О возможностях управления условиями труда в очистных и подготовительных забоях в зонах ведения гидровоздействия Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

СЕМИНАР 6

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001"

МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.

© В.Н. Артамонов, И.Н. Кузык, Е.А. Мартынова, Е.Б. Николаев,

2001

УДК 622.418

В.Н. Артамонов, И.Н. Кузык,

Е.А. Мартынова, Е.Б. Николаев

О ВОЗМОЖНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ УСЛОВИЯМИ ТРУДА В ОЧИСТНЫХ И ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ЗАБОЯХ

П

ри длительном низконапорном увлажнении угольного пласта водными растворами поверхностноактивных веществ (ПАВ) происходит существенное изменение свойств угля - качественных, коллекторских, механических и технологических. Поэтому низконапорное длительное увлажнение можно рассматривать как один из комплексных способов управления свойствами угольного пласта. В конечном счете, выполняя цикл технологических работ по увлажнению, можно бороться с проявлением в шахтах факторов, оказывающих негативное влияние на технологию ведения горных работ, а также оптимизировать условия труда горнорабочих и микроклимат на рабочих местах [1].

Микроклимат в горных выработках характеризуется температурой воздуха, его влажностью и давлением в определенной точке. Существенное значение, очевидно, имеет состав шахтной атмосферы и ее параметры. Особое место отводится притоку газов из угольного и породного массивов в результате ведения буровзрывных работ (БВР).

Экспериментальные исследования, проводившиеся в условиях

шахты "Южнодонбас-ская № 1", в 3 восточной лаве пласта С11, были направлены на изучение влияния низконапорного увлажнения на свойства угольного пласта, проявления горного давления на выемочном участке и условия труда горнорабочих.

Проблема поступления метана в горные выработки выемочного участка изучена достаточно полно и показывает, что увлажнение существенно влияет на приток метана в подготовительные и очистные выработки, что заметно сказывается на составе рудничной атмосферы [2]. Особо следует отметить, что наиболее вредные примеси попадают в шахтную атмосферу в результате ведения буровзрывных работ.

БВР ведутся более чем в 1/3 очистных забоев по Донецко-Макеевскому району и в основном на концевых участках лав при оформлении ниш. Применяемые взрывчатые вещества обладают определенной газовостью. При взрывании часть этих газов выделяется в атмосферу, а другая часть адсорбируется на поверхности угля, чтобы в дальнейшем также выделиться в атмосферу. Это существенно ухудшает микроклимат в зонах ведения БВР и требует дополнительных затрат на эффек-

тивное проветривание. Разработанная в ДонГТУ методика поэтапного увлажнения на концевых участках лав позволяет управлять физико-механическими свойствами угольного массива, изменяет его прочность, уменьшает пылевыделение и газовыде-ление. В этом случае растворы поверхностно-активных сред проникают в угольный пласт, который представлен трещиноватопористым массивом, обволакивает угольные блоки и покрывает их пленками ПАВ. Это приводит к существенному (на 25-30 %)

снижению возможности адсорбирования на поверхности угля газов, образующихся при взрываний ВВ, уменьшению пылеобразования (на 60-80 %). В результате ощутимо улучшаются условия труда на рабочем месте, удовлетворяются требования Правил безопасности [1]. Микроклиматические условия на рабочем месте в шахте обусловливаются физическими параметрами воздуха, наличием в нем газов, содержанием угольной и породной пыли. К физическим параметрам воздуха относят температуру, влажность, давление, а также скорость передвижения. Наличие в шахтном воздухе примесей ядовитых и неядовитых газов определяется содержанием их в массиве угля, выполнением технологических операций, процессами горения и т.д. Концентрация угольной и породной пыли в шахтной атмосфере полностью определяется технологией ведения работ в очистном забое, подготовительных выработках, при транспортировании угля. Санитарно-гигиенические требования к шахтному воздуху достаточно жесткие и предусмотрены Правилами безопасности [1]. Изменение даже одного из вышеперечисленных параметров может привести к созданию аварийной ситуации. Это обусловливается тем, что шахтный воздух движется по сети горных выработок, постепенно со-

став и качество его ухудшается. Каждый отдельный источник загрязнения повышает содержание в воздухе вредных примесей.

Результаты оценки влияния увлажнения на изменение абсолютного газовыделения, температуры воздуха, относительной влажности воздуха, содержания пыли в рабочей зоне подтверждает возможность управления этими параметрами и создания микроклимата в рабочей зоне, соответствующего требованиям Правил безопасности.

Так, прирост абсолютного га-зовыделения на участке до увлажнения составил 2,51 м3/мин., после увлажнения 1,34 мЗ/мин. Следует отметить существенное снижение газовыделения в рабочей зоне. Снижение температуры воздуха на выходе из выемочного участка было незначительно - в пределах 1,5-2 °С и сопровождалось увеличением влажности, но нее более 80 %.

Содержание угольной пыли в рабочей зоне после увлажнения при выемке угля комбайном существенно снизилось - с 1757 м2/мз до 212 м2/м3 и позволило достичь значения соответствующего ПВ.

Рассматривая технологические схемы ведения очистных работ с применением механизированных комплексов и индивидуальных крепей с комбайнами, следует уделить особое внимание ведению работ на концевых участках лав, где, по данным ГКХ "Донецк-уголь", в 30 % случаев ведутся БВР для оформления ниш. При этом расчет количества воздуха для проветривания очистного забоя предусматривает проверку и расчет количества воздуха при взрывных работах. В определенных случаях расчетное количество воздуха превышает максимально допустимое. Также возникает не-

обходимость более длительного (свыше 30 минут) проветривания зон ведения БВР, что приводит к нарушению технологического цикла выемки угля.

Одним из предлагаемых мероприятий по снижению вредного влияния продуктов взрыва на шахтную атмосферу в очистном забое является комплексное гидровоздействие на концевые участки лав. Большее количество газов, образующихся при взрывных работах, рассчитывается в зависимости от состава взрывающихся веществ, конструкции заряда, степени газификации оболочки и детонационной способности ВВ, интенсивности реакций, протекающих вне заряда, свойств и характеристик взрываемого массива [3]. Присутствие в атмосфере этих газов оказывает неблагоприятное влияние на здоровье работающих в зонах ведения БВР. Степень не-благоприятности микроклиматических условий труда в горных выработках в рабочей зоне оценивается условным комплексным показателем, который характеризуется снижением плановой производительности труда горнорабочих по сравнению с нормативным уровнем [5]. Факторами, определяющими количество образующихся ядовитых газов при взрывных работах, являются: кислородный баланс ВВ, скорость детонации, степень измельчения компонентов, влажность, плотность ВВ и заряжания, соотношения диаметров шпура и заряда, глубина шпура, тип и качество забоечного материала [4].

По мнению И.Ф. Ярембаша [4], главной причиной образования ядовитых газов при БВР является среда, окружающая заряд. Отмечается двухстадийный порядок образования газов. Первая продолжается до момента разрушения горных пород, завися-

щего от их крепости - чем крепче породы, тем полнее идет процесс детонации и взаимодействие первичных продуктов взрыва между собой. В этом случае существенное значение имеют трещиноватость, пористость, влажность вмещающих пород. Вторая стадия газообразования начинается после разрушения пород, при мгновенном расширении и охлаждении газообразных продуктов взрыва, характеризующаяся протеканием вторичных реакций образовавшихся газов с разрушенной горной массой. Скорость разрушения горного массива зависит от крепости пород и заметно влияет на образование и количество выделившихся ядовитых газов. Повышение крепости пород приводит к повышению скорости детонации ВВ, увеличению эффективности применения буровзрывного способа разрушения горного массива. Следует сделать вывод, что для обеспечения нормальных и безопасных условий труда горнорабочих на рабочем месте необходимо проводить комплекс мероприятий, включающих:

• активное проветривание рабочего места (распределен-ная подача воздуха);

• применение специальных мероприятий по уменьшению выделения вредных веществ в шахтную атмосферу (комп-лексное низконапорное гидровоздействие);

• применение технологических решений (технологий), направленных на создание благоприятных и безопасных условий труда. Материалы данных исследований позволяют сформировать комплексный подход к решению проблемы создания благоприятных условий труда на рабочем месте.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Правила безопасности в угольных шахтах. - К. 1996. -414 с.

2. Морев А.М., Артамонов В.Н., Бондаренко А.Ю, Демин И.К. Исследование влияния увлажнения краевой части пласта на газовый баланс выемочного участка // Изв. Донецкого горного института. - Донецк, 1996. - № 4. - С. 5053.

3. Парамонов П.А. Исследование образования ядовитых

газов при ведении взрывных работ в угольных шахтах. Вопросы безопасности в угольных шахтах. - М.: Недра, 1963. - 217 с.

4. Ярембаш И.Ф. Очистка рудничной атмосферы после взрывных работ. - М.: Недра, 1979. - 241 с.

5. Методические рекомендации по оценке фактического и планируемого состояния климатических условий труда в шахтах. - Донецк.: ДонУГИ. - 1988. - 36 с.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ