Файл: Медведев, И. И. Газовыделения на калийных рудниках.pdf

вследствие чего газовыделение резко возрастает. Пермским поли­ техническим институтом (ППИ) проводились наблюдения за газовыделениями при взрывных работах в камерах карналлитового пласта В Соликамского рудника. Объем горючих газов определя­ ли по известному количеству воздуха, поступающего в камеру, и по измеренному содержанию горючих газов в исходящей струе камеры [15].

Свежий воздух подается в камеру, как правило, по трубопро­ воду вентилятором местного проветривания, работающим на на­ гнетание. Исходящая струя выходит через горловину камеры на выемочный штрек. Скорость движения воздуха в горловине мала и измерить ее анемометром не удается, поэтому измерение коли­ чества воздуха производилось з нагнетательном трубопроводе с помощью трубки Пито и микроманометра.

Пробы воздуха отбирали на химический анализ следующим образом. После взрыва при выключенном вентиляторе горноспа­ сатель входил в респираторе в камеру и в непосредственной бли­ зости от забоя отбирал первую пробу у кровли пласта, среднюю пробу или несколько проб по ширине и высоте забоя. Последую­ щие пробы отбирались в горловине камеры с помощью специаль­ ного пробоотборника при включенном вентиляторе через равныепромежутки времени (10—15 мин). Всего отбиралось 10—12 проб.

Объем газов, выделившихся после взрывания, определялся из

где q — объем горючих газов, выделившихся в промежуток вре­ мени между отбором двух проб; сп — содержание горючих газов в пробе, взятой в момент tn после включения вентилятора, %; Сп- 1 — содержание горючих газов в пробе, взятой в момент tn-\ после включения вентилятора, %; QB — производительность вен­ тилятора, м3/мин.

При ведении очистных и подготовительных работ комбайновым способом источниками газовыделений являются только обнажен­ ные поверхности массива и отбитая руда, которая находится в забое непродолжительное время (на перегружателе комбайна до момента погрузки ее в самоходный вагон).

Н. А. Трофимовым (ППИ) проводились наблюдения за газовыделениями в выработках, пройденных комбайнами по пластам. А—Б и Красному II, иа 1БКР и 2БКР [22].

Газовыделения с обнаженной поверхности массива определя­ лись также изоляцией части пространства выработки с помощью металлического щита. Однако методика установления объема вы­ деляющихся горючих газов несколько отличалась от вышеописан­ ной, так как газовыделения были малы и для определения горю­

57

чих газов в пробе, взятой из-под щита, необходим был прибор, позволяющий анализировать с точностью до 0,001%.

Количество выделяющегося газа устанавливалось следующим образом. Щитом закрывался участок стенки выработки площадью 0,25 м2. Объем подщитового пространства при этом составлял 0,0125 м3. В верхней части щита попарно располагались 4 патруб­

ками меньшего диаметра, через которые воздух из-под щита по­ ступал в бутылки. После заполнения бутылки газовой смесью бу­ тылку отсоединяли. Короткие резиновые трубки щита пережима­ ли. Герметичность изоляции проверялась отсутствием утечек во­ ды из-под щита.

Объем газа, выделяющегося с обнаженной поверхности масси­

где Ас — прирост концентрации газа под щитом, %; Іі — высота щита, м; t — время опыта, мин.

При этом способе даже в случае незначительного газовыделения в изолированном пространстве создавалась такая концентра­ ция газа, которая могла быть определена на обычной газоаиалитической аппаратуре.

Полученные данные обрабатывались с целью установления закономерности изменения интенсивности газовыделенпй во вре­ мени, определения объемов газов и т. д.

58

Наблюдения за газовыделениями из отбитого исполнительным органом комбайна полезного ископаемого заключались в следую­ щем: определялось количество воздуха, поступающего в забой, измерялась длина призабойного пространства с целью установле­ ния места отбора пробы, отбирались пробы для определения кон­ центрации горючих газов.

Количество воздуха, поступающего в забой для проветривания по трубопроводам, измерялось с помощью воздухомерной трубки Пито и микроманометра типа ММН. Пробы воздуха отбирались па исходящей из забоя струе на расстоянии 13—20 м от забоя. Пробы воздуха отбирались у перегружателей или самоходных ва­ гонов «мокрым» способом по общепринятой методике. В каждом пункте наблюдений отбирали не менее двух проб.

Объем горючих газов вычислялся по формуле

где qo — общее количество или объем газов, выделяющихся в призабойном пространстве, м3/ч; с — концентрация горючих газов в исходящей струе, %; Q — количество воздуха, поступающего в призабойное пространство для проветривания, м3/с.

§ 3. Газовыделения при производственных процессах

На калийных рудниках Советского Союза применяются как буровзрывной, так и комбайновый способы выемки полезного ис­ копаемого. Ввиду различного воздействия на массив при этих спо­ собах даже в одинаковых горно-геологических условиях количест­ во выделяющихся газов неодинаково.

При ведении очистных и подготовительных работ буровзрыв­ ным способом газ выделяется в забои из шпуров, с поверхности выработок, из отбитой руды, находящейся в выработке, и при взрывании.

Газовыделения при ведении очистных работ буровзрывным способом на Верхнекамских калийных рудниках (Соликамском и Первом Березниковском) изучались К. В. Кочиевым, Т. К. Ефре­ мовой, А. Н. Дударевым, В. П. Шатовым [8, 28]. В табл. 10 при­ ведем суточный газовый баланс камер Первого Березниковского рудника.

Из табл. 10 видно, что наибольшее количество газа выделяется при ведении взрывных работ. При этом количество выделившегося газа для отдельных пластов составляет от 43,7 (пласт АБ) до 323,5 м3/сут (карналлитовый пласт В) или от 49,4 до 88,6%. Объ­ ем газовыделений из отбитого полезного ископаемого в период скреперования в газовом балансе пластов составляет от 5,3 (пласт В) до 46,8 % (пласт Красный II) или от 19,3 до 54,5 м3/сут. При бурении шпуров и с обнаженных поверхностей камеры выделяется

59

Т а б л и ц а ІО

* Методика, примененная автором работы [28], vie позволила установить объем газовыделеннй из массива (см. § 2 данной главы).

небольшое количество газа, которое в газовом балансе пластов составляет от 5,6 до 24,2%.

Газовыделеиие при взрывных работах происходит практически мгновенно, тогда как при других производственных процессах — относительно медленно и равномерно. Поэтому случаи загазмрования выработок на калийных рудниках чаще всего связаны с газовыделениями при взрывных работах. Иногда концентрация го­ рючих газов в забое в результате газовыделения достигает 80%,

На Калушском калийном руднике случаи загазирования забоев при концентрации газа более 1% еще более редки и число их ,не превышает Ю—15 в год.

По данным А. Н. Веденина (ЛГИ), из 5000 проб, отобранных ВГСВ на Первом и Втором рудниках Стебииковского калийного комбината в течение пяти лет только в девяти был обнаружен ме­ тан. Содержание его составляло от 0,02 до 0,10%- Эти пробы были отобраны после взрывных работ в тупиковых выработках. Иссле­ дованиями ЛГИ в 1971 г. установлено присутствие горючих газов в исходящих струях камер и участков Второго Стебииковского рудника при всех производственных процессах. Выделяется метан (сотые доли процента), водород и тяжелые углеводороды (следы).

Горючие газы в рудничной атмосфере Второго Солнгорского рудника комбината «Белорускалий», также по данным А. Н. Ве­ денина, зафиксированы только после взрывания. В камерах гори­ зонта 445 м обнаружен метан, концентрация которого не превы­

шает 0,15% ■

На Соликамском руднике были проведены исследования с целью изучения газовыделений при взрывных работах по пласту В. Исследования включали непосредственные замеры объемов га­

60