13.2. Орошение и осланцевание отложившейся угольной пыли

Для взрывозащиты шахт, разрабатывающих пласты, опасные по взрывам пыли, осуществляются мероприятия по предупреждению взрывов отложившейся угольной пыли при взрывных работах в забоях выработок, проводимых по углю или по углю с подрывкой боковых пород. Мероприятия по предупреждению взрывов основаны на применении орошения или осланцевания.

Сущность способа орошениязаключается в нейтрализации осевшей пыли путем ее смачивания до влажности, при которой она не может быть приведена во взвешенное состояние и взорваться. К тому же накапливающаяся поверх увлажненной пыли “свежая” угольная пыль также увлажняется в процессе испарения влаги, поэтому в течение определенного времени выработка поддерживается в пылевзрывозащитном состоянии. Предельно допустимая влажность пыли для пыли, отложившейся на кровле и на боках выработки, должна быть не менее 17, а на почве – не менее 12%.

Способ орошения осевшей пыли водными растворами смачивателя ДБ (0,1…0,2%-ными) благодаря простоте и высокой эффективности получил повсеместное применение в тупиковых горных выработках. Орошение производится за 20…30 мин до взрывных работ. В угольных забоях его необходимо применять перед каждым приемом взрывания, а при взрывании по породе – 1 раз на два приема.

При орошении отложившаяся в выработках пыль на протяжении 20 м от забоя должна быть превращена в шлам (грязь), что является гарантией безопасности.

Визуальный контроль за состоянием отложившейся угольной пыли должен осуществляться перед каждым взрыванием.

Для диспегирования раствора в забоях подготовительных выработок целесообразно применять ручной ороситель РО-1 с внутренней дозировкой ДБ. Для дозировки смачивателя могут применяться также дозаторы ДСУ-3 или ДСУ-4.

Сущность осланцеваниязаключается в искусственном озолении угольной пыли, осевшей на поверхности горных выработок, путем добавления к ней негорючей (инертной) пыли в таком количестве, чтобы она потеряла способность взрываться. При осланцевании бока, кровля и почва выработки должны быть покрыты сплошным слоем инертной пыли. При переходе во взвешенное состояние осланцованных пылевых отложений угольная пыль теряет способность к воспламенению в присутствии теплового источника вследствие поглощения энергии инертной пылью.

Несомненное достоинство осланцевания перед орошением – в том, что однажды внесенная в угольную пыль инертная навсегда смешивается с ней, повышая естественную зольность угля и снижая, тем самым, ее взрывчатость.

Осланцевание позволяет осуществлять оперативный визуальный контроль состояния выработок. По результатам лабораторных исследований количества негорючих веществ в отобранных пробах пыли можно объективно судить о пылевзрывобезопасности выработки.

Осланцевание целесообразно применять в сухих (необводненных и без капежа) выработках, в том числе с пучащими легкоразмываемыми породами. В остальных случаях рекомендуется орошение.

13.3. Предохранительная среда

Для обеспечения безопасности работ в угольных шахтах, опасных по газу или пыли, в призабойном пространстве выработок перед взрыванием шпуровых зарядов необходимо создавать предохранительную среду, т. е. такие условия, которые бы исключили или локализовали аварию в начальной стадии ее развития даже при наличии взрывоопасной смеси в призабойном пространстве и источников ее воспламенения.

13.3.1. Предохранительная завеса.Предохранительную среду создают путем распыления воды или порошкового ингибитора из полиэтиленовых сосудов (пакетов) взрывом заряда ВВ не нижеVкласса. Под действием взрыва происходит интенсивное перемешивание капель воды (частиц порошка) с шахтной атмосферой (рис.13.2), превращая ее в невзрывчатую систему. Такую предохранительную среду называютпредохранительной завесой.

В качестве предохранительной среды могут быть водораспылительные и аэрозольные порошковые завесы.

Для созданияводораспылительной завесы применяют полиэтиленовые сосуды вместимостью 20 и 30 л. Сосуды первого типоразмера с водой подвешивают к крепи, а второго укладывают на почве выработки (рис. 13.3).

Полиэтиленовые сосуды для водораспылительных завес должны выдаваться мастеру-взрывнику одновременно с ВВ на складе ВМ согласно наряд-путевке, в которой указывается их количество. Заполняют их водой непосредственно перед взрыванием шпуровых зарядов ВВ.

При создании аэрозольных порошковых завес применяют порошковые ингибиторы (ПСБ-ТМ, ПВХ-1н, КСВ-30), которые помещают в полиэтиленовые пакеты вместимостью (3±0,3) и (5,5±0,5) кг и распыляют взрывным способом. Как и при водораспылительных завесах, пакеты с ингибитором и зарядом ВВ подвешивают к крепи или укладывают на почве выработки. Пакеты с ингибиторами поставляются на шахту герметично закрытыми. Вводить заряды ВВ в сосуды с водой и в пакеты с порошковым ингибитором разрешается только мастеру-взрывнику после заряжания шпуров перед началом монтажа взрывной сети.

Электродетонаторы распыляющих зарядов в сосудах с водой и в пакетах с порошковым ингибитором должны соединяться в общую взрывную сеть с электродетонаторами шпуровых зарядов последовательно и взрываться от одного импульса.

Один из важнейших параметров предохранительной среды – время ее эффективного действия, т.е. время, в течение которого концентрация диспергированной воды (порошкового ингибитора) остается не ниже флегматизирующей, т. е. при которой метановоздушная и пылевоздушная смеси не способны воспламениться. Оно должно быть больше общего времени взрывания шпуровых зарядов, но не менее 500 мс.

Для реализации этого условия норма расхода воды предусматривается не менее 4 л на 1 м²поперечного сечения выработки вчерне, а порошкового ингибитора – не менее 1,5 кг. В особо взрывоопасных условиях (при сотрясательном взрывании, при наличии в призабойном пространстве суфлярных выделений метана, а также при породной подрывке) расход воды и порошкового ингибитора необходимо принимать в 2 раза больше, т. е. не менее 8 л и 3 кг соответственно. Полиэтиленовые сосуды (пакеты) в этом случае располагают вдоль оси выработки в два ряда. В забоях подготовительных выработок с двумя открытыми поверхностями, в том числе при породной подрывке, второй ряд сосудов должен размещаться в опережающей полости (рис. 13.4).

Такая двухрядная завеса получила названиелокализирующей. Ее протяженность составляет не менее 7 м (протяженность однорядной водораспылительной завесы равна 4,5 м, а аэрозольной порошковой – 4 м). Этой длины достаточно (более чем с двукратным запасом), чтобы обеспечить локализацию (гашение) раскаленных продуктов взрыва шпуровых зарядов и небольшой (до 5 м³) очаг воспламенения метановоздушной смеси. Пространственные схемы размещения снаряженных сосудов (пакетов) в выработках в зависимости от их поперечных размеров, степени взрывоопасности и количества открытых поверхностей приведены на рис. 13.5.

Условия и порядок применения и аэрозольных порошковых завес определяют по нормативным документам.

13.3.2. Длительно действующая предохранительная среда. Как показали испытания, проведенные в опытном штреке МакНИИ, фактическое время эффективного действия водораспылительной завесы равно 1 с, а аэрозольной порошковой – более 1,5 с.

Этого времени достаточно, чтобы предупредить воспламенение пылевоздушных смесей от возможных источников воспламенения, кроме выгорающего заряда ВВ. Как известно, время выгорания может длиться 10…12 мин и более, т.е. на несколько порядков превышает взрывозащитный период предохранительных завес. Поэтому в угледобывающих странах постоянно ведутся поиски так называемой длительно действующей предохранительной среды, т.е. способной флегматизировать рудничную атмосферу в течение заданного времени, и тем самым предотвратить воспламенение метана и угольной пыли от выгорающего заряда ВВ и от невзрывных источников, время начала которых невозможно прогнозировать.

Первой такой средой, нашедшей широкое применение практически во всех угольных бассейнах Советского Союза, была предохранительная среда из высокократной пены.

Сущность способа состоит в том, что призабойное пространство выработки перед производством взрывных работ дистанционно (с расстояния 100…200 м) заполняется (за 2…5 мин) высокократной (кратностью более 300) воздушно-механической пеной на длину не менее 10 м.

Воздушно-механическая пена вытесняет из призабойного пространства смесь взрывоопасных газов и замещает ее пенной массой, характеризуемой высокой пламегасительной способностью. При воздействии высокой температуры пленочная вода быстро превращается в пар, поглощая большое количество теплоты. Кроме того, пена равномерно увлажняет стенки, кровлю выработки, отбитую горную массу и позволяет отказаться от их орошения. Из-за сложности контроля за стабильностью параметров пенообразования и заполнения выработки пеной этот способ в настоящее время практически не применяется.

В1993-1995 гг. МакНИИ были разработаны и внедрены в шахтах водовоздушные завесы с помощью генератора тонкодисперсных водяных аэрозолей ГПВ (гидропневматический взрывозащитный). Схема создания длительно действующей предохранительной среды посредством этого генератора приведена на рис. 13.6.

Техническая характеристика ГПВ-01 с тремя распылителями

Диаметр выходного отверстия водяного сопла, мм……………	5
Давления сжатого воздуха, Мпа…………………………………	0,3…0,6
Давление воды, Мпа………………………………………………	0,5…1,5
Расход сжатого воздуха, м^3/с…………………………………….	0,12…0,24
Расход воды, л/с…………………………………………………...	1,5…2,4
Площадь факела на расстоянии 8м от генератора, м^2………….	15
Эффективная длина завесы, м……………………………………	9
Габаритные размеры, м:
длина…………………………………………………………	0,3
ширина……………………………………………………….	0,40…0,75
высота………………………………………………………..	0,2…0,3

Генератор включает два-пять (в зависимости от площади сечения выработки) гидропневматических разрыхлителей, собранных в один блок с помощью стандартных сантехнических соединений и резинотканевых шлангов. Распылитель, входящий в генератор тонкодисперсных водяных аэрозолей, состоит из коаксиально расположенных воздушного и водяного сопел, перед которыми жестко закрепляется распылительный конус с углом конусности не более 60º. Время непрерывной работы генератора (указывается в паспорте БВР) должно быть не менее 10 мин. Причем включения генератора в работу производится не позже, чем за 2…3 мин до взрывания шпуровых зарядов.

Генератор ГВП должен располагаться впереди вентиляционного трубопровода или сбоку от него таким образом, чтобы факел водяной завесы двигался к забою выработки вместе с подаваемой струей свежего воздуха. При этом расстояние от генератора до забоя должно составлять не более 9 м.

В горной выработке его закрепляют к шахтной крепи со стороны подвески вентиляционной трубы. Правильность расположения генератора в забое выработки определяется кратковременным включением его в работу. При этом воздушная завеса должна достигать забоя и перекрывать поперечное сечение выработки.

Переноска генератора осуществляется после каждого цикла взрывания, если глубина заходки превышает 2 м, и через один цикл, если она 2 м и менее. Пуск генератора в работу осуществляется открытием запорных вентилей на водопроводе и магистрали сжатого воздуха.

13.3.3. Область применения. Предохранительную среду предписано обязательно применять при взрывных работах:

ВВ класса IVв забоях пластовых выработок, проводимых по пластам, опасным по взрывам пыли и внезапным выбросам угля и газа, независимо от газовыделения или проводимых по пластам, не опасным по взрывам пыли, но при наличии метановыделения;

ВВ класса Vв забоях тупиковых выработок с двумя открытыми поверхностями;

непредохранительными ВВ класса IIпри вскрытии пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа, по выбросоопасным песчаникам.

При вскрытии выбросоопасных пород и при проведении выработок по таким породам с использованием ВВ класса IIдолжны применяться водораспылительные завесы в сочетании с водовоздушной.

Аэрозольным завесам следует отдавать предпочтение при проведении вентиляционных штреков, нарезных и выработок по завалам.

Генераторы ГПВ могут применяться при взрывных работах в подготовительных выработках площадью сечения до 25 м² , в которых имеется сжатый воздух с давлением не менее 0,3 МПа и водопровод с давлением воды не менее 0,5 МПа.

Кроме того, полиэтиленовые сосуды с водой и распыляющим зарядом ВВ или пакеты с порошковым ингибитором и зарядом ВВ можно применять в качестве накладных зарядов для дробления негабаритов (рис. 13.7) в шахтах, опасных по газу или пыли, ВВ классовVиVIвместо ВВ классаVII, допущенного для этой цели Едиными правилами безопасности. При срабатывании распыляющих зарядов обеспечивается эффективное дробление практически без разброса разрушенных кусков породы.

Предохранительные завесы необходимо сочетать с применением гидрозабойки и орошения призабойного пространства.