ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра безопасности производств

Реферат

По дисциплине: Безопасность ведения горных работ и горноспасательное дело

^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}

Тема работы: Газовый режим угольных шахт

^{(название темы курсовой работы)}
Выполнил: студент гр. БТБ-20 ________________ /Чухланцева Т.И./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Оценка: _____________

Дата:________________
Проверил: профессор _________________ /Коршунов Г.И./

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2023

Содержание

Введение

Состав атмосферного воздуха, поступающего в шахту практически постоянен и в среднем содержит азота (N₂) 78.08 %, кислорода (О₂) 20.95 %, углекислого газа (СО₂) 0.03 %, аргона 0.93 %, суммарное содержание гелия, неона, криптона, ксенона, озона не превышает 0.01%.

В процессе движения воздуха по горным выработкам изменяется его состав и физические свойства. Воздух загрязняется не только ядовитыми, удушливыми газами, рудничной пылью, но и взрывчатыми газами, которые выделяются непосредственно из самого массива. К таким газам относится метан и его гомологи, водород, сероводород. В угольных шахтах наибольшую опасность представляет метан.

Комплексом мероприятий, проводимых при добыче полезных ископаемых в условиях выделения опасных газов в целях предупреждения взрывов газо-воздушных скоплений и предотвращения отравления людей называется газовый режим шахты. Если на шахте (или руднике) хотя бы в одной выработке обнаружено присутствие вышеупомянутых газов, то её относят к опасным по газу - к так называемым газовым.

---

Целью данной работы является ознакомление с понятием газового режима угольных шахт.

Для достижение поставленной цели необходимо выделить следующие задачи:

1) Ознакомление с теоретическими сведениями об опасностях в шахте

2) Рассмотрение норм и правил безопасности для угольных шахт

3) Описание случаев нарушения газового режима шахт

Газовый режим угольных шахт

1.1 Метан и его свойства

Метан является основной составной частью рудничного газа, представляющего собой смесь газов, выделяющихся в горные выработки из пород и полезного ископаемого. В угольных шахтах рудничный газ состоит, в основном, из метана (иногда до 100%) с примесью СО₂ (до 5%), азота (несколько процентов), водорода (суммарно 1-4%) и др.

Метан – газ который не имеет 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, за крепью и в забоях восстающих выработок.  Повышение содержания метана в воздухе опасно лишь вследствие уменьшения содержания кислорода, вытесняемого. С воздухом метан образует горючие и взрывчатые смеси.

Метан образовался в результате разложения клетчатки органической массы под влиянием сложных химических процессов без доступа кислорода. Существенную роль при этом играет жизнедеятельность микроорганизмов (анаэробных бактерий).

В породах метан находится в свободном (заполняет поровое пространство) и связанном состоянии. На современных глубинах основное количество метана находится в связанном состоянии. При этом различают три формы связи СН₄ с твердым веществом: адсорбция, абсорбция и хемосорбция. Основное количество связанного метана находится в адсорбированном состоянии.

При содержании в воздухе

• 
  до 5 - 6%  – метан горит около источника тепла;
  
• 
  от 5 - 6 до 14 - 16% – взрывается;
  
• 
  свыше 14 - 16% – не горит и не взрывается, но может гореть у источника тепла при притоке кислорода извне.
  

Сила взрыва зависит от абсолютного количества участвующего в нем метана. Наибольшей силы взрыв достигает при содержании в воздухе 9,5% метана. Наиболее легко воспламеняются воздушные смеси, содержащие 7 - 8% метана.

Температура воспламенения метана 650-750^оС; температура продуктов взрыва в неограниченном объеме достигает 1875^оС, а внутри замкнутого объема 2150-2650^о

---

С. Давление в месте взрыва в среднем в 8 раз превосходит начальное давление газовоздушной смеси до взрыва. Наиболее часто метан выделяется в каменноугольных и нефтяных месторождениях.

Установлено, что на 1 т угля образуется 100-200 м³ метана.

В породах метан находится в свободном (заполняет поровое пространство) и связанном состоянии. На современных глубинах основное количество метана находится в связанном состоянии. При этом различают три формы связи СН₄ с твердым веществом: адсорбция, абсорбция и хемосорбция. Основное количество связанного метана находится в адсорбированном состоянии.

Количество метана, содержащегося в единице массы угля (породы) в естественных условиях, называется газоносностью.

Газоносность зависит от газоемкости угля (породы), под которой понимается максимальное количество метана, которое может содержаться в единице массы угля (породы) при определенных давлении и температуре.

Газоносность угольных пластов может определяться прямым способом при разведке месторождений (исследование керна) или путем определения газоемкости в лабораторных условиях.

Выделяются газы в горные выработки через свободную поверхность разрабатываемого пласта из отбитого угля и трещины во вмещающих породах. Различают три вида выделения метана в горные выработки угольных шахт: обыкновенное, суфлярное, внезапные выбросы.

Различают три вида выделения метана в горные выработки угольных шахт: обыкновенное, суфлярное, внезапные выбросы.

• 
  Обыкновенные выделения метана происходят с обнаженных поверхностей угольного массива через мелкие, невидимые поры и трещины. Интенсивность газовыделения в первые моменты после обнажения составляет от 5-7 до 50 л/мин с 1 м² обнаженной поверхности. Затем интенсивность газовыделения быстро падает и практически прекращается через 6-12 месяцев.
  

• 
  Суфлярное выделение – происходит из крупных, видимых на глаз трещин и пустот в угле и породах или из эксплуатационных трещин. Дебит их может быть до десятков тысяч кубических метров в сутки, продолжительность действия от нескольких часов до нескольких лет. Суфляры представляют опасность вследствие неожиданности их проявления и сопутствующего им увеличения концентрации газа в выработке.
  
• 
  Внезапное выделение – местное выделение больших объемов газа, сопровождающееся разрушением призабойной части угольного пласта.
  

Наибольшую опасность представляют суфлярные и внезапные выделения.

---

Содержание метана в воздухе характеризуется метанообильностью.

Абсолютная метанообильность – объем выделяющегося газа в шахте за 1-цу времени (обычно измеряется в м³/мин).

Относительная метанообильность - объем выделяющегося газа в шахте на 1м³ среднесуточной добычи.

1.2 Классификация шахт по газу

Газовый режим угольной шахты – это комплекс мероприятий, проводимых на шахтах, с целью предотвращения взрыва газа на угольных шахтах опасных по метану, внезапным выбросам и суфлярным выделениям. Если на шахте хотя бы один раз в одной выработке обнаружено присутствие метана, то её относят к опасным по газу – газовым шахтам.

Газовый режим принимается для шахты в целом. Он должен соблюдаться и в выработках негазовых пластов. Газовый режим обязателен и при проходке стволов, шурфов или других вскрывающих выработок, если в них обнаружен метан. Содержание мероприятий определяется категорией шахты по газу, которая устанавливается по наибольшей относительной газообильности шахты, горизонта, пласта, крыла, участка и вида выделения газа.

Требования газового режима тем жестче, чем более газоносна шахта. По величине газообильности все шахты делятся на пять категорий¹.

Таблица 1

Категории шахт по газу

Категория шахты	Относительная метанообильность, [м3/т]
I	менее
II	5-10
III	10-15
сверхкатегорные	и более, шахты опасные по суфлярным выделениям
опасные по внезапным выбросам	шахты, разрабатывающие пласты, опасные по внезапным выбросам угля или газа; шахты с выбросами породы

Категорию шахты по газу устанавливают на основании замеров метана и количества воздуха, а также расчетов по определению газообильности всех участков, крыльев, горизонтов, пластов и шахты в, целом совместным приказом генерального директора производственного объединения (начальника комбината, управляющего трестом) и начальника управления соответствующего округа госгортехнадзора (госгортехнадзора союзной республики).

---

Строящуюся или действующую шахту, независимо от величины относительной газообильности, переводят в сверхкатегорную, если в ее выработках обнаружено суфлярное выделение.

Если на негазовой шахте обнаруживают выделение метана, то такую шахту немедленно переводят в первую категорию по метану и в ней устанавливают режим соответствующей категории.

По аналогичной методике устанавливают относительную газообильность калийных и других рудников.

Безопасность работ на газовых шахтах существенным образом зависит от концентрации горючих газов в рудничной атмосфере, которые строго нормируются Правилами безопасности².

За рубежом в некоторых странах (например, в США) газовые шахты не делятся на категории, в других странах установлены 3 категории. Во Франции газовые шахты разделяются на слабогазовые и сильногазовые; в отдельную категорию выделяются шахты, пласты и участки, опасные по выбросам газа.

В Бельгии газовые шахты разделяются на слабогазовые, газовые и подверженные внезапным выбросам.

1.3 Мероприятия по снижению метана в шахтах

Взрывоопасная ситуация может возникнуть при следующих обстоятельствах: скоплении такого количества горючего вещества, которое, находясь в воздухе, образует взрывчатую концентрацию, и наличии источника высокой температуры, способного воспламенить горючее вещество. Таким образом, общие принципы проведения мероприятий газового и пылевого режимов строят, с одной стороны, на недопущении взрывоопасных скоплений газа и пыли, а с другой - на предотвращении появления источника высокой температуры, способного воспламенить взрывчатую среду.

Для борьбы со взрывами метана в горных выработках проводится комплекс мероприятий по предупреждению опасных скоплений метана в выработках, по предупреждению воспламенения метана, по ограничению последствий взрыва.

Основной мерой предотвращения опасных скоплений метана является вентиляция выработок, обеспечивающая поддержание допустимых концентраций газа. По правилам безопасности содержание метана в шахтном воздухе не должно превышать значений, приведенных в таблице 2.

Таблица 2

Допустимое содержание метана в горных выработках³

Выработки	Содержание СН4, %
Исходящая из очистной или тупиковой выработки, выемочного участка	≤1
Исходящая крыла или шахты	≤0,75
Поступающая на выемочный участок, в очистные выработки, к забоям тупиковых выработок и в камеры	≤0,5
Местные скопления метана	<2

---

Смотрите также файлы

• Курсовой проект это форма контроля полученных и усвоенных студентом знаний по профильным предметам за отдельный период обучения представленная в виде индивидуальной теоретическипрактической работы.doc

• Дипломная работа студента очной формы обучения специальности 34. 02. 01 Сестринское дело 4 курса группы 03051809.ppt

• Заполним таблицы 1 4 по материалам ооо СпутникА.doc

• Практическое задание к теме 2 Задание 1.docx

• Предмет Русская литература Раздел (колво часов) Человек и природа (16 ч) Тема и место в ссп (номер урока в разделе) Стихотворения А. С. Пушкина. Зимнее утро. (2 урок).docx