Архив 2008-2014 » 2012 | 01 Январь-февраль
Воздушную среду – под контроль
Ученые Кузбасского государственного технического университета разработали эффективный способ обнаружения ранней стадии процесса самовозгорания угля в шахтах — по содержанию жидкого аэрозоля в воздухе
В угольной промышленности России в последние годы почти половина аварий и инцидентов приходится на долю рудничных пожаров. Выделение тепла, дыма и токсичных газов в ограниченный объем горных выработок делают рудничную атмосферу непригодной для дыхания. Благодаря вентиляции, продукты горения, в том числе и токсичные газы, способны быстро распространиться на значительные расстояния от очага пожара. В наклонных и вертикальных выработках пожары могут опрокинуть вентиляционную струю. Нередко эндогенные пожары инициируют взрывы горючих газов, угольной пыли на шахтах. В большинстве случаев пожары изолируют путем возведения перемычек, что ведет к огромному экономическому ущербу, обусловленному потерей дорогостоящей угледобывающей техники, подготовленных к выемке запасов угля, горных выработок, а также затратами на тушение пожара и восстановление горных выработок и оборудования после ликвидации аварии.
Своевременная идентификация очагов самонагревания позволит принять адекватные меры для контроля над очагом потенциального пожара. Однако сейчас наиболее распространенный способ обнаружения очагов самовозгорания, основанный на обнаружении в рудничной атмосфере таких продуктов окисления угля, как оксид углерода, водород, предельные и непредельные углеводороды, не способен зафиксировать раннюю стадию самовозгорания. Поэтому актуальной является проблема поиска новых способов обнаружения процессов самовозгорания, способных повысить безопасность горных работ и снизить экономический ущерб.
Кемеровскими учеными Вячеславом Портолой и Сергеем Лабукиным было разработано устройство для определения в рудничном воздухе суммарного содержания пара и жидкого аэрозоля. Оно представляет собой механический насос и емкости с сорбентом — крупнопористым силикагелем. Расчеты и лабораторные исследования показали, что для обнаружения самонагревания угля по изменению суммарного содержания в воздухе водяного пара и жидкого аэрозоля достаточна порция силикагеля массой 10 г. Регистрируемое с достаточной точностью количество пара и жидкого аэрозоля находится в объеме продуваемого через сорбент воздуха, равном 8,5 л.
Проверка работоспособности устройства и способа обнаружения ранней стадии самонагревания по количеству влаги в воздухе, прошедшем через нагретое скопление угля, были проведены в лабораторных условиях.
В эксперименте были использованы порции угля с различной начальной влажностью — 5%, 10% и 15%. Количество влаги, испарившейся из разогреваемого угля, а затем, после охлаждения воздуха, находящейся в воздухе в виде пара и жидкого аэрозоля, оценивалось с помощью адсорбционного метода.
Результаты показали, что с повышением температуры угля существенно увеличивается содержание пара в проходящем воздухе. После остывания воздуха, прошедшего через нагреваемый уголь, до естественных температур горных пород шахт Кузбасса (10-15оС), его максимальное влагосодержание резко понижается до 7,5 — 8,0 г/кг. Поэтому большая часть выделившейся в угле влаги будет конденсироваться в воздухе с образованием жидкого аэрозоля. Разработанный прибор позволяет замерять в воздухе суммарное количество пара и жидкого аэрозоля, что повысит эффективность обнаружения самонагревания угля на стадии, когда не происходит интенсивное выделение пожарных индикаторных газов.
Апробация устройства была проведена на участке лавы № 5 шахты «Владимирская» и на участке лавы 18-31 шахты «Полысаевская».
Эти испытания позволили сделать вывод, что критерием пожароопасности участка следует считать условие, когда количество влаги на исходящей струе превышает максимальную влажность входящего воздуха. Такая ситуация свидетельствует о наличии в воздухе влаги в виде аэрозоля, что может служить признаком процесса самовозгорания в выработанном пространстве.
Евгения АЛЕКСАНДРОВА
Главная » Главная » 2012 | 01 Январь-февраль » Воздушную среду – под контроль