Спосіб запобігання формуванню ендогенних пожеж в вугільних шахтах

1. Спосіб запобігання ендогенних пожеж в вугільних шахта х шля хом своєчасної профілактичної обробки вугілля, який відрізняється тим, що обробку ведуть низькопроцентними водними роз 3 34976 Поставлена задача вирішується шляхом своєчасної профілактичної обробки вугілля низькопроцентними водними розчинами сильних окислювачів які розбризкують на поновлювану поверхню, наприклад, вугільного пласта і в зону значного запилення повітря. Обробку ведуть на базі даних вимірювання електростатичного потенціалу відібраного зразку вугілля. Оцінку величини негативного електростатичного потенціалу проб вугілля проводять методом багато вимірювальної геометрії, що характеризується упакуванням розмеленої зваженої проби досліджуваного зразка в пакет із електропровідного матеріалу, наприклад, металевої фольги, яка не заважає контактові матеріалу з атмосферою, приєднанні пакету електричним провідником до розрядженого електричного конденсатора, а конденсатора, в свою чергу, до стандартного джерела електричного потенціалу, наприклад до каломельного електроду чи заземлення, та періодичного вимірювання динаміки величини потенціалу, нанесення значної кількості результатів вимірювання на графік з подальшим віднесенням потенціалу, вираженого в мілівольтах, до маси проби вугілля в грамах і тривалості контакту пакету із стандартним джерелом електричного потенціалу в годинах. По знайденому значенню величини негативного електростатичного потенціалу роблять висновки відносно схильності вугілля до самозаймання. В процесі, вимірювання установлено, що самозаймання вугілля в формі появи «блукаючої іскри», котра може викликати самозаймання суміші рудничного газу з повітрям, наступає при потенціалі статичної напруги в пласті вугілля біля 40мВ/г×год. В процесі тління зразка вугілля, після переміщення наснаженого зразка вугілля в атмосферу, величина статичної напруги істотно зменшується (але не виснажується повністю). Спосіб здійснюють таким чином. Приклад 1. Визначення натурального електростатичного потенціалу зразка кам’яного вугілля. Проба вугілля відібрана із вугільного пласта К8, горизонту 9, глибиною 740м. шахти Привольнянської в Луганській обл. Вугілля подрібнене молотком, а потім в кульовому нержавстальному млині з скляними кульками , просіяно через сито 100отв. на 1см 2. Зразок розмеленого вугілля масою 4,426г загорнули в пакет із алюмінієвої фольги і електричним провідником підключили до повністю розрядженого паперового електричного конденсатора 10мкФ. Інший полюс конденсатора підключили до заземлення і момент з’єднання установили початком вимірювань. Перед кожним вимірюванням різниці потенціалу між алюмінієвим пакетом і контактом з заземленням пристрій відключали від заземлення, а у випадках планування подальшого виміру падіння потенціалу за рахунок взаємодії з киснем повітря, проводили повний розряд конденсатора. Вимірювання потенціалу в мілівольтах проводили мультиметром. Вимірюючи величини потенціалу через 1, 2, 5, 24, 72 і т.д. годин, накопичували дані для експертної оцінки і складання графічної залежності падіння потенціалу в часі. 4 Через годину на конденсаторі накопичились негативні електростатичні заряди з потенціалом 120мВ, а віднесення цієї величини до тривалості контакту в годинах і маси проби в грамах, дали розраховану величину статичного потенціалу проби вугілля. Вона становила 21,7мВ/г×год. Приклад 2. Активація виснаженого вугілля. Пробу вугілля для пічного опалення, що зберігалась протягом біля 60 років і повністю витратила придатний для вимірювання відновлювальний потенціал, подрібнили, розмололи в кульовому млині і просіяли. В результаті розмелювання зразок набув відновлювальний потенціал величиною в 0,1мВ/г×год. 2,782г. Такого розмеленого вугілля в коритці із алюмінієвої фольги площею 6см 2 розміщують в кварцовій трубці діаметром 30мм і довжиною 1200мм. Кварцову трубку вводять в нахилену на 10° електричну трубчату піч довжиною 800мм, що обладнана регулятором температури і термопарами. Внутрішню поверхню кварцової трубки умовно поділяють на зони перегрівання пари, перегрітості і конденсації. Визначають і в подальших дослідженнях ура ховують поправку температурних показників всередині кварцової трубки і в міжтрубному просторі проти зони максимальної перегрітості, котрою вважається ділянка в 100мм, що співпадає з нижнім краєм електричної печі. До верхнього краю кварцової трубки через гумове ущільнення підводять джерело насиченої водяної пари при атмосферному тискові потужністю 20 грам за годину. Перед початком нагрівання пристрою в зону перегрітості вводять коритце з наважкою, підключають подачу насиченої водяної пари до верхнього краю кварцової трубки та підігрівання електричної печі. В процесі перегрівання струменя пари в зоні перегрітості формується електроізолююче, позбавлене кисню середовище, відганяється з водяною парою кам’яновугільна смола, а на базі сформованого коксу утворюються згустки відновлювальної енергії. Обробку наважки струменем перегрітої пари при температурі біля 370°С продовжують протягом 3 годин. Не охолоджуючи пристрою, протягом 40 секунд виштовхують коритце в фарфорову ча шку, застелену зваженою салфеткою із алюмінієвої фольги. Зразу ж наступає самозаймання в формі тління, яке продовжується десяток хвилин. Залишок в салфетці загортають фольгою, зважують і електричним провідником під’єднують до заземлення через розряджений паперовий конденсатор на 10мкФ. аналогічно описаному в прикладі 1. Одержано: маса продукту - 1,735г., відновлювальний потенціал через 2год. - 12,48мВ/г×год. Приклад 3. Визначення граничної небезпеки величини статичного потенціалу. В кварцову трубку пристрою за прикладом 2 водять два електроди: із алюмінію і з міді в формі коритець площею 6см 2. Електроди об’єднують в зовнішнє електричне коло з паперовим розрядженим конденсатором на 10мкФ. Коритця розміщуються в кварцовій трубці один від другого на відстані 50мм. 5 34976 В перше коритце (із алюмінію) поміщають 2,369г розмеленого виснаженого вугілля за прикладом 2. Спочатку електроди розміщують в зоні конденсації кварцової трубки і ведуть відгонку кам’яновугільної смоли і гідрофілізацію поверхні вугільного порошку, пропускаючи струмень перегрітої водяної пари при 370°С протягом трьох годин. В процесі відгонки смоли за допомогою мультиметра вимірюють різницю потенціалу між першим (алюмінієвим) і другим (мідним) електродами. Ця різниця спочатку складає приблизно 1300мВ, а протягом 3 годин зменшується до 500мВ. Негативний заряд весь час зосереджується на першому електроді. Потім, не охолоджуючи пристрою, електроди обережно переміщують в зону перегрітості і обробку вугілля перегрітою парою продовжують ще протягом 5 годин. При цьому різниця потенціалу повільно зменшується приблизно до 80мВ, а потім стабілізується і підвищується до 200мВ. Якщо на цьому етапі перемістити перший електрод із зони перегрітості в атмосферу, то можна замітити появу «блукаючої іскри» - фактично початкову стадію самозаймання вугілля. Коритце з наснаженим вугіллям зважують і під’єднують до заземлення для дослідження динаміки потенціалу. Одержано: маса коксу 1,506г, потенціал через 35 хвилин - 35мВ. Статичний (розрахований) заряд 40,2мВ/г×год. Проведення роботи по добуванню вугілля при такому потенціалі небезпечно, тобто, воно повинно супроводжуватись періодичною обробкою поновлюваної поверхні розчинами окислювачів. Приклад 4. Заливання згустків статичних зарядів водою (затоплення). Із 2,329г виснаженого вугілля, аналогічно описаному в прикладі №2, з тією відмінністю, що тліючий вміст коритця через 30-40 секунд, після виштовхування в чашку, заливають водою, після чого залишки води випаровують в сушарні при 120°С, одержано 1,371г коксу з показниками від Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 6 новлювального потенціалу через 1год. 20мВ/г×год. Приклад 5. Знешкодження згустків відновлювальної енергії розчином перманганату. Із 3,381г виснаженого вугілля аналогічно описаному в прикладах 2 і 3, з тією відмінністю, що обробку зразка струменем перегрітої водяної пари проводили протягом 5 годин, а сформований пірофорний продукт в фарфоровій чашці заливають малими порціями 2 відсоткового розчину перманганату калію до утворення стабільного фіолетового кольору маточного розчину. Після висушування одержано 1,935г коксу повністю позбавленого статичних негативних зарядів. Приклад 6. Знешкодження згустків відновлювальної енергії розчином біхромату. Із 2,0г виснаженого вугілля аналогічно описаному в прикладі 5, з тією відмінністю, що замість розчину перманганату калію застосовують 4% розчин біхромату калію. Одержано 1,14г коксу повністю позбавленого статичних негативних електричних зарядів Приклад 7. Знешкодження згустків відновлювальної енергії гіпохлоритом. Із 2,0г виснаженого вугілля, аналогічно описаному в прикладі 5, з тією відмінністю, що замість розчину перманганату калію, використали 2% розчин гіпохлориту натрію (розведеного побутового препарату «Білизна»), а наявність надлишкового окислювального потенціалу в суспензії при додаванні гіпохлориту контролювали йодокрохмальним папірцем. Одержано 1,23г вугілля повністю позбавленого негативних статичних зарядів. Таким чином, дані експериментів показують, що загрозу самозаймань в вугільних ша хта х, котрі ініціюються згустками статичної електрики можна частково знизити за рахунок обробки поновлювальної поверхні вугільного пласта водою і повністю ліквідувати за рахунок додавання в воду сильних окислювачів. У випадку використовування винаходу в реальних умовах конкретної шахти необхідно потурбуватись про захист верхніх дихальних шляхів і очей працівників від краплин водних розчинів сильних окислювачів. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601