнов и врубовых машин контроль содержания метана должен выполняться при помощи автоматических приборов. Особенно тщательное измерение содержания метана должно выполняться перед включением машин и механизмов.
Результаты замеров метана, производимых в течение смены, заносят на специальные доски, установленные в местах замера на исходящих и поступающих струях, затем результаты записывают в, рапорты и переносят в Книгу замеров метана и учета загазирований.
Большую опасность представляют скопления метана в отдельных местах горных выработок с концентрациями, превышающими среднюю по сечению выработок. Опасными считаются скопления метана с концентрацией 2% и более. Разновидностью местных скоплений являются слоевые. Под ними понимают скопления метана у кровли выработки с концентрацией метана, превышающей среднюю по сечению выработки на участке длиной более 2 м. Начальником участка ВТБ и геологом шахты составляется перечень участков подготовительных выработок, опасных по слоевым скоплениям. Контроль за слоевыми скоплениями производится горными мастерами ВТБ не менее одного раза в сутки.
Проветривание
Одной из эффективных мер борьбы с горючими газами является деятельное проветривание. В расчетах при проектировании, а также на действующих газовых шахтах и рудниках, как правило, фактором, определяющим потребность воздуха, является интенсивность выделения метана. Расчет количества воздуха, ведется в соответствии с Инструкцией по расчету количества воздуха, необходимого для проветривания действующих угольных шахт, Руководством по проектированию вентиляции угольных шахт, а для рудных, калийных, соляных и других шахт в соответствии с теми методиками расчета, которые утверждены отраслевыми: ведомствами по согласованию с органами госгортехнадзора.
Проветривание должно быть организовано таким образом, чтобы в горных выработках содержание метана и других горючих газов не превышало установленных Правилами безопасности концентраций, а количество воздуха, проходящее по выработкам, отвечало расчетным значениям. На горных предприятиях организован контроль за расходом воздуха. Замеры количества воздуха производятся: на шахтах негазовых, I и II категорий по газу – один раз в месяц, на шахтах III категории – не реже двух раз в месяц, на шахтах сверхкатегорных и опасных по внезапным выбросам – не реже трех раз в месяц. Одновременно с замером количества воздуха отбираются пробы для анализа на содержание в нем метана.
К схемам проветривания выемочных участков предъявляются следующие требования.
Каждая очистная выработка вместе с примыкающими к ней подготовительными должна проветриваться обособленной струей свежего воздуха. Последовательное проветривание допускается в шахтах, не опасных по внезапным выбросам угля и газа и суфлярным выделениям метана, а на шахтах III категории по газу разрешение на последовательное проветривание может быть выдано главным инженером комбината. При последовательном проветривании общая длина лав не должна превышать 409 м, а расстояние между смежными лавами должно быть не более 300 м. Эти расстояния обеспечивают выход на свежую струю рабочих за срок действия самоснасателя. Каждая последовательно проветриваемая лава должна получать по промежуточному штреку дополнительное количество воздуха. Скорость движения воздуха в штреке должна быть не менее 0,15 м/с, а содержание метана – не более 0,5%. Перед взрывом в нижней лаве рабочие на шахтах III категории должны быть выведены на свежую струю.
В газовых шахтах при углах наклона более 10° движение воздуха в очистных выработках и на дальнейшем его пути, как правило, должно быть восходящим. Нисходящее проветривание допускается, если скорость движения воздуха в призабойном пространстве очистных выработок составляет не менее 1 м/с с подачей воздуха по двум оконтуривающим забой выработкам. Установка ВМП и транспортирование угля осуществляются по выработкам со свежей струей.
На пластах, не опасных по внезапным выбросам, допускается нисходящее движение исходящей из очистных выработок струи по выработкам с углом наклона более 10° при соблюдении следующих условий: скорость движения воздуха должна быть не менее 1 м/с; крепь выработок должна быть несгораемой или трудносгораемой; в выработках не должно быть электрического оборудования. Нисходящее движение воздуха допускается при любой категории шахты, если протяженность выработки не превышает 30 м.
Дегазация
На шахтах с высокой газообильностью ввиду ограничения максимальной скорости движения воздуха не всегда удается средствами вентиляции обеспечить содержание метана в пределах установленных норм. В таких случаях осуществляется дегазация разрабатываемых и, смежных пластов или выработанных пространств. Дегазация необходима как обязательное средство при условии метановыделения из этих источников: на тонких пластах > 2 м3/мин, на пластах средней мощности > 3 м3/мин, на мощных пластах > 3,5 м3/мин.
Дегазация должна предусматриваться в проектах строительства и реконструкции шахт, подготовки горизонтов, блоков и панелей и осуществляться в соответствии с Инструкцией по безопасному ведению дегазационных работ на шахтах., Выбор способов дегазации производят на основе данных о структуре газового баланса с оценкой возможной в конкретных условиях эффективности дегазационных работ, которая в зависимости от способа колеблется от 20 до 80%. Для ведения дегазационных работ и обслуживания установок на шахтах организуются специальные участки по дегазации, которые ведут работу в соответствии с проектом. Для обеспечения безопасности дегазационных работ предусматриваются: установка вакуум-насосной станции, как правило, на поверхности; прокладка магистральных газопроводов в специально пробуренных скважинах или стволах с исходящей струей с целью предотвращения попадания метана в случае его утечки в воздушный поток, подаваемый в шахту.
Дегазация угольных пластов и вмещающих пород проводится также с целью борьбы с суфлярными выделениями. Дегазационные скважины пересекают природные или технологические трещины в массиве, и выделяющийся из скважины газ отводится по трубопроводу в выработку с исходящей струей или этот трубопровод присоединяется к участковому газопроводу. Другим способом борьбы с суфлярами является каптаж газа из-под герметизаторов, перекрывающих суфлярные трещины (рис. 1).
Рис. 1. Схема отвода суфлярных газов из-за обшивки: 1 – доска; 2 – воздухонепроницаемый состав; 3 – дегазационная труба.