CC BY
15
А,_
--© А.М. Тимошенко, Д.В. Ботвенко,
С.И. Голоскоков, А.С. Ярош, Е.И. Голоскоков, 2008
А.М. Тимошенко, Д.В. Ботвенко, С.И. Голоскоков, А.С. Ярош, Е.И. Голоскоков
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПЫЛЕГАЗОВОЙ ОБСТАНОВКИ ПРИ РАБОТЕ КОМБАЙНА SL-300
Л о результатам расследования аварий произошедших на филиалах ОАО «ОУК «Южкузбассуголь» «Шахта «Ульяновская» и «Шахта «Юбилейная» комиссией по расследованию были разработаны мероприятия по недопущению подобных аварий, один из пунктов которых запрещал эксплуатацию комбайнов SL-300 до окончания исследований области его применения с учетом технических и аэродинамических характеристик, горногеологических условий, образовании пылегазовой смеси и определения мест установки датчиков контроля метана. В связи с этим, ФГУП НЦ ВостНИИ совместно с ОАО «ОУК «Южкузбассуголь» был проведен комплекс исследований для определение области применения комбайна SL-300 в горно-геологических условиях выемочного участка лавы 50-11 бис по фактору образования пылега-зовой смеси и определение места установки датчика контроля метана на комбайне для эффективного контроля газовой обстановки в месте работы комбайна.
Исследования проводились в очистном забое лавы 50-11 бис филиала «Шахта Ульяновская» ОАО ОУК «Южкузбассуголь», оборудованном выемочным комбайном SL-300 фирмы Eickhoff, крепью Юрмаш 16/32, лавным конвейером Юрга -950. Выемочным участком лавы 50-11 бис производится отработка пласта 50, который является нижним в группе предназначенных к отработке пластов в границах шахтного поля. Длина выемочного столба по простиранию - 1780 м, по падению 265 м. Запасы выемочного столба составляют 1500 тыс. т. Проветривание лавы 50-11 бис осуществляется по нисходящей комбинированной схеме проветривания с
211
изолированным отводом метановоздушной смеси в смесительную камеру.
Таблица 1
Параметры проветривания выемочного участка лавы 50-11 бис
Расход воздуха, м3/мин Концентрация метана, %
поступающий в очистной забой исходящий из очистного забоя в поступающей в очистной забой струе в исходящей из очистного забоя струе
2380 1704 0,1 0,48
2290 1710 0,1 0,35
2226 1870 0,1 0,31
2430 1780 0,1 0,51
Для снижения газообильности выемочного участка в период проведения исследований осуществлялась предварительная дегазация разрабатываемого пласта и дегазация выработанного пространства выемочного участка мобильной дегазационной станцией PGM- Lennetal 2-229, установленной на промплощадке центральных уклонов.
Для борьбы с газовыделением из выработанных пространств отработанных выемочных столбов на промплощадке флангового уклона пласта 50 установлена мобильная дегазационная станция (ВНМ №2), оборудованная насосами ВВН-50 в количестве 3-х штук (2 - рабочих, 1 - резервный). Для этих целей по фланговому уклону проложен дегазационный трубопровод.
Обобщенные фактические параметры проветривания выемочного участка лавы 50-11 бис за период проведения шахтных исследований представлены в табл. 1.
Средняя фактическая газообильность очистного забоя согласно результатам контроля концентрации метана автоматической аппаратурой «Девис-Дерби» и результатов замеров расхода воздуха в очистном забое составила 6,5 м3/мин при максимальном значении 12,36 м3/мин.
Результаты наблюдений и анализ целенаправленных по данному вопросу исследований показали, что формирование газовой опасности в очистном забое по уровню концентрации метана в месте расположения работающего очистного комбайна в первую очередь связано с деформацией поля скоростей воздушного потока, проходящего по призабойному пространству очистного забоя, и
212
интенсивностью источников газовыделения (разрабатываемый пласт, отбитый уголь и пр.).
По данным замеров распределения скоростей движения воздуха и распределения концентраций метана в сечениях очистного забоя перед очистным комбайном, в межшнековом пространстве и за очистным комбайном по ходу движения вентиляционной струи были сделаны следующие выводы.
1. Перед очистным комбайном происходит деформация поля скоростей движения воздуха со смещением повышенных скоростей в сторону выработанного пространства.
2. Часть очистного забоя, непосредственно примыкающая к груди очистного забоя, обеспечивается проветриванием со скоростями движения воздуха близкими к максимальным независимо от места производства замеров (перед очистным комбайном, в меж-шнековом пространстве и за очистным комбайном).
3. Учитывая, что концентрация метана во входящей в очистной забой вентиляционной струе соответствует 0,1 %, газообильность очистного забоя формируется практически в равных долях газовыделением из груди разрабатываемого пласта и из отбитого угля.
4. Замерами установлена определенная зависимость между концентрацией метана в межшнековом пространстве и под корпусом комбайна с одной стороны и в зоне расположения машиниста комбайна с другой стороны, которую можно выразить соотношением 2:1.
Данные выводы означают, что для любой обеспеченной воздухом лавы в нормальном технологическом режиме работы комбайна концентрация метана в опасной зоне межшнекового пространства и в труднопроветриваемой зоне перед торцом комбайна со стороны конвейерного штрека 50-11 бис не будет превышать 2%, при расположении контрольных датчиков в любой части комбайна с уставкой срабатывания 1 %.
Замеры запыленности воздуха в очистном забое производились приборами контроля запыленности воздуха ПКА-01 при скорости подачи комбайна 1,6 м/мин.
Измерения концентрации пыли проводились в трех горизонтальных сечениях: 10-15 см от почвы, на уровне корпуса комбайна, в 10-15 см выше корпуса комбайна; при движении комбайна сверху вниз (от вентиляционного к конвейерному штреку) в следующих
213
точках: на сопряжении с вентиляционным штреком, в 10 м перед комбайном, в 5 м перед комбайном, в 1 м
214
1 Таблица 2
Результаты замеров концентрации пыли
Место измерения Высота Запыленность средняя, мг/м3 (ПКА-01)
10 м перед комбайном 10-15 см от почвы 0 0 0
На уровне комбайна 0 5,3 0
10-15 см выше комбайна 11,2 0 0
5 м перед комбайном 10-15 см от почвы 0 0 0
На уровне комбайна 0 0 0
10-15 см выше комбайна 0 0 0
1 м перед комбайном 10-15 см от почвы 5,6 0 2,3
На уровне комбайна 0 0 7,2
10-15 см выше комбайна 9,0 5,7 0
В зоне верхнего шнека 10-15 см от почвы 3,2 5,9 2,0
На уровне комбайна 0 4,7 0
10-15 см выше комбайна 0 6,2 0
В центральной части комбайна 10-15 см от почвы 1,2 10,2 0
На уровне комбайна 0 8,1 16,9
10-15 см выше комбайна 13,4 6,3 21,5
В зоне нижнего шнека 10-15 см от почвы 66,6 39,5 29,5
На уровне комбайна 61,6 43,8 59,4
10-15 см выше комбайна 31,6 71,3 52,1
На месте машиниста комбайна 10-15 см от почвы 1,2 0 3,9
На уровне комбайна 2,8 7,2 0
10-15 см выше комбайна 12,5 5,1 23,4
1 м за комбайном 10-15 см от почвы 91,0 18,2 26,7
На уровне комбайна 103,5 27,7 74,6
10-15 см выше комбайна 138,7 39,8 92,1
5 м за комбайном 10-15 см от почвы 100,3 26,6 46,2
На уровне комбайна 97,6 48,1 39,7
10-15 см выше комбайна 163,2 91,3 86,4
10 м за комбайном 10-15 см от почвы 102,5 97,3 44,2
На уровне комбайна 198,2 84,6 39,4
10-15 см выше комбайна 164,3 105,9 59,6
15 м за комбайном 10-15 см от почвы 85,4 40,8 39,1
На уровне комбайна 104,1 59,6 54,0
10-15 см выше комбайна 95,6 37,2 72,3
Сопряжение верхнее 10-15 см от почвы 2,0 0 2,1
На уровне комбайна 3,7 1,9 0
10-15 см выше комбайна 1,9 3,2 0
Сопряжение нижнее 10-15 см от почвы 34,6 23,1 36,2
На уровне комбайна 26,4 43,2 39,4
10-15 см выше комбайна 91,2 56,1 59,3
В зоне машиниста крепи 10-15 см от почвы 23,8 109,3 70,2
На уровне комбайна 30,5 120,8 54,3
10-15 см выше комбайна 49,6 92,6 27,5
перед комбайном, в зоне верхнего шнека, в центральной части комбайна, на месте машиниста крепи, в зоне нижнего шнека, на месте машиниста комбайна, в 1 м за комбайном, в 5 м за комбайном, в 10 м за комбайном, в 15 м за комбайном, на сопряжении с конвейерным штреком. В каждой точке проведено не менее трех измерений.
Результаты замеров представлены в табл. 2.
По результатам проведенных исследований были сделаны следующие выводы:
- параметры проветривания выемочного участка в период проведения исследований соответствовали фактической газообильности очистного забоя и обеспечивали концентрацию метана в исходящей струе очистного забоя не выше 0,7 %;
- максимальная фактическая газообильность очистного забоя за период проведения исследований, в том числе и при скоростях движения комбайна до 5 м/мин не превышала 12,36 м3/мин, при проектной величине газообильности 12,42 м3/мин;
- наиболее метаноопасными участками в зоне резания очистного комбайна являются: часть очистного забоя до 5 м ниже исполнительного органа комбайна (верхнего или нижнего) по ходу движения вентиляционной струи; свободное пространство под корпусом комбайна. Формирование данных зон обусловлено распределением воздушных потоков вокруг очистного комбайна и интенсивностью газовыделения из отбитого угля в момент его разрушения и погрузки на лавный конвейер;
- учитывая технические возможности обеспечения автоматического контроля концентрации метана в зоне работы комбайна, данный вид контроля может быть осуществлен только путем установки датчиков на корпусе комбайна в местах обеспечивающих контроль максимальных значений;
- принимая во внимание вынос из-под корпуса комбайна воздушной струи, обогащенной метаном, интенсивно выделяющимся из отбитого угля, в трудно проветриваемую зону вдоль комбайна, в том числе и к месту ввода комбайнового кабеля, являющегося наиболее аварийно опасным участком - данная зона должна находиться под непрерывным автоматическим газовым контролем;
- газовыми съемками установлено, что наиболее труднопро-ветриваемой зоной является область торца комбайна состороны конвейерного штрека 50-11 бис. Недостаточность проветривания
216
данной зоны в сочетании с активностью метановыделения из отбитого угля под корпусом комбайна позволяет рассматривать данную зону как наиболее опасную по условию формирования максимальных концентраций метана в зоне работы комбайна в очистном забое лавы 50-11 бис. Замерами установлено, что превышение концентрации у торца комбайна со стороны конвейерного штрека может превышать среднюю концентрацию метана в исходящей из очистного забоя струе воздуха в 2 раза. Результаты замеров запыленности воздуха также показали, что в данной зоне наблюдается повышенная концентрация угольной пыли, которая достигает 138,7 мг/м3.
Учитывая пылегазовую обстановку на выемочном участке лавы 50-11 бис, было принято решение, что очистной забой может быть принят на постоянную эксплуатацию с нагрузкой соответствующей проектной скорости очистного комбайна 2,3 м /мин. Для обеспечения контроля содержания метана в данной зоне необходима установка датчика автоматического газового контроля, предел срабатывания датчика метана в зоне ввода комбайнового кабеля в соответствии с требованиями нормативных документов должен быть 1 %, а датчика оборудованного на торцевой части комбайна -2 %.М
— Коротко об авторах -
Тимошенко А.М. - кандидат технических наук, НЦ ВостНИИ, г. Кемерово,
Ботвенко Д.В. - кандидат технических наук, НЦ ВостНИИ, г. Кемерово, Голоскоков С.И. - кандидат технических наук, НЦ ВостНИИ, г. Кемерово,
Ярош А. С. - аспирант ФГУП НЦ ИГД им. А.А. Скочинского, Голоскоков Е.И. - инженер, НЦ ВостНИИ, г. Кемерово.
Д_
- © Я.С. Ворошилов, В.Е. Седельников, Д.С. Хлудов, А.А. Поморцев, 2008
217
