способ предотвращения взрыва метаноугольновоздушной смеси

Формула изобретения

Способ предотвращения взрыва метаноугольновоздушной смеси, включающий воздействие от источника на метаноугольновоздушную смесь на самой ранней стадии ее поступления в шахту, при этом воздействие производят путем ингибирования метаноугольновоздушной смеси, а в качестве источника воздействия используют автоматическую систему предотвращения взрыва метаноугольновоздушной смеси, отличающийся тем, что воздействие производят путем ингибирования метаноугольновоздушной смеси огнетушащим порошком с концентрацией не менее 300 г/м ³, а в качестве источника воздействия используют автоматическую систему предотвращения взрыва метаноугольновоздушной смеси, состоящую из датчика метана и модулей порошкового пожаротушения, которую располагают во взрывоопасных участках шахты, при этом при достижении минимальной взрывоопасной концентрации метана датчик метана выдает сигнал в виде электрического импульса на систему инициаторов выброса порошка - модулей порошкового пожаротушения, и происходит выброс огнетушащего порошка во взрывоопасную зону, при этом датчик метана оповещает оперативную службу об аварийной ситуации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, преимущественно к угольной, и может быть использовано для предотвращения катастроф в горных выработках.

Известно устройство инертизации призабойного пространства, с помощью которого осуществляют обработку метаноугольновоздушной смеси ингибитором, а в качестве ингибитора используют порошок, при этом систему предотвращения взрыва метаноугольновоздушной смеси располагают во взрывоопасных участках шахты (RU 2301894 С1, опубл. 27.06.2007 г.).

Однако известный способ, описанный в работе установки инертизации призабойного пространства, предназначен для локализации уже свершившегося взрыва и его последствий и исключает возможность воспламенения метаноугольновоздушной смеси продуктами взрыва, смешанными с инертизирующим средством, т.е. порошком. Поэтому известный способ неэффективен для предотвращения взрыва метаноугольновоздушной смеси на ранней стадии ее поступления в шахту.

Кроме того, указанная концентрация инертизирующего средства, установленная экспериментально при проведении испытаний работы установки инертизации призабойного пространства в камере объемом 13 м³ при массе огнетушащего порошка 1 кг, недостаточна для ингибирования даже минимальных взрывоопасных концентраций метана около 5% по объему в воздухе, а тем более максимально взрывоопасных концентраций метана - 8,5-9,5%.

Наиболее близким к предлагаемому является способ предотвращения взрыва метаноугольновоздушной смеси на ранней стадии ее поступления в шахту, при этом воздействие производят путем ингибирования метаноугольновоздушной смеси, а в качестве источника воздействия используют автоматическую систему предотвращения взрыва метаноугольновоздушной смеси (RU 2329777 С2, опубл. 27.07.2008 г.).

Недостатками данного способа являются недостаточная надежность и эффективность предотвращения взрыва метаноугольновоздушной смеси вследствие высокой инерционности автоматической установки. При срабатывании коммутатора управляющий сигнал поступает на электроклапан, который открывает шиберную заслонку баллона с СО₂, газ по трубопроводу переходит в емкость, где находится ССl₄ , проходит определенное время между подачей сигнала и прохождением СО₂ по трубопроводу, при этом затрачивается время на перемешивание и образование устойчивой газовой смеси, которая вышибает заглушку и заполняет защищаемый объем. Для заполнения объема также требуется время. В каждый из этих интервалов может возникнуть искра, которая приведет к взрыву метаноугольновоздушной смеси.

Кроме того, для ингибирования используется газовый состав, а газ вследствие летучести может находиться небольшое время в определенном объеме выработки. Обычно шахтные выработки имеют щели и пустоты, газ будет проникать в них и поэтому невозможно точно определить его количество для ингибирования.

Задачей предлагаемого способа является повышение надежности и эффективности предотвращения взрыва метаноугольновоздушной смеси.

Для достижения данного технического результата в предлагаемом способе, включающем воздействие от источника на метаноугольновоздушную смесь на ранней стадии ее поступления в шахту, при этом воздействие производят путем ингибирования метаноугольновоздушной смеси, а в качестве источника воздействия используют автоматическую систему предотвращения взрыва метаноугольновоздушной смеси, воздействие производят путем ингибирования метаноугольновоздушной смеси огнетушащим порошком с концентрацией не менее 300 г/м³, а в качестве источника воздействия используют автоматическую систему предотвращения взрыва метаноугольновоздушной смеси, состоящую из датчика метана и модулей порошкового пожаротушения, которую располагают во взрывоопасных участках шахты, при этом при достижении минимальной взрывоопасной концентрации метана датчик метана выдает сигнал в виде электрического импульса на систему инициаторов выброса порошка - модулей порошкового пожаротушения и происходит выброс огнетушащего порошка во взрывоопасную зону, при этом датчик метана оповещает оперативную службу об аварийной ситуации.

При воздействии мелкодисперсным огнетушащим порошком ГОСТ 53280.4-2009, который выбрасывается в метаноугольновоздушную смесь, достигается эффект ингибирования за счет торможения цепных реакций окисления.

Взрыв метановоздушной смеси является цепной реакцией. Вначале из-за искры или температуры происходит взаимодействие метана с кислородом с образованием нестабильных соединений, разлагающихся с образованием свободных радикалов, каждый из которых образует новое нестабильное соединение. Скорость взаимодействия метана с кислородом резко возрастает и происходит взрыв.

Мелкодисперсные частицы огнетушащего порошка могут поглотить большое количество свободных радикалов, которые реагируют между собой с образованием стабильных соединений. Благодаря высокой способности мелкодисперсных частиц огнетушащего порошка поглощать свободные радикалы и прекращать цепную реакцию газофазного окисления метана взрыва не произойдет.

Экспериментально было установлено, что ингибирование огнетушащим порошком с концентрацией не менее 300 г/м³ предотвращает взрыв метаноугольновоздушной смеси в шахтах на ранней стадии ее поступления.

Кроме того, использование в качестве источника воздействия автоматической системы предотвращения взрыва метаноугольновоздушной смеси, состоящей из датчика метана и модулей порошкового пожаротушения и расположенной во взрывоопасных участках шахты, обеспечивает моментальное оповещение оперативной службы и равномерное достижение во всем объеме шахты концентрации порошка, достаточной для предотвращения возгорания и взрыва, что также повышает надежность и эффективность предотвращения взрыва метаноугольновоздушной смеси.

На чертеже представлена технологическая схема автоматической системы предотвращения взрыва метаноугольновоздушной смеси.

Технологическая схема включает любой известный датчик метана 1 и любые известные инициаторы выброса порошка, например, модули порошкового пожаротушения 2. Систему инициаторов, которая работает в режиме ожидания, устанавливают во взрывоопасных участках шахты 3.

Способ осуществляют следующим образом.

По мере выхода метана из угольных пластов в шахту он перемешивается с угольной пылью с образованием метаноугольновоздушной смеси. Концентрация метана меняется от нуля до максимально возможных значений, зависящих от интенсивности и времени выброса, размеров шахты, условий вентилирования. Реально в существующих условиях могут накапливаться большие объемы газа. При достижении минимальной взрывоопасной концентрации метана (около 5% по объему в воздухе) датчик метана 1 выдает сигнал в виде электрического импульса на систему инициаторов выброса порошка, модули порошкового пожаротушения 2, и происходит выброс огнетушащего порошка во взрывоопасную зону. Одновременно датчик метана 1 оповещает оперативную службу об аварийной ситуации.

Проведенные испытания по предотвращению взрыва метаноугольновоздушной смеси на базе испытательного центра взрывчатых веществ, материалов и изделий на их основе г. Кемерова показали, что концентрация огнетушащего порошка в пределе 300 г/м³, соответствующая наибольшему интервалу взрывоопасности метаноугольновоздушной смеси (8,5-9,5%), полностью исключает возможность самопроизвольного или инициированного взрыва или возгораний этой смеси в течение 30 минут (см. приложение копия Акта испытаний от 02.09.2010).

Из проведенных испытаний следует, что предлагаемый способ полностью предотвращает взрыв метаноугольновоздушной смеси в шахтах, кроме того, обеспечивает безопасную работу персонала в течение времени, достаточного для эвакуации персонала и устранение причин образования взрывоопасной смеси.

Таким образом, предлагаемый способ повышает надежность и эффективность предотвращения взрыва метаноугольновоздушной смеси.