книги / Совершенствование разработки калийных месторождений
..pdfС целью уточнения ранее подученных данных по содержанию ме тана и водорода, их соотношения в цробах с горючими газами по всем пластам и действующим калийным рудникам Верхнекамского мес торождения проведен анализ газовыделений в период 1963 - 1982 гг . Из а^рналов учета проб с горючими газами выбирали пробы, одределяли среднее содержание метана и водорода, их отношение в каж дой пробе. Из общего количества отобранных за указанный период плановых и внеплановых проб (274528) горючие газы обнаружены в 5729 цробах, что составляет лишь 2,1# (табл, I ),
Таблица I Содержание метана и водорода и их соотношение
в цробах с горючим газом
Рудник, |
|
Глубина |
|
Количество |
цроб |
Среднее |
содер |
|
|
период |
|
разработ |
по пластам |
|
жание горючих |
ПН. :Н, |
|||
|
|
ки, м |
|
|
|
газов. % |
|||
|
|
|
|
|
|
сн4 |
н2 |
4 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
СПКРУ-1 |
|
260-280 |
|
Всего |
4173 |
4,21 |
10,79 |
1:2,56 |
|
1963-1982 гг . |
|
|
В том чиоле: |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
пл. Вк |
3836 |
4,18 |
11,09 |
1:2,65 |
|
СПКРУ-2 |
|
|
|
пл.А5+Вс |
23 |
3,3 |
6,15 |
1:1,86 |
|
гг . |
260-280 |
Всего |
23 |
10,83 |
3,89 |
1:0,36 |
|||
1974-1982 |
|
|
В том числе: |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
БПКРУ-1 |
|
|
|
пл. АВ+дс |
23 |
10,83 |
3,89 |
1:0,36 |
|
|
270-280 |
|
Всего |
1250 |
15,76 |
4,95 |
1:0,31 |
||
1963-1982 гг . |
|
|
В том чэсле: |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
пл. Вк |
1092 |
16,78 |
5,42 |
1:0,32 |
|
|
|
|
|
пл.Аб+вс |
65 |
13,99 |
2,78 |
1:0,20 |
|
БПКРУ-2 |
|
325-340 |
|
пл.Кр.П |
74 |
1,91 |
0,15 |
1:0,07 |
|
г . |
Всего |
20 |
15,36 |
3,43 |
1:0,22 |
||||
1969-1982 |
|
|
В том числе: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пл. АБ |
17 |
17,81 |
4,01 |
1:0,23 |
|
ЕПКРУ-З |
|
|
|
пл.ф .П |
3 |
1,45 |
0,16 |
1:0,11 |
|
гг . |
390-420 |
Всего |
132 |
15,4 |
0,59 |
1:0,04 |
|
||
1975-1982 |
|
|
В том числе: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пл.АБ |
2 |
2,4 |
0,0 |
1:0,0 |
|
|
|
|
|
пл.Кр.П |
II |
4,46 |
0,0 |
1:0,0 |
|
П р и м е ч а н и е . |
Вк - карналлит, |
Вс - сильвинит. |
|
|
Наибольшее количество проб с горючими газами зарегистрирова
но на руднике |
СПКРУ-1 - 4173 пробы, из них 3836 цроб |
по |
карналли- |
|||
товому |
пласту |
В. Среднее |
содержание в пробах по пласту |
В метана |
||
4 ,1 # , |
водорода - |
11,0$#, |
соотношение содержания метана |
и водо |
||
рода 1:2,65 . |
|
|
|
|
|
|
На руднике БКРУ-1 общее количество проб с горючими газами |
||||||
составляет 1250, |
из них по карналлитовому пласту В - |
1092. На |
||||
руднике |
БПКРУ- I в |
отличие |
от рудника СПКРУ-1 в пробах |
с |
горючими |
газами по всем пластам преобладает метан. Так, в пробах по плас
ту В среднее содержание метана 16,7®?, водорода |
5 ,4 # , а отноше |
|
ние содержания метана к водороду 1:0,32 . |
|
|
На рудниках ШКРУ-2 и ЕПКРУ-З в цробах по пластам АБ и |
||
"Красный П" также |
преобладает метан. Кроме того, |
на руднике |
ЕПКРУ-З в пробах, |
полученных при бурении разведочных скважин на |
пласт В, в незначительных количествах присутствует водород. Со отношение метана и водорода по всем цробам на указанных рудниках составляет соответственно 1:0,23 и 1:0,04 .
На рудниках СПКРУ-1 и СПКРУ-2 проб с горючими газами по плас ту "Красный П" зарегистрировано не было.
Данные табл. I показывают также, что с увеличением глубины разработки с 260-280 м (СПКРУ-1) до 390-420 м (БПКРУ-3) количест во проб с горючими газами, а следовательно, и газовьщеление по пластам АБ и "фасный П" увеличиваются.
Одновременно были цроанализированы цробы на содержание го рючих газов при газодинамических явлениях. Из 207 газодинамичес
ких явлений, |
происшедших на рудниках БПКРУ-2 и БПКРУ-3 с |
1969 г . |
|||||
по 1984 г . , |
горючие газы обнаружены в 17 |
( 8 , # ) |
случаях, |
из |
них |
||
только в 5 цробах - водород (от 1,255? до |
3 , # ) . |
|
|
|
|||
На рудниках СПКРУ-1 и БПКРУ- I |
пробы с горючими газами |
по |
|||||
карналлитовому |
пласту В приурочены, |
как правило, |
к периоду |
не |
|||
посредственно |
после взрывных работ, |
которыми вскрываются |
суфляры |
различной интенсивности и инициируются выбросы соли и газа. Анализ распределения проб с горючими газами по карналлитово
му пласту В с 1963 - 1982 гг . (рис. I) показывает стабильное сни жение количества проб на руднике СПКРУ-1 вплоть до полного отсут ствия их с 1978 года. На руднике БПКРУ- I наблюдается увеличение количества проб до максимума в 1965-1967 г г ., затем снижение до минимума и полное отсутствие с 1976 г . Однако это не означает, что газовыделения в карналлитовом пласте на обоих рудниках пол-
ностью исключены. Возможно их выделение и наличие в рудничной атмосфере в концентрациях, находящихся в пределах погрешности измерений прибором ШК- I (0,255? по метану и по водороду).
По данным за I98I-I985 гг . на руднике СПКРУ-1 при бурении разведочных скважин в устьях и вблизи их в 21 случае были зафик сированы концентрации водорода от 0,4 до 44,255, на выемочном штреке карналлитового участка после буровзрывных работ в двух случаях до 0,2Е# и в одном случае при газовыделении в забое вен тиляционного штрека до 30,25?.
Отсутствие данных по количеству проб с горючими газами с на чала разработки карналлита (СПКРУ-1 с 1933 г . , БПКРУ-1 с 1944 г . ) не позволяет однозначно говорить о зависимости количества газовыделений от объема отработки карналлитового массива. Тем не ме нее, если принять за основу данные по руднику БПКРУ-1, можно сделать предположение, что газовыделения в карналлитовом пласте возрастают до объема отработки 1,5 - 3 млн.м8, а после
102
6-8 млн.м3 возможно их прекращение независимо от скорости -отра ботки.
Анализ расцределения цроб с горючими газами по периодам года (рис, 2) показывает увеличение их количества, а следовательно, и активизацию газовыделений в переходные периоды года: на руднике СПКРУ-1 весной и осенью, на руднике ЕПКРУ-1 осенью.
Но
месяцы
Рис. 2. Распределение количества проб с горю чими газами на карналлитовом пласте В по ме сяцам года (1963-1982 г г . ): i i - рудник
СПКРУ-1, - рудник БПКРУ-1
Оценку взрывоопасности метано-водородных смесей, характерных для карналлитового пласта В, на рудниках СПКРУ-1 и ЕПКРУ-1 произ водили по известным методикам [ 4 ,5 ] . Треугольники взрываемости метано-водородных смесей цри нормальном содержании кислорода в рудничной атмосфере показаны на рис. 3.
Степень взрывоопасности смесей цри различном содержании ме тана и водорода определяли по формуле
ЮЗ
|
|
|
|
Рис. 3. Треугольники взрываемости |
||||
|
|
|
|
метано-водородных смесей: 1 - руд |
||||
|
|
|
|
ник СПКРУ-Г (сНи : иг = I |
: |
2 ,6 э ); |
||
|
|
|
|
2 |
- рудник ЕПКРУ-1 ( СHt< : |
Нг - |
||
|
|
|
|
= |
I : 0,32) , С/с - содержание кис |
|||
|
|
|
|
лорода, |
СГ - содержание |
горючих |
||
|
|
|
|
|
|
газов |
|
|
|
|
|
|
B=fOOl |
Рсн*. |
/о НПВ, |
||
|
|
|
|
|
||||
где Спи и |
Си |
- |
соответственно |
концентрация метана и водорода, |
||||
СНк |
2 |
|
^ |
d |
|
|
|
|
|
|
|
об.доли То; |
|
|
|
|
|
СнСИ 0 Снн |
“ |
соответственно |
нижние |
пределы воспламеняемости |
||||
* |
|
|
(НПВ) |
метана и |
водорода, об.доли # . |
|
|
Приведенные в табл. 2 данные расчетов показывают, что возмож ные газовыделения в карналлитовом пласте В рудника СПКРУ-1 явля ются более опасными, чем на том же пласте рудника БПКРУ-1, из-за более широкого предела взрываемости смеси метана и водорода. Это подтверждается и случаями возникновения аварийных ситуаций, свя занных со вспышками и взрывами горючих газов. Бели на карналлито вом пласте рудника СПКРУ-1 цроизошло пять аварийных ситуаций (1955-1985 г г . ) , то на руднике ЕПКРУ- i в тех же условиях зарегист рирована одна вспышка горючих газов [ 3 ] , не связанная с производ ством взрывных работ.
Таблица 2 Зависимость взрывоопасности метано-водородной смеси
от соотношения концентраций метана и водорода, их суммарного содержания в рудничной атмосфере, %
|
|
ЕПКРУ-1 |
0,032) |
СПКРУ-1 |
2,65) |
|
|
|
: |
(ДУ, -.Нг |
= I : |
||
Суммарное |
|
|
В |
|
нг |
В |
содержание |
|
Н2 |
СН« |
|||
СНк и н2 |
|
|
|
|
|
|
0 ,5 |
0,3 |
0,1 |
9.4 |
0,08 |
0,21 |
7.0 |
1.0 |
0 ,6 |
0 ,2 |
18,8 |
0,16 |
0,42 |
14,0 |
2,0 |
1,2 |
0.4 |
37,6 |
0,32 |
0,84 |
28,0 |
Полученные на основании анализа фактических данных соотноше ния метана и водорода в пробах с горючими газами могут быть исполь зованы при оценке взрывоопасности рудничной атмосферы в различных условиях, при приготовлении смесей горючих газов для настройки дат чиков и газоанализаторов на метан и водород, а также цри испыта
ниях и электрооборудования в метано-водородо-воздушной смеси. |
|||
|
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ |
|
|
1. Медведев И.И., Полянина Г.Д. Газовыделения на калийных |
|||
рудниках. - М.: Недра, |
1974. - С. 35-40. |
|
|
2. Полянина Г .Д ., Крротеев В.Ф. Экспресс-метод определения |
|||
содержания горючих газов в рудничной атмосфере |
/ / |
Совершенство |
|
вание разработки месторождений Западного Урала |
/ |
Перм.политехн. |
|
ин-т. - Пермь, 1969. - |
С. 167-170. |
|
|
3. Фоминых В.И. Анализ случаев аварийных ситуаций, возника
ющих в результате |
загазованности атмосферы на рудниках п /о "Урал |
||
калий" |
/ / Разработка |
калийных месторождений / Перм. политехи, |
|
ин-т. - |
Пермь, 1984. |
- С. 133-140. |
|
4. Гингольд В.М. Определение степени взрывоопасности шахт |
|||
ной атмосферы / / |
Безопасность труда в промышленности. - 1986. - |
»5. - С. 26-28.
5.Устав БГСЧ по организации и ведению горноспасательных работ. - М.: Недра, 1986. - С. 163-167.
УДК 622.4
В.Ф. Коротаев, Г.З. Файнбург, В.И. Фоминых, Н.И. Захаров
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УРОВНЯ ЗАГАЗОВАННОСТИ ТУПИКОВЫХ ВЫРАБОТОК
(Пермский политехнический институт, Пермский ощ)уг Госгортехнадзора)
На протяжении ряда лет нами исследовалось распределение го рючих газов в тупиковых выработках калийных рудников Верхнекам ского месторождения. В каждой десятой из пятисот обследоввнных
выработок зарегистрировано наличие горючих газов, носящее в боль шинстве случаев локальный характер. Отдельные выработки были зага зованы от устья до забоя.Наличие таких выработок,уже отработанных или временно остановленных и не проветриваемых, представляет зна чительную взрыво- и пожароопасность CI3 , а потому постоянно конт ролируется, причем замеры имеют право производить только респираторщики НГСЧ или специально назначенные лица [ 2 ,3 ] • Нормативной литературой для горючих гавов предусмотрен следующий порядок за мера: после взрывания в забое представитель технического надзора и сопровождающий его газомерщик-респираторщик НГСЧ, включившись в респираторы, входят на загазованный участок для цроверки содер жания горючих газов вахтшм газоопределителем. При обнаружении газов отбираются пробы на химический анализ. Данный способ опре деления уровня загазованности выработки имеет ряд недостатков, важнейшими из которых являются: невозможность замера содержания газа без захода в выработку в изолирующих аппаратах (респирато рах) ; невозможность прогнозирования динамики распространения загазованности и характера пространственной локализации; отсут ствие оперативности принятия мер по разгазированию.
Вместе с тем заход в забой тупиковой вырабоя$и для замера концентрации горючих газов совсем необязателен. Хорошо известно, что в протяженной тупиковой выработке почти всю ее центральную часть занимает циркуляционное течение с линейным продольным градиентом средней по сечению концентрации. Лишь в небольших по размерам (порядка корня квадратного из сечения) призабойной
и цриустьавой зонам линейность градиента нарушается. Тогда средняя по сечению концентрация на любом расстоянии от устья может быть
определена по формуле |
|
|
|||
|
|
|
Сш ct+а (е-et ) (с2-cf)/ (е3 - e f ), |
( D |
|
где |
С , |
С1 , |
С2 - средняя концентрация горючих газов |
на расстоя |
|
нии |
В , |
Сf , |
от |
устья выработки; |
|
|
а |
- коэффициент, |
учитывающий наклон выработки |
( а < 1 для |
наклонных и горизонтальных и о. > 1 |
для восстающих выработок). |
||||
Таким образом, |
по двум замерам, |
выполненным с пространственным |
|||
интервалом |
, можно определить |
концентрацию газов |
в |
любом |
|
сечении выработки. |
|
|
|
|
|
Экспериментальная проверка |
полученной зависимости |
(I) |
про |
ведена с учетом многочисленных определений концентрации горючих (цри естественном газовыделении) и негорючих (при специально ор-
106
ганизованном выпуске углекислого газа в забое) газов по всей дли не наклонных и горизонтальных выработок. Содержание газа в возду хе определялось непосредственными и дистанционными замерами шахт
ными газооцределителями либо отбором проб на химический анализ. |
|
|||||
Выбор углекислого |
газа определялся его безопасностью и способностью |
|||||
создавать течение, |
аналогичное вызываемому метаном, с той лишь раз |
|||||
ницей, что метан легче воздуха, а углекислый газ - |
тяжелее. |
|
||||
Характер распределения обоих газов по выработке зависит от |
|
|||||
взаимного расположения устья выработки и ее забоя, |
способствующих |
|||||
удалению газа или препятствующих этому. Замеры концентрации на |
|
|||||
разных расстояниях от уст:>я и в самом устье выработки позволили |
|
|||||
сравнить замеренные и определенные по формуле (I ) |
значения (таб |
|||||
лица). Замеры проводили в |
двух точках: в |
устье |
выработки (точка |
I) |
||
и в сечении на расстоянии |
10 м от устья |
(точка |
2 ), |
так как это |
мак |
симально допустимое правилами безопасности расстояние захода в ту пиковую выработку без принятия специальных мер. Из таблицы видно хорошее соответствие обоих рядов значений концентрации, что поз воляет с достаточной точностью определять уровень загазованности тупиковой выработки на любом расстоянии от устья по двум точкам замеров около устья, что существенно упрощает методику контроля за газовой опасностью.
Концентрации газов в различных точках выработки, % |
|
||||
Концентрация газа |
Восстающая выработка |
Горизонтальная |
|||
|
с |
забоем |
выше у с т ь я |
вытэаботка |
|
|
1-й |
опыт |
2-й опыт |
3-й опыт |4-й опыт |
|
В устье |
0,3 |
0 |
0 ,2 |
0,2 |
|
На расстоянии 10 м |
0 ,8 |
0 ,2 |
0,25 |
0,25 |
|
В забое, полученная |
|
|
|
|
|
непосредственным |
10 |
|
5,5 |
0,95 |
0,6 |
замером |
|
||||
В забое, полученная |
9,3 |
5,3 |
1,1 |
0,55 |
|
по формуле (I) |
Действительно, при комбайновом способе выемки полезного ископаемого при камерной системе разработки в рудниках п/о "Урал калий" ежемесячно проходится около ста тупиковых выработок длиной до 250 м. Организация контроля в непроветриваемых выработках дос таточно сложна. Вместе с тем испытания показали, что использова ние предлагаемого способа определения концентрации газов позволя ет повысить безопасность работ на гвэоносных пластах за счет б о -
лее быстрого определения уровня загазованности расчетным методом без захода в выработки специально подготовленных замерщиков газа, снабженных изолирующими аппаратами9 более оперативно следить за газовой обстановкой в горных выработках и на участках шахтных по лей.
Применение расчетного способа оцределения концентрации газа позволяет исключить из работы наиболее опасные операции по от бору проб и замеру концентрации в тупиковых выработках на боль шом удалении от их устья. Кроме того, уменьшается время, необ ходимое для контроля за одной выработкой и повышается вероятность предотвращения аварийных ситуаций за счет быстрого принятия мер по разгазированию выработок.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Фоминых В.И. Анализ случаев аварийных ситуаций, возник ших в результате загазованности атмосферы, на рудниках п/о "Урал калий" / / Разработка калийных месторождений / Перм.политехн.ин-т. Пермь, 1984. - С. 133-140.
2.Единые правила безопасности цри разработке рудных, неруд
ных и россыпных месторождений подземным способом. - М.: Недра, 1972. - 225 с .
3. Специальные мероприятия по безопасному ведению горных работ на Верхнекамском калийном месторождении в условиях газово го режима. - М., 1983. - 26 с.
УДК 615.475(088.8)
В.А. Старцев, А.Е. Красноштейн, В.Г. Баранников
МОДЕЛИРОВАНИЕ АТМОСФЕРНЫХ ФАКТОРОВ КАЛИЙНЫХ РУДНИКОВ ДЛЯ ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ ЦЕЛЕЙ
(Пермский политехнический институт, Пермский государственный медицинский институт)
Целый ряд новых факторов в жизни человечества, црезде всего, широкое использование цродуктов химии в быту, промышленности и сельском хозяйстве, массовые гриппозные вирусные инфекции, пере напряжение нервной системы, малоподвижный образ жизни и т .п .
108
привели к резкому увеличение числа и тяжести аллергических забо леваний. По црогноэам Всемирной организации по здравоохранению аллергия к 2000 году займет первое место среди болезней.
Одним из наиболее рациональных методов лечения различных ал лергических заболеваний, в том числе и бронхиальной астмы, счи тается спелеотерапия.
Десять лет на руднике Первого Березниковского калийного ру доуправления действует подземный аллергический стационар, разме щенный в толще калийных солей. За время работы стационара курс лечения прошли около трех тысяч человек и у абсолютного большин ства больных значительно улучшилось состояние здоровья.
Терапевтический эффект калийного рудника, согласно исследо ваниям, обусловлен стабильным микроклиматом, постоянством хими ческих и физико-химических компонентов среды, низким уровнем со держаний бактерий, отсутствием аллергенов и других раздражающих веществ в воздухе, наличием ионизированных соляных аэрозолей и большого количества легких отрицательно заряженных аэроинов.
Рассчитанный всего на тридцать мест подземный стационвр не может удовлетворить всех нуждающихся в лечении. Кроме того, су ществуют ограничения по контингенту лиц, спускаемых в шахту, осо бенно лиц детского возраста. Лечение в стационаре связано с отъез дом больных с постоянного меота жительства и отрывом их от прак тической деятельности.
Исследования показали, что расширение практики лечения орга нов дыхания людей различного возраста и физического состояния воэмодно путем моделирования условий подземной аллергической ле чебницы в любых стационарных поверхностных лечебных учреждениях.
Па рисунке показана разработанная авторами климатическая камера. Моделирование подземных условий базируется на следующих
основных положениях: |
|
|
|
I . |
Воздух, поступающий в лечебную палату |
/ |
предварительно |
очищается от |
аллергенов и других вредных примесей, |
а |
также на |
сыщается соляными аэрозолями и аэроионами путем взаимодействия с соляными породами (осуществляется в фильтре-насытителе 15 и не посредственно в лечебной палате / ) .
Полезный объем фильтра-насытителя 15 предлагается опреде
лять До формуле
п о z
V = — 2 — ,
н.<р р