Концентрационные пределы воспламеняемости и взрываемости метана. Факторы, влияющие на интенсивность воспламеняемости и взрываемости
Климатические условия в шахтах. Их отличия от климатических условий на поверхности.
Климатические условия (тепловой режим) горных предприятий оказывают большое влияние на самочувствие человека, его производительность труда, на уровень травматизма. Кроме того, они оказывают влияние на работу оборудования, поддержание выработок, состояние вентиляционных сооружений.
Температура и влажность воздуха в подземных выработках зависят от таковых на поверхности.
При движении воздуха по подземным выработкам его температура и влажность изменяются.
Зимой воздух, поступающий в шахту, охлаждает стенки воздухо-подающих выработок, а сам нагревается. Летом воздух нагревает стенки выработок, а сам охлаждается. Теплообмен происходит наиболее интенсивно в воздухоподающих выработках и на некотором расстоянии от их устья затухает, а температура воздуха становится близкой к температуре пород.
Основными факторами, определяющими температуру воздуха в подземных горных выработках, являются:
1. Тепло- и массообмен с горными породами.
2. Естественное сжатие воздуха при его движении вниз по вертикальным или наклонным выработкам.
3. Окисление горных пород и материалов крепи.
4. Охлаждение горной массы при ее транспортировании по выработкам.
5. Процессы массообмена между воздухом и водой.
6. Тепловыделение при работе машин и механизмов.
7. Тепловыделение людей, охлаждение электрических кабелей, трубопроводов, горение светильников и пр.
Максимально допустимая скорость движения воздуха в различных выработках колеблется от 4 м/с (в призабойных пространствах) до 15 м/с (в вентиляционных стволах, не оборудованных подъемом).
Воздух, подаваемый в подземные выработки в зимнее время, должен подогреваться до температуры +2оС (в 5 м от сопряжения канала калорифера со стволом).
Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений (в т.ч. и обогатительных фабрик) приведены в ГОСТ 12.1.005-88 и СанПиН – 2.2.4.548-96.
Оптимальные микроклиматические условия – такие сочетания метеорологических параметров, которые обеспечивают ощущение теплового комфорта.
Допустимые – такие сочетания метеорологических параметров, при которых не возникает повреждений или нарушений состояния здоровья.
Так, допустимый диапазон температур в холодный период года для работ I категории тяжести составляет 19-25оС; II категории – 15-23оС; III категории – 13-21оС.
В теплый период года эти диапазоны составляют соответственно 20-28оС; 16-27 оС; 15-26 оС.
Концентрационные пределы воспламеняемости и взрываемости метана. Факторы, влияющие на интенсивность воспламеняемости и взрываемости
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. В подземных выработках горение метана происходит в условиях недостатка кислорода, что приводит к образованию оксида углерода и водорода.
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.
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).
В породах метан находится в свободном (заполняет поровое пространство) и связанном состоянии. Количество метана, содержащегося в единице массы угля (породы) в естественных условиях, называется газоносностью.
Различают три вида выделения метана в горные выработки угольных шахт: обыкновенное, суфлярное, внезапные выбросы.
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.
Допустимое содержание метана в горных выработках
| Выработки | Содержание СН4, % |
| Исходящая из очистной или тупиковой выработки, выемочного участка | ≤1 |
| Исходящая крыла или шахты | ≤0,75 |
| Поступающая на выемочный участок, в очистные выработки, к забоям тупиковых выработок и в камеры | ≤0,5 |
| Местные скопления метана | <2 |
При невозможности обеспечить допустимое содержание метана средствами вентиляции применяется дегазация шахт.
Для предупреждения воспламенения метана запрещается применение в горных выработках открытого огня, курение. Электрооборудование, применяемое в опасных по газу выработках, должно иметь взрывобезопасное исполнение. Для ведения взрывных работ должны применяться только предохранительные взрывчатые вещества и средства взрывания.
Основные меры по ограничению вредных последствий взрыва: разделение шахты на независимо проветриваемые участки; четкая организация спасательной службы; ознакомление всех работников со свойствами метана и мерами предосторожности.