Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
ДОНЕЦКИЙ

ДОНЕЦКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УДК 622.817 / 622.817.47 / 622.24

КУДИНОВ Юрий Васильевич

РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ И СРЕДСТВ

Предотвращение И подавления СПАЛАХУВАНЬ

метана в дегазационных СИСТЕМАХ угольных шахтах

Специальность 05.26.01 "Охрана труда"

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени доктора

технических наук

Донецк 2001

Актуальность темы

Работа выполнена в Макеевском государственном научно-исследовательском институте по безопасности работ в горной промышленности (МакНИИ) Министерства топлива и энергетики Украины, г.. Макеевка

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Грядущий Борис Абрамович, директор государственного экспертно-аналитического центра Минтопэнерго;

доктор технических наук, профессор Осокiн Владимир Васильевич, государственный университет экономики и торговли, заведующий кафедрой холодильной техники;

доктор технических наук, профессор Пашковский Петр Семенович, научно-исследовательский институт горно-спасательного дела, заместитель директора;

Ведущая организация Национальная горная академия Украины Министерства образования и науки Украины, кафедра аэрологии и охраны труда,. & Nbsp; Днепропетровск

Защита состоится 6 июля 2001 в 12:00 на заседании диссертационного совета Д 11.052.05 Донецкого государственного технического университета по адресу: 83000, м. Донецьк, ул. Артема, 58, и уч. корп., ауд. 1201.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДонНТУ

(адрес: 83000 г.. Донецк, ул. Артема, и уч. Корп.)

Автореферат разослан 1 июня 2001

Ученый секретарь диссертационного совета Д 11.052.05, докт. техн. наук, профессор Шевцов М. Р.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Дегазация угольных шахт является одним из основных методов регулирования параметров рудничной? атмосферы. Способы и схемы исполнениия дегазации достаточно эффективные методы оптимизации и контроля их параметров отработаны и изложенные в нормативных документах. Вместе с тем, вопросы безопасности при производстве дегазационных работ полностью не решены.

Данная проблема включает в себя, главным образом, вопрос взрывобезопасности дегазационного процесса и управления дегазацией при авариях Горение или взрыв возникших в дегазационный системе создают аварийную ситуацию в горных выработках. Состояние ухудшается еще и тем, что на многих шахтах по сети газопроводов протяженностью до 10 км транспортируются горючие или близкие к ним метано-воздушные смеси (МПС). Опасность работ растет также в связи с существующими в угольной отрасли тенденцией к снижению средней концентрации метана в смеси, вiдсмоктуеться. Если в 1965-70 гг. В последний концентрация метана составляла 40-41%, то в начале 90-х годов содержание его в смеси равен только 20-25%.

Пожаро- и взрывозащита дегазационных работ на отечественных шахтах обеспечиваются практически только организационными мерами (нормирование концентрации метана, текущий контроль и др.) И лишь на отдельных шахтах используют вогнеперепинювачi. Средства взрывозащиты, пригодные к применению в шахтных условиях, промышленностью не выпускаются.

Аварии, произошедшие при выполнении дегазационных работ (горение МПС в трубопроводах, передача горения из дегазационных? Сети в выработанное пространство, возгорание метана в скважинах, выхлопных трубах и т.п.), выдвигают настоятельную необходимость создания способов и средств взрывобезопасности дегазационных систем угольных шахт.

Связь работ с программами и тематическими планами.

диссертационной работы является результатом многолетних исследований, выполненных под руководством и при непосредственном участии автора в соответствии с тематическими планами работ МакНИИ, основная часть которых входила в программу ГКНТ & ldquo; Комплексная долгосрочная программа (до 2000 года) коренного улучшения состояния безопасности труда на угледобывающих предприятиях Минуглепрома СССР ", в отраслевые пни бывшего Минуглепрома СССР и госуглепрома Украины (№ держ.р. 77.06.13.86, 78.043779, 80.039020, 02.84055413, 01.900017686, 01.900017671 и др.).

Целью работы является разработка способов и средств обеспечения взрывобезопасности дегазационных систем во время добычи и транспортировки метана из угольных шахт. Для достижения цели определены задачи исследований:

- изучить возможности и пути проникновения пiдпалюючого импульса (искры, пламени, теплового потока) в дегазационная систему;

- исследовать особенности горения и флегматизацi? метано-воздушной смеси в шахтных дегазационных системах (в газопроводах, скважинах и устройствах взрывозащиты);

- разработать устройства? выявления и подавления горения метано-воздушных сумишiв в трубопроводах вакуум-насосных станций;

- разработать комплект устройств для автономного автоматического подавления пламени в газопроводах, расположенных в стесненных условиях подземных выработок;

- обосновать способ создания инертной газовой среды для предотвращения возгораний метана при бурении скважин;

- провести полигоннi испытания в движущемся потоке метано-воздушной смеси способов и устройств взрывозащиты с использованием натурных дегазационных установок и газопроводов;

- осуществить внедрение на шахтах средств взрывозащиты дегазационных систем.

Объект исследования процесс дегазации углепородного массива угольных шахт.

Предмет исследования предотвращения и подавления спалахувань метана в дегазационных системах.

Идея работы заключается в раскрытии особенностей и зависимости возгорания и распространения пламени метана во время движения газового потока в промышленных трубопроводах.

Методы исследований. При выполнении работы использован комплексный метод, включающий: системный анализ условий возникновения и протекания процессов горения газовых сумишiв в трубопроводах и существующих способов и средств обеспечения взрывобезопасности работ в промышленности; экспериментальные исследования горения газовыхсмесей, локализации и подавления пламени горения метана; испытания экспериментальных устройств взрывозащиты, приемочные испытания опытных образцов и внедрение на шахтах разработанных устройств. В исследованиях использованы положения классической физики, технической термодинамiкы и математической статистики.

Основные научные результаты и положения, разработанные соискателем, выносимые на защиту, и их новизна.

1. Экспериментально, с использованием реальной системы в полiгонних условиях, установлено существенное влияние мощности источника возгорания на проскiк пламени в дегазационный газопровод навстречу исходном потока: при слабом источнике (пламя горелки, искра и т.п.) проскiк пламени в трубопровод диаметром 100-200 мм происходит соответственно при скорости горючей смеси не более 4,2-6,5 м / с; при мощном источнике, вызывает детонацию смеси (взрыв ВР, молния) - практически при любой скорости потока МПС и концентрации метана в ней до 20%.

2. Натурным моделированием движущегося потока горючей МПС установлено доминирующее влияние на скорость пламени расположения источника воспламенения в середине трубопровода: при воспламенении смеси даже слабым источником уже на расстоянии 14-15 м в обе стороны от места поджога скорость пламени достигает 1000 м / с и больше, а при поджоге смеси с открытого конца трубопровода скорость пламени в нем растет медленно и на расстоянии 100 м не превышает 10 м / с.

3. Обоснованно метод физического моделирования процессов формирования газоопасных и инертных сред, отличный наличием движущегося потока метано-воздушной смеси и натурных средств дегазации и взрывозащиты газопроводов.

4. Обоснована возможность использования електрогiдро-взрывного эффекта для ускорения ди? огнетушащих соединений, выбрасываемых из баллона, на фронт движущегося в трубопроводе пламя МПС, при этом обеспечивается начало подавления горения смеси через 5 мс после его обнаружения.

5. Обоснованно принцип выявления и Гасин.с. № );

- создано автоматическое устройство обнаружения и подавления возгораний метана в газопроводах (а № 995804);

- разработан Огнепреградитель сетчатый для применения в газотранспортных системах угольных шахт (а № 1266550);

- создано автономный автоматический газовый полумьяпригнiчувач для тушения пламени газовых смесей в трубопровода (патент Украины № & nbsp ;, а.с. № 1787448 и № 1796208);

- разработана мембранная газораспределительных установка для создания инертной газовой смеси в шахтах (а №1190061);

- создан стенд для проведения контрольных испытаний средств взрывозащиты шахтных газотранспортных систем.

Реализация результатов работы. Основные результаты работы использованы при разработке следующих нормативных документов:

- & ldquo; Инструкция по безопасному ведению дегазационных работ на шахтах ", утвержденная Госгортехнадзором СССР (1990);

- & ldquo; Инструкция по применению дегазации при пожарах в шахтах ", утвержденная ВУ ВГСЧ Минуглепрома СССР (1982);

- Проект & ldquo Руководство по технологии бурения скважин в високогазоносних угольных пластах с целью их дегазации ", ДонВУГI, 1995.

Результаты работы использованы при разработке:

- технической документации на изготовление вибухоподавлювача газового аккумулирующего, опытные образцы которого внедрены на шахтах ПО & ldquo; Макi? Уголь ";

- технического задания на создание шахтной мембранно? газораспределительных? установки для образования инертной среды при бурении скважин, утвержденного Минуглепромом СССР;

- технического задания и конструкторской документации на опытную партию автоматического устройства обнаружения и подавления пламени в газопроводах, утвержденных Минуглепромом СССР; опытная партия устройств внедрена на шахтах Донбасса;

- технических задач и конструкторской документации на опытные образцы и установочную серию пламеподавители ПГА и огнепрерывателей ОПС, внедренных на шахтах Донбасса;

- технической документации стенда для испытаний средств взрывозащиты; стенд сделано, аттестовано в установленном порядке и аккредитовано при испытательном центре МакНИИ.

Полученные в работе данные использованы также при разработке рекомендаций МакНИИ проектным организациям, институтам и шахтам по совершенствованию дегазационных систем и создание газопiдготовчих станций.

Личный вклад соискателя. Автором самостоятельно сформулированы идея работы, цель и задачи исследований, основные научные положения, выводы и практические рекомендации. Им, как руководителем работы определены основные концептуальные положения, методы осуществления исследований, разработаны натурную полигонных дегазационная систему. автор выполнил аналитические исследования, участвовал в проведении экспериментальных исследований, оценивал и оброблював их результаты. Текст диссертации написано автором самостоятельно.

Результаты исследований использованы также при разработке средств обеспечения безопасности в других отраслях промышленности: образца системы поджога коксового газа на газосбросных трубах Авдi? ВСК коксохимического завода и опытных образцов системы автоматического поджога аварийных выбросов природного газа с высоким содержанием сероводорода (газопровод Карачаганак-Оренбург) .

Испытания работы. Результаты работы доложены и обсуждены на: заседаниях ученого Совета МакНИИ и его секций, заседаниях технических Советов ПО & ldquo; Макi? Угля ", ПО & ldquo; Донецьквугiлля", НПО & ldquo; Криогенмаш ", технических совещаниях управления по технике безопасности Минуглепрома СССР и госуглепрома Украины, Всесоюзной научно-техническом совещании & ldquo; Совершенствование взрывных работ в газо- и пилонебезпечних угольных шахтах "(Луганск, 1968), Всесоюзной конференции молодых ученых по безопасности труда в горной промышленности (Макi? ука, МакНИИ, 1968), Всесоюзной отраслевой конференции & ldquo; Д газация угольных шахт и утилизация метана добываемого (Донецк, 1978), Международном конгрессе & ldquo; Проблемы старых промышленных районов: экономика, экология, политики "(Донецк, 1991), Международной научно-технической конференции & ldquo; Взрывобезопасность технологических процессов" (Северодонецк, 1992).

Публикация. Основные научные и прикладные результаты исследований опубликованы в 34 научных работах, в том числе 9 авторских свидетельствах и патентах. Единолично автором опубликованi 3 научные работы и получено 3 патента, касающиеся непосредственно научных результатов диссертации.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 8 глав и выводов, содержит 280 страниц машинописного текста, 71 рисунок, 73 таблицы, список использованной литературы из 214 наименований, 16 приложений. Общий объем работы 330 страниц.

Автор выражает глубокую благодарность доктору технических наук, профессору О.М.Мореву, доктору технических наук, профессору М. П. сборщики, доктору технических наук В.П.Коптикову за постоянную методическую помощь и научные консультации при выполнении и оформлении работы, сотрудникам МакНИИ за помощь в проведении экспериментов и внедрении результатов работы на угольных шахтах: кандидатам техн.наук: С.В.Бабкову, О.О.Редину, В.М.Расторгуеву, инженерам: В.О.Безбородову, А. Г.Волошину, П.А.Воронину, И.В.Гайнi, В.С.Рудавину, В.И.Дюженко, В.М.Квашi, а тако доктору техн.наук Н.Р.Шевцову и кандидату техн.наук М.Н.Бабиеву.

Основное содержание работы

Анализ состояния проблемы (первый раздел) и условий эксплуатации дегазационных систем показывает, что увеличение глубины разработки угольных пластов и нагрузки на очистной забой связано с резким повышением газовидiлення на вы? МКОВ участках. Это является основным препятствием для полного использования высокопроизводительных машин и роста концентрации горных работ. В связи с этим возрастает роль дегазации, что является одним из основных способов регулирования параметров рудничного воздуха.

Широкому применению на шахтах дегазации способствовал фундаментальный комплекс исследований, выполненных учеными IГД им. А.А.Скочинского, МакНИИ, ДонВУГI, ДонГТУ, МГI и др.творимые для подавления взрывов газов в помещениях и аппаратах химической промышленности, в авиации, а также в горных выработках. Основные принципы, положенные в основу этих систем, можно использовать для создания автоматического взрывозащиты дегазационных систем. Однако для этого необходимо иметь в своем распоряжении данные влияния специфических условий протекания и подавления взрыва на конструкцию и параметры средств взрывозащиты.

Чтобы получить исходные данные для определения параметров испытательных стендов, устройств подавления взрывов, установление основных положений методов испытаний устройств был проведен анализ шахтных дегазационных систем (диаметр и длина газопроводов, скорость потока МПС, ее газовый состав, наличие жидких и твердых примесей и т .д.), аварийных ситуаций и потенциальных источников возгорания МПС, транспортируется. На шахтах Украины работают более 100 вакуум-насосных станций (ВНС), каптуючы ежесуточно более чем 1600 тыс. М3 газовой смеси. Общая длина трубопроводов дегазационных? сети достигает 10 км, длина одного газопровода - до 6 км; длина поверхностных трубопроводов на участках ствол - ВНС от 80 до 200 м, ВНС - потребитель от 150 до 480 м. Длина выхлопной трубы (свечи) от 5 до 25 м. Диаметр труб, применяемых в основном 150-300 мм. На новых дегазационных станциях диаметр магистральных газопроводов составляет более чем 300 мм.

Обнаружена устойчивая тенденция уменьшения средней концентрации метана в смеси. Если в 1965, 1970 и 1975 гг. Она составляла соответственно 41, 40 и 35%, то в 1980 и 1985 уже равнялась только 31 и 22%. В девяностые годы ситуация практически не улучшилась. Только на 38 шахтах Донбасса получают смесь с составом топлива более 25%, на других шахтах - взрывчатые или близкие к ним смеси. Это означает, что многие шахты Украины имеют многокилометровую сеть дегазационных газопроводов, заполненных взрывоопасной МПС и размещенных в горных выработках.

Авария на шахте Ленинского комсомола ПО & ldquo; Укрзападвуветви "может свидетельствовать об уровне опасности таких дегазационный систем. 9 ноября 1983 обнаружено горение МПС в газопроводе ВНС - ствол шахты, при этом участок длиной 6 м была раскаленной до красно-белого цвета. Зона разогрева медленно передвигалась в сторону шахты и участок трубопровода длиной 30 м была сильно деформирована. После остановки вакуум-насосов пожар на поверхности был потушен, однако пламя распространилось по газопроводу (расстояние 4,5 км) к скважинам и через трещины подожгло метан в выработанном пространстве. пожар был потушен только июнь эз 8 месяцев.

Анализ аварии показал, что в дегазацийнiй системе не было средств взрывозащиты, концентрация смеси в газопроводе была горючей, хотя приборы показывали содержание метана 18-20%. Работники шахты и горноспасательных частей не знали как тушить пламя в газопроводе. В нормативных документах никаких рекомендаций по действиям при ликвидации такой аварии не было.

В дегазационных системах угольных шахт стран СНГ аварии бывают относительно часто. Например, ежегодно на выхлопных трубах ВНС происходит до 4-5 возгораний метана. Такие воспламенения иногда приводили к проскок пламени в трубопровод и взрыва газа в вакуум-насосах (ш. "Южная", г.. Воркута), водяное кольцо которых не всегда может предотвратить передачу пламени по трубопроводу.

Нередки случаи попадания газопроводов в зоне подземного пожара. При этом не только усиливаются последствия пожара, но и создается опасность взрыва как в трубопроводе, так и во вмещающих их выработках (шахты & ldquo; Новатор ", Донбасс; & ldquo; Июньский Манифест", Польша). При тушении средствами дегазации метана, горит в выработанном пространстве, возможно поджога каптуемои МПС. Пламя метана горящего засасывается через трещины в дегазационных скважин и затем в газопровод.

Бурение скважин - это один из основных технологических процессов при дегазации угольных шахт. При вращательном бурении практически ежегодно происходит 1-2 взрыва МПС, число вспышек метана достигает 10% от общеготы только для качественной оценки горения в длинных промышленных трубопроводах. Количественные показатели горения является только для трубопроводов, закрытых с одной стороны торцевой стенкой и при неподвижной МПС (диаметр труб - 300 мм, длина - до 65 м). Дегазационная система шахты не является закрытой и в трубах МПС движется со скоростью десятки метров в секунду. Поэтому необходимы дополнительные исследования горения в таких трубопроводах при поджоге смеси возле выхода на входе и посередине трубопровода источниками различной мощности, кроме того, важно оценить влияние горения на стенки и арматуру

Загрузка...

Страницы: 1 2 3 4






Ещё Рефераты по вашей теме

ПРЕССА НАЦИОНАЛЬНЫХ МЕНЬШИНСТВ УКРАИНЫ КАК СРЕДСТВО ИХ САМОУТВЕРЖДЕНИЕ В УСЛОВИЯХ СТАНОВЛЕНИЯ УКРАИНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОСТИ (1992 - 1999 ГГ.) - Автореферат
Повышение технического уровня зубчатых конических передач Новикова НА ОСНОВЕ многокритериальной оптимизации - Автореферат
Изоморфное замещение кальция на щелочные и редкоземельные элементы в синтетическом гидроксиапатита - Автореферат
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОМБИНИРОВАННЫХ массивно-плитного фундамента с грунтовыми основой при различных видах НАГРУЗОК - Автореферат
ЭКОЛОГО-геоморфологический анализ СРЕДНЕЙ ЧАСТИ бассейна Северского Донца - Автореферат
Фототерапии В КОМПЛЕКСНОМ ЛЕЧЕНИИ гингивита у ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВ - Автореферат
Термоакустической неустойчивость ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ в активной зоне водо энергетических реакторов - Автореферат