Пылеотложение и взрывоопасность в горных выработках

Наряду со взрывчатостью пыли, пылеотложение определяет пыле-взрывоопасность гор ных выработок. Оно характеризуется массой пыли, осевшей на единице объёма выработки. Для определения периодичности применения пыле-взрывозащитных мероприятий необходимо пользоваться показателем интенсивности пылеотложения Р, г/(м³ · сут), который характеризует скорость накопления пыли в объёме выработки. Известно несколько методов определения пылеотложения: по изменению средней концентрации пыли в воздухе, путём сбора пыли на полки, а также при помощи радиационных приборов.

Интенсивность пылеотложения точнее всего определяется методом сбора пыли на металлические или пластмассовые полки, устанавливаемые вдоль стенок выработки на расстоянии 10 м от лавы. Время отбора проб должно соответствовать продолжительности цикла работ в лаве. Интенсивность пылеотложения рассчитывается по формуле:

Р = 4,35 · (b m/ S F_п t),.

где b ширина выработки по почве, м;

m количество пыли, осевшей на полки, г;

S площадь поперечного сечения выработки, м²;

F_п площадь полок, м²;

t время пылеотложения, сут.

Интенсивность пылеотложения зависит от уровня пылеобразования при различных технологических процессах, удалённости выработки от источника пылевыделения и скорости вентиляционной струи.

Особенно высокие концентрации пыли образуются в очистных забоях при работе выемочных комбайнов и стругов. Запылённость воздуха в зависимости от естественной влажности угля может достигать 300−500 мг/м³, а при отсутствии средств борьбы с пылью 6000 мг/м³ и более.

Большое количество пыли образуется в забоях подготовительных выработок, где в момент взрывных работ запылённость воздуха выше нижнего предела взрывчатости пыли и составляет несколько сотен граммов на 1 м³ воздуха. Исследования призабойных участков показывают, что основная масса пыли (от 60 до 500 кг за один цикл взрывания по углю) осаж дается на расстоянии 30−50 м от забоя. При работе проходческих комбайнов средняя запылённость воздуха составляет 350−1000 мг/м³. Если средства пылеподавления отсутствуют, то запылённость воздуха резко увеличивается и может достигать взрывоопасных концентраций. Особенно высокая концентрация имеет место в зоне работы исполнительного органа комбайна.

Высокое пылеотложение наблюдается в конвейерных выработках по всей их длине в ре-зультате осаждения пыли из проходящего воздуха. Выпадая из воздушного потока, пыль в основном осаждается на расстоянии до 25 м от пункта перегрузки по ходу вентиляционной струи. Чем больше скорость движения воздуха и меньше влажность транспортируемого угля, тем выше интенсивность пылеотложения. Так, полное пылеотложение в выработках с ленточными конвейерами достигает 8000 г/(м³ · сут) и более, а в выработках со скребковыми конвейерами 1500 г/(м³· сут). Около 90−95% всей пыли, переносимой воздушной струёй, осаждается вблизи пересыпа, на участке длиной 20−25 м. В остальной части выработки взрывоопасное количество пыли накапливается в течение 3−20 суток и более.

В выработках вентиляционного горизонта наибольшее пылеотложение 300−800 г/(м³· сут) наблюдается на участках, примыкающих к лавам. Длина этих участков увеличивается с ростом скорости движения воздуха и составляет 100−400 м, а на остальном протяжении выработок интенсивность пылеотложения не превышает 1 г/(м³· сут).

В выработках откаточного горизонта пылеотложение незначительно и стабильно по длине и лишь в отдельных случаях превышает 2−3 г/(м³· сут). Исключение составляют районы погрузочных и перегрузочных пунктов, опрокидывателей, сопряжений с уклонами и бремсбергами, а также призабойные участки подготовительных выработок. У погрузочных пунктов и опрокидывателей пылеотложение составляет 10−700 г/(м³· сут) и более и зависит главным образом от производительности погрузочно-разгрузочных работ. По мере удаления от мест погрузки и перегрузки на 35−70 м пылеотложение становится равным среднему в откаточных выработках.

В местах сопряжений откаточных выработок с уклонами и бремсбергами пылеотложение обусловлено главным образом просыпанием угольной пыли и мелочи, а также сдуванием пыли с открытой поверхности вагонов. При увеличении производительности откатки и скорости движения воздуха пылеотложение увеличивается, достигая 20−25 г/(м³· сут).

Интенсивность пылеотложения в выработках околоствольных дворов и в капитальных откаточных выработках стабильна и, как правило, не превышает 0,2−0,4 г/(м³· сут). В камерах и выработках без транспортировки угля пылеотложение обычно в 2−3 раза меньше.

Пылевзрывоопасность горных выработок главным образом определяется интенсивностью пылеотложения и степенью взрывчатости пыли и в значительной мере зависит от наличия или вероятности появления опасных источников воспламенения. Унивесальным показателем пылевзрывоопасности выработки является время накопления взрывоопасного количества пыли, определяемое как отношение нижнего предела взрывчатости пыли г/м³ к показателю интенсивности пылеотложения (г/(м³ · сут).

Время накопления взрывоопасного количества пыли по сети горных выработок определяется исходя из граничных значений интенсивности пылеотложения для разных шахт и ниж них пределов взрывчатости пыли. В зависимости от допустимого содержания метана в выработке это время по сети горных выработок изменяется в очень широких пределах от нескольких минут до 250 суток и более.