способ прогноза выбросоопасных зон в очистном забое угольного пласта и устройство для отбора и рассеивания по фракциям проб кускового материала

Формула изобретения

1. Способ прогноза выбросоопасных зон в очистном забое угольного пласта, включающий отбор проб отбитого угля, их рассеивание по фракциям, определение коэффициента нарушенности угля и установление путем сравнения его значений с критическими выбросоопасных зон входа, сообщенного с конвейером комбайна, отличающийся тем, что отбор проб производят в нескольких точках по длине очистного забоя в процессе работы комбайна, а рассеивание проб осуществляют на конвейере, при этом зону входа комбайна считают выбросоопасной, если коэффициент нарушенности рассеянной пробы хотя бы в одной точке превышает критическое значение.

2. Устройство для отбора и рассеивания по фракциям проб кускового материала, включающее соединенный с вибровозбудителем конвейерный рештак с отверстиями в его верхней части и размещенные под рештаком поддоны для сбора рассеянных проб, отличающееся тем, что оно снабжено П-образной заслонкой с верхней и нижней пластинами, связанной с вибровозбудителем посредством разъемного соединения, и дополнительными поддонами, в нижней части рештака выполнены отверстия диаметром, меньшим диаметра отверстий в его верхней части, дополнительные поддоны размещены под нижней частью рештака, верхняя и нижняя пластины П-образной заслонки выполнены с отверстиями, диаметр которых равен соответственно диаметру отверстий верхней и нижней частей рештака, при этом заслонка установлена на рештаке с размещением ее верхней и нижней пластин соответственно над верхней и нижней частями рештака и возможностью горизонтального перемещения и перекрытия отверстий в рештаке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке угольных месторождений.

Известен способ текущего прогноза выбросоопасности и контроля эффективности борьбы с выбросами, использующий определение крепости угля по М. Протодьяконову, заключающийся в отборе проб угля, дроблении проб вручную в специальном приборе, просеивании раздробленной массы на сите с отверстиями 0,5 мм, замере в объемомере высоты столбика полученной пылевой фракции и определении коэффициента крепости по формуле [1]

К недостаткам способа относятся сложность отбора кусочков угля требуемых размеров во выбросоопасных зонах угольных пластов и получение в большинстве случаев завышенных коэффициентов крепости.

Наиболее близким к предлагаемому является способ оценки выбросоопасности по величине нарушенности угольного пласта, включающий отбор проб отбитого угля в забое, рассев их на фракции вручную и определение коэффициента по формуле, учитывающей массу частиц в пробе, имеющих размер менее 0,5 мм и массу исходной пробы [2]

Недостатком данного способа является дискретность определений коэффициента нарушенности, так как запрещается находиться отбирать пробы в очистном забое в процессе работы угледобывающего комбайна или других механизмов.

Наиболее близким к заявленному устройству является устройство для отбора и рассеивания по фракциям кускового материала, включающий соединенный с вибровозбудителем рештак с отверстиями в его верхней части и размещенные под рештаком поддоны для сбора рассеянных проб [3]

Недостатком способа-прототипа является дискретность определений коэффициента нарушенности, так как запрещается находиться (отбирать пробы) в очистном забое в процессе работы угледобывающего комбайна или других механизмов.

Цель изобретения снижение эксплуатационных затрат за счет сокращения объемов проведения профилактической обработки выбросоопасных угольных пластов, повышение безопасности ведения горных работ на выбросоопасных угольных пластах вследствие своевременного обнаружения и предупреждения о входе в выбросоопасную зону угледобывающего комбайна, а также повышение надежности и достоверности определения коэффициента нарушенности в связи с обеспечением непрерывности ведения контроля за призабойной частью выбросоопасных угольных пластов.

Цель достигается тем, что в предлагаемом способе прогноза выбросоопасных зон в очистных забоях угольных пластов производят отбор проб отбитого угля, их рассеивание по фракциям и определение нарушенности угля, по которой судят о степени выбросоопасности. Отбор проб и рассеивание их по фракциям осуществляют непосредственно на конвейере в процессе работы комбайна в нескольких точках по длине очистного забоя. При этом о выбросоопасности судят, если коэффициент нарушенности хотя бы одной пробы превышает критическое значение.

Для реализации вышеизложенного способа предлагается устройство, включающее привод с рештаками, охваченными цепью со скребками, и соединяющимися с вибровозбудителем. В рештаках выполнены отверстия (по аналогии ситам), дающие возможность просеивания отбитого угля через них, при этом вибровозбудитель имеет заслонку, закрепленную на направляющих, выполненных на рештаке, которая служит для перекрытия отверстий.

Конструкция устройства позволяет вести механический просев отбитого угля и непрерывное получение данных о нарушенности угольного пласта. При этом нет необходимости нахождения сотрудника службы прогноза шахты в лаве при работающем очистном комбайне.

На фиг.1 6 показано устройство для осуществления способа.

Устройство состоит из конвейерных рештаков 1, которые охвачены цепью 2 со скребками 3, движение цепи 2 осуществляется приводом 4 (фиг.1 3).

Устройство дополнительно снабжено вибровозбудителем 5 (фиг.3,4). По крайней мере в одном из рештаков 1 выполнены отверстия 6 большего диаметра в верхней части рештака и 7 меньшего диаметра в нижней части рештака. Отверстия 6 и 7 выполняются в соответствии с диаметрами, необходимыми для выполнения рассева пробы на фракции. Таким образом, отверстия 6 и 7 в рештаке 1 выполнены аналогично стандартным ситам, применяемым для разделения пробы на фракции.

Вибровозбудитель 5 соединен с заслонкой 8, состоящей из верхней 9 и нижней 10 пластин. На пластинах 9 и 10 сделаны отверстия 11 и 12, соответственно d < 10 мм и d < 1 мм, по аналогии с отверстиями 6 и 7 в рештаке 1. Заслонка 8 закреплена на направляющих 13, которые выполнены на рештаке 1 (фиг. 3, 4, 6). Заслонка 8 имеет возможность перемещаться горизонтально и перекрывать отверстия 6 и 7 рештака 1.

Соединение вибровозбудителя 5 с заслонкой 8 осуществляют через телескопические штанги 14 и 15 (фиг.4,5). Штанга 14 жестко соединена с вибровозбудителем 5, а штанга 15 с заслонкой 8. На штанге 14 размещен упругий элемент (пружина) 16 с закрепленным одним концом муфтой 17. На свободном конце штанги 14 выполнены упоры 18.

В свою очередь штанга 15, которая жестко соединена с заслонкой 8, выполнена полой и разрезной. На концах прорезей 19 имеется уширение 20. При этом штанга 14 имеет возможность свободного входа в полость штанги 15 до фиксации упоров 18 в уширении 20. Пружина 16 обеспечивает распор и фиксацию штанг 14 и 15 между собой. Под отверстиями 6 и 7 рештака 1 расположены поддоны 21 и 22 для сбора рассеянных проб. В поддоне 21 имеются отверстия 23 диаметром, соответствующим диаметру отверстий 12 пластины 10. Поддон 22 выполнен без отверстий.

Способ осуществляют следующим образом. В начале определяют коэффициент крепости и коэффициент нарушенности угля из данной лавы и устанавливают статистическую зависимость между ними. По ней и коэффициенту крепости f 0,8, отделяющему опасную зону от неопасной (Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа. М. Недра, 1989, с.35), определяют критическое значение коэффициента нарушенности.

После этого осуществляют непосредственно оценку выбросоопасности. Отбор проб и их рассев на фракции производят на предложенном устройстве.

При движении угля по конвейеру на откаточном штреке он попадает на участок конвейера, на котором рештак выполнен в виде сита. Вибровозбудитель 5 соединяют с заслонкой 8, т.е. штанга 14 входит в полость штанги 15 до контакта упора 18 с уширением 20 через прорези 19, проворачивают штангу 14, сжимая одновременно пружину 16, т.е. штанги 14 и 15 фиксируют между собой. Отверстия 11 и 12 на заслонке 8 совпадают с отверстиями 6 и 7 на рештаке 1. Включают вибровозбудитель 5. Происходит рассев угля на фракции d < 10 мм и d < 1 мм.

Уголь, перемещаемый цепью 2, ссыпается через отверстия, выполненные в заслонке 8 и поддоне 21.

С учетом того, что в пластине 9, рештаке 1, поддоне 21, пластине 10 отверстия выполнены аналогично ситам, происходит рассев угля на фракции. При этом на поддонах 21 и 22 собирают уголь соответствующих фракций.

По истечении определенного промежутка времени, как показывает практика, порядка трех минут (с учетом скорости движения конвейера и достаточного объема просеянного материала), автоматически отключают вибровозбудитель 5 и разъединяют штанги 14 и 15 между собой. Разъединение штанг 14 и 15 происходит в обратном порядке соединению. При этом пружина 16 устанавливает заслонку 8 в транспортное положение (отверстия 11 и 12 пластин 9 и 10 смещены по отношению к отверстиям 6 и 7 рештака 1). После окончания рассева вынимают поддоны 21 и 22 и взвешивают массу фракции на каждом поддоне. Коэффициент нарушенности вычисляют по формуле

k_н m₁/m₁₀, где m₁ масса частиц, имеющих размер менее 1 мм, в пробе (поддон 22);

m₁₀ масса частиц, имеющих размер менее 10 мм в пробе (поддон 21).

Получив коэффициенты нарушенности исследуемых точек в лаве, сравнивают эти значения с критическим. Если коэффициент нарушенности хотя бы одной пробы превышает критическое значение, то зона считается выбросоопасной.

Периодичность отбора пробы по лаве регламентируется следующим: вибровозбудитель работает три минуты, на извлечение просеянных проб и их взвешивание необходимо пять минут, т.е. вибровозбудитель включается через каждые восемь минут. Следовательно, при скорости движения комбайна 3 м/мин замеры производятся через 15 м.

П р и м е р. Провели ручные замеры коэффициента крепости и коэффициента нарушенности угля в данной лаве. На основе этих данных определили критическое значение коэффициента нарушенности k_н^кр. В данном случае k_н^кр 0,5.

При осуществлении предложенного способа при длине лавы 200 м количество замеров равно восьми. Время подключения вибровозбудителя 3 мин.

В таблице представлены данные замеров масс проб на поддонах и коэффициенты нарушенности.

По этим замерам судят о выбросоопасности, если коэффициент нарушенности хотя бы одной пробы превышает критическое значение.

В данном случае критическое значение коэффициента нарушенности k_н^кр 0,5. Анализируя таблицу, видим, что в точке 6 значение k_н превышает критическое, следовательно, комбайн вошел в выбросоопасную зону, необходимо его остановить и провести противовыбросное мероприятие.