Категории шахт по газу (метану и (или) диоксиду углерода)
| Категория шахт по газу (метану и (или) диоксиду углерода) | Относительная газообильность, м  /т |
| Негазовые | Метан и (или) диоксид углерода не выявлены |
| Газовые | |
| I | До 5 |
| II | От 5 до 10 |
| III | От 10 до 15 |
| Сверхкатегорные | 15 и более, суфлярные выделения |
| Опасные по внезапным выбросами угля (породы) и газа | Пласты, опасные по внезапным выбросам угля (породы) и газа |
Приложение N 8
к Федеральным нормам и правилам в
области промышленной безопасности
«Правила безопасности в угольных
шахтах», утвержденным приказом
Федеральной службы по экологическому,
технологическому и атомному надзору от 19 ноября 2013 года N 550
Величина зазоров на участках, на которых горная выработка меняет свое направление, и на примыкающих к ним прямых участках горных выработок
| Место расположения зазора |
Величина зазора, м |
|
V  1 м/с |
V > 1 м/с | |
| Со стороны прохода для людей | 0,7 + Н | 0,85 + Н |
| С неходовой стороны | 0,2 + Н | 0,3 + Н |
Примечание. V — скорость движения на участках, на которых горная выработка меняет свое направление, и примыкающих к ним прямых участках горных выработок, м/с; Н — величина уширения выработки, м.
Длина прямых участков горных выработок, примыкающих к участкам, на которых горная выработка меняет свое направление
| Радиус закругления, м | 6 | 6 | 8 | 10-14 | 16-20 | 20-25 |
| Длина примыкающих участков, м | 30 | 25 | 20 | 15 | 10 | 5 |
Приложение N 9
к Федеральным нормам и правилам в
области промышленной безопасности
«Правила безопасности в угольных
шахтах», утвержденным приказом
Федеральной службы по экологическому,
технологическому и атомному надзору от 19 ноября 2013 года N 550
Максимальная скорость подъема и спуска людей и грузов по вертикальным и наклонным горным выработкам
| Наименование горных выработок |
Максимальная скорость подъема и спуска, м/с |
|
| людей | грузов | |
| Вертикальные горные выработки, оборудованные: | ||
| клетями | 12 | Определяются проектом |
| скипами | — | |
| Наклонные горные выработки, оборудованные: | ||
| скипами | — | 7 |
| вагонетками | 5 | 5 |
| Вертикальные горные выработки в проходке, оборудованные: | ||
| бадьями (по направляющим) | 8 | 12 |
| бадьями (без направляющих) | 2 | 2 |
| подвесным проходческим оборудованием | — | 0,2 |
| спасательными лестницами | 0,35 | — |
| Спуск негабаритов по вертикальным и наклонным горным выработкам | — | 1/3 номинальной скорости для данного подъема |
Величина среднего замедления подъемной установки при подъеме расчетного груза
| Угол наклона горной выработки, град | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 40 | 50 и более |
Величина замедления, м/с  |
0,8 | 1,2 | 1,8 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 5,0 |
Категории шахт (рудников) по газу
АЭРОЛОГИЯ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Конспект лекций для студентов специальности 090300
«Обогащение полезных ископаемых»
Санкт-Петербург
2002
ВВЕДЕНИЕ
Аэрология горных предприятий (вентиляция) – отрасль горной науки, изучающая свойства атмосферы, законы движения воздуха, перенос его газообразных примесей, пыли и тепла в горных выработках и производственных помещениях, а также технику проветривания.
Вентиляция является основным средством создания благоприятных санитарно-гигиенических условий, повышения уровня безопасности работ на предприятиях по добыче и переработке полезных ископаемых.
В связи с углублением горных работ, интенсификацией производственных процессов увеличивается количество вредностей, поступающих в атмосферу, повышается температура воздуха. В этих условиях роль вентиляции постоянно растет.
Системы вентиляции современных шахт характеризуются большой протяженностью выработок, сложностью вентиляционных сетей, большой мощностью главных вентиляторов.
Число выработок в современных шахтах достигает многих сотен, а общая их протяженность – до 120 км. В шахты подается до 40 тыс. м3/мин воздуха (до 15 т воздуха на 1 т добываемого полезного ископаемого). Главные вентиляторы с диаметром рабочего колеса ≈ 5 м имеют производительность до 600 м3/с, депрессию – до 9000 Па, мощность двигателя – до 4000 кВт.
Горные инженеры-обогатители должны знать нормативные требования к составу и состоянию атмосферы горных предприятий, уметь производить инженерные расчеты по вентиляции, иметь представление об основных законах аэромеханики и основах аэрогазопылединамики. Именно эту цель и преследует курс «Аэрология горных предприятий».
Основоположниками отечественной рудничной аэрологии являются А.А. Скочинский, В.Б. Комаров. Большой вклад в ее развитие внесли А.Н. Щербань, В.Н. Воронин, А.И. Ксенофонтова, П.И. Мустель, К.З. Ушаков, И.И. Медведев.
В области промышленной вентиляции работали В.В. Батурин, А.В. Калмыков, М.П. Калинушкин и др.
Курс «Аэрология горных предприятий» содержит следующие разделы:
1. Атмосфера горных предприятий.
2. Аэромеханика горных предприятий.
3. Вентиляция горных предприятий.
Раздел I. АТМОСФЕРА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Атмосферный воздух
Атмосферный воздух – это оболочка, из семи газов и паров, окружающая Землю. До высоты около 20 км над уровнем моря он практически постоянен и состоит (%): О2 – 20,95; N2 – 78,08; СО2 – 0,03; аргон – 0,93; гелий, неон, криптон, ксенон, озон и др. — 0,01.
Кислород – газ без цвета, запаха и вкуса, его относительная плотность — 1,11. В состоянии покоя человек потребляет 350 см3/мин кислорода. При 17% О2 наблюдается одышка, при 12% — обморочное состояние, 9% — смертельно опасная концентрация. Для человека имеет значение не процентное содержание О2, а его количество в единице объема воздуха, которое, в свою очередь, определяется его парциальным давлением.
Парциальное давление кислорода снижается при снижении давления и уменьшении концентрации.
Причины снижения концентрации: окислительные процессы, ведение взрывчатых и сварочных работ, пожары, взрывы, вытеснение выделяющимися газами.
Согласно ГОСТ содержание О2 в воздухе рабочей зоны должно быть не менее 20%.
Углекислый газ – без цвета, запаха, имеет слабокислый вкус. Его относительная плотность – 1,52. При 6% СО2 появляется одышка, при 10% — обморочное состояние, 20 – 25% — смертельно опасная концентрация.
Источники увеличения содержания СО2 в воздухе: окисление древесины и угля, выделение в чистом виде из горных пород, взрывные работы, пожары, дыхание людей.
Допустимое содержание СО2 в воздухе рабочей зоны – 0,5%, на исходящей из шахты – 0,75%, при работах по завалу – 1,0%.
Азот – инертный газ, без цвета, запаха и вкуса, с относительной плотностью 0,97. Может выделяться из угля и пород (азотоносность угольных пластов до 2 м3/т). Его содержание в воздухе не регламентировано.
Ядовитые газообразные примеси воздуха
Наиболее часто встречающимися в горных выработках и в производственных помещениях обогатительных фабрик ядовитыми газами являются: оксид углерода (СО), оксиды азота (NОх), сернистый газ (SO2), сероводород (Н2S), аммиак (NН3), формальдегид (НСОН), акролеин (СН2СНСОН).
(1.1.)
Содержание газов в воздухе характеризуется их концентрацией, равной отношению количества данного газа ко всему количеству газовоздушной смеси. Различают объемную (%) и массовую (мг/л, мг/м3) концентрации. При известной объемной концентрации (Соб, %) его массовая концентрация (См, мг/л) определяется по формуле:
См=0,446·М·Соб,
где М – относительная молекулярная масса газа.
Краткая характеристика ядовитых газообразных примесей и их предельно допустимые концентрации (ПДК) в воздухе приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1.
Ядовитые газы
| Газ | Относительная плотность | Цвет | Запах | Вкус | Действие на человека | Смертельная концентрация, % | ПДК % (мг/м3) | |
| СО | 0,97 | — | — | — | Отравляющее вытесняет О2 | 0,4 | 0,0017 (20) | Взрывные работы, пожары, взрывы, ДВС |
| NO2 | 1,59 | бурый | резкий | — | Слизистые оболочки дыхательных путей и глаз, отек легких | 0,025 | 0,00026 (5) | Взрывные работы |
| SO2 | 2,22 | — | раздражающий | кислый | Слизистые оболочки дыхательных путей и глаз, отек гортани | 0,05 | 0,00038 (10) | Выделения из пород, взрывные работы в серосодержащих породах, пожары |
| Н2S | 1,19 | — | тухлых яиц | сладковатый | Слизистые оболочки дыхательных путей и глаз | 0,1 | 0,00071 (10) | Выделения из пород, взрывные работы в серосодержащих породах, пожары |
| NН3 | 0,596 | — | резкий | — | Слизистые оболочки, отек гортани | — | 0,0025 (20) | Выделения из аппатито-нефелиновых пород, пожары |
| НСОН | 1,04 | — | — | — | Слизистые оболочки, центральная нервная система | — | 0,00004 (0,5) | ДВС |
| СН2СНСОН | 1,9 | — | пригорелых жиров | — | Слизистые оболочки, центральная нервная система | 0,014 | 0,000009 (0,2) | Разложение дизельного топлива |
При одновременном наличии в воздухе нескольких газов однонаправленного действия их содержание должно удовлетворять условию:
(1.2.)
С1/ПДК1+С2/ПДК2+··········+Сн/ПДКн≤1,
где С1, С2, ··········, Сн – фактическая концентрация газов; ПДК1, ПДК2,··········, ПДКн – предельно допустимые концентрации соответствующих газов.
Взрывчатые газы
В воздухе подземных горных выработок и помещений обогатительных фабрик кроме ядовитых могут быть также взрывчатые газы, среди которых наиболее опасными и часто встречающимися являются метан и водород.
Метан (СН4) – газ без цвета, запаха и вкуса, при обычных условиях весьма инертен. Его относительная плотность 0,5539, вследствие чего он скапливается в верхних частях выработок и помещений.
Метан образует с воздухом горючие и взрывчатые смеси, горит бледным голубоватым пламенем. Реакция горения метана — СН4+2О2=СО2+2Н2О. В подземных выработках горение метана происходит в условиях недостатка кислорода, что приводит к образованию оксида углерода и водорода (СН4+О2=СО+Н2+Н2О).
При содержании метана в воздухе до 5-6% (при нормальном содержании кислорода) он горит около источника тепла (открытого огня), от 5-6% до 14-16% взрывается, свыше 14-16% не взрывается, но может гореть при притоке кислорода извне. Сила взрыва зависит от абсолютного количества участвующего в нем метана. Наибольшей силы взрыв достигает при содержании в воздухе 9,5% СН4.
Температура воспламенения метана 650-750оС; температура продуктов взрыва в неограниченном объеме достигает 1875оС, а внутри замкнутого объема 2150-2650оС. Давление в месте взрыва в среднем в 8 раз превосходит начальное давление газовоздушной смеси до взрыва. Наиболее часто метан выделяется в каменноугольных и нефтяных месторождениях. Он встречается также в каменносоляных, калийных и железорудных бассейнах.
Метан образовался в результате разложения клетчатки органической массы под влиянием сложных химических процессов без доступа кислорода. Существенную роль при этом играет жизнедеятельность микроорганизмов (анаэробных бактерий).
Установлено, что на 1 т угля образуется 100-200 м3 метана.
В породах метан находится в свободном (заполняет поровое пространство) и связанном состоянии. На современных глубинах основное количество метана находится в связанном состоянии. При этом различают три формы связи СН4 с твердым веществом: адсорбция, абсорбция и хемосорбция. Основное количество связанного метана находится в адсорбированном состоянии.
Количество метана, содержащегося в единице массы угля (породы) в естественных условиях, называется газоносностью.
Газоносность зависит от газоемкости угля (породы), под которой понимается максимальное количество метана, которое может содержаться в единице массы угля (породы) при определенных давлении и температуре.
Газоносность угольных пластов может определяться прямым способом при разведке месторождений (исследование керна) или путем определения газоемкости в лабораторных условиях.
Различают три вида выделения метана в горные выработки угольных шахт: обыкновенное, суфлярное, внезапные выбросы.
Обыкновенные выделения метана происходят с обнаженных поверхностей угольного массива через мелкие, невидимые поры и трещины. Интенсивность газовыделения в первые моменты после обнажения составляет от 5-7 до 50 л/мин с 1 м2 обнаженной поверхности. Затем интенсивность газовыделения быстро падает и практически прекращается через 6-12 месяцев.
Суфлярным называется выделение метана из крупных видимых на глаз трещин и пустот в угле и породах. Дебит суфляров достигает десятков тысяч м3 в сутки, продолжительность выделений – от нескольких часов до нескольких лет.
Внезапный выброс – выделение большого количества газа (от сотен до сотен тысяч м3) в выработку с одновременным выбросом значительного количества (от одной до нескольких тысяч тонн) угля за короткий промежуток времени.
Данные о газоносности служат исходным материалом для прогноза газообильности шахт. Различают абсолютную и относительную газообильности.
Абсолютная газообильность шахты (выработки) – количество метана, выделяющегося в единицу времени (м3/мин, м3/сутки). Относительная газообильность – количество метана, выделяющегося в шахте на 1 т добываемого угля или в руднике на 1 м3 горной массы.
В зависимости от относительной газообильности угольные шахты и рудники делятся на категории (табл. 1.2.).
Таблица 1.2.
Категории шахт (рудников) по газу
| Категория | Относительная газообильность | |
| Шахта, м3/т | Рудник, м3/м3 | |
| I | <5 | <7 |
| II | 5-10 | 7-14 |
| III | 10-15 | 14-21 |
| Сверхкатегорная | >15, опасные по суфлярам | >21, опасные по суфлярам |
| Опасные по внезапным выбросам | Шахты, разрабатывающие пласты, опасные или угрожающие по внезапным выбросам угля и газа | — |
Для борьбы со взрывами метана в горных выработках проводится комплекс мероприятий по предупреждению опасных скоплений метана в выработках, по предупреждению воспламенения метана, по ограничению последствий взрыва.
Основной мерой предотвращения опасных скоплений метана является вентиляция выработок, обеспечивающая поддержание допустимых концентраций газа. По правилам безопасности содержание метана в шахтном воздухе не должно превышать значений, приведенных в табл. 1.3.
Таблица 1.3.
Допустимое содержание метана в горных выработках
Выработки