Разработка рудных месторождений :: 3.2. Возможность и предотвращение проникновения ядовитых газов при взрывных работах в карьере в подземные выработки

Разработка рудных месторождений » 3. ВОПРОСЫ ПРОВЕТРИВАНИЯ ПРИ СОВМЕЩЕНИИ ПОДЗЕМНЫХ И ОТКРЫТЫХ РАБОТ » 3.2. Возможность и предотвращение проникновения ядовитых газов при взрывных работах в карьере в подземные выработки

Геология сегодня

Подземная разработка твёрдых полезных ископаемых, совокупность работ по вскрытию, подготовке месторождения и выемке полезного ископаемого (руд, нерудных полезных ископаемых и углей)

Разделы проекта:

Важно:
Совмещение открытого и подземного способов разработки в пределах одного выемочного поля накладывает на ведение подземных горных работ ряд ограничений, требует особой организации труда, решения специфических для совместной разработки технических задач, диктует условия применения подземных систем разработки и производства взрывных работ....
прочитать полностью

Подземная разработка полезных ископаемых при совмещении работ может производиться системами с обрушением налегающих пород или поддержанием выработанного пространства естественным или искуссхвенным способами. В этих случаях имеет место временное обнажение кровли на период образования компенсационных камер и отработки камер первой очереди до их закладки, что при наличии в кровле рыхлых, обводненных, пластично-глинистых пород ведет к потерям полезного ископаемого
прочитать полностью

Партнеры:

Свежие материалы:

Статистика:

3.2. Возможность и предотвращение проникновения ядовитых газов при взрывных работах в карьере в подземные выработки

Последствия проникновения ядовитых газов в подземные выработки бывают тяжелыми, если заведомо не предусмотреть меры безопасности.
В 1953 г. в Криворожском бассейне при взрыве минных зарядов для разноса борта карьера был разрушен целик мощностью 1,5 м между минной выработкой и засыпанными старыми восстающими.
Проникшие в шахту газы загазовали целое крыло. Проветривание до норм (0,0008 % СО) осуществляли в продолжение 14 ч.
Содержание СО в рудничном воздухе возрастало в течение 5 и снижалось в течение 11 ч.
Аналогичен случай на шахте «Новая» рудника им. Розы Люксембург. Связь подземных выработок с поверхностью делает опасным пребывание людей на карьере во время больших взрывов под землей.
Газы, выбрасываемые силой взрыва в карьер, могут привести к отравлению находящихся там рабочих. Наблюдения показали
присутствие в этих выбросах значительного количества окислое азота, обнаруживаемых даже визуально по характерному бурому цвету N02. Ядовитые газы из-за депрессии в подземных выработках могут проникнуть в шахту через рудоспуски (по которым руду карьера перепускают на подземные транспортные пути) и дренажные скважины. Они являются идеальными каналами для проникновения газов из-за дополнительной депрессии, развиваемой потоком воды.
По данным В. Б. Комарова, на одной из шахт ЮАР при оста-ловленном вентиляторе попутный поток воды в 4 л/мин на квадратный метр создавал депрессию 530 Па.
Проникновение ядовитых газов в подземные выработки через рудоспуск произошло на руднике Шерегеш при взрыве на карьере, вблизи рудоспуска, 4205 кг ВВ, в том числе 1000 кг тротила.
В 1961 г. поступление газа в район подземных работ через горизонтальные горные выработки, вскрытые карьером,- произошло на Лениногорском руднике. При ведении горных работ на карьере были вскрыты подземные выработки гор. 740 м. Для ликвидации подсосов воздуха в шахту из карьера через вскрытый квершлаг, соединенный с подающим свежий воздух стволом, в нем была установлена кирпичная перемычка. Перемычка находилась от места сопряжения выработки с карьером на расстоянии 50 м. Недалеко от сопряжения на карьере было взорвано 7 т тротила и 1 т аммонита. Взрывом перемычка была разрушена, и газы проникли-на гор. 7 (740 м) шахты и далее через подающий ствол вместе со свежим воздухом нал^ор. 8 (700 м). Анализ воздуха, произведенный через 2,3 ч после взрыва, показал содержание СО на руддво-ре гор. 7 0,7%, а на руддворе гор. 8 0,04%. Полное проветривание осуществили через 27 ч после взрыва.
Аналогичен пример проникновения газов в шахту через вскрытые карьером восстающие на руднике Аксу комбината Каззолото, йроисшедший в 1962 г.
Проникновение газов в подземные выработки при взрывных работах на карьере может произойти и там, где казалось бы нет прямой аэродинамической связи, т. е. между подземными выработками и забоем скважин карьера имеются сравнительно большие целики. Подобные случаи поступления газов в шахту произошли на Ленииогорском руднике. В 1960 г. на карьере в 17 ч на уступе с отметкой 760 м было взорвано 1760 кг тротила. Забой скважин находился в 15 м по вертикали и в 10 м по горизонтали от района старых работ со слоевой выемкой руды (рис. 3.1). Взрывом был нарушен этот целик и по образовавшемуся ходу (трещине) из-за общешахтной депрессии ядовитые газы через восстающий 4/3 проникли на гор. 8 (700 м) и далее через восстающий 3/3 на гор. 9 (666 м), где были обнаружены в 18 ч 20 мин.
Таким образом, газы от взрыва скважин в карьере по трещинам за 1,5 ч проникли на глубину 104 м. Анализ воздуха, сделанный в 19 ч 20 мин, показал наличие на гор. 9 0,1 % СО. Газ оставался в этом районе более 9 ч.
В 1972 г. после взрыва на карьере 1 т аммонита и 840 кг тротила газ через надблоковьш целнк проник через 3 ч на глубину 80 м в подземные выработки. Несмотря на то что скорость движения воздуха в этой выработке составила 0,6 м/с, содержание СО через 4 ч после взрыва на карьере составило 0,03%, поступление газа продолжалось 7 ч.
На Тишинском руднике, совмещающем подземную разработку с закладкой н открытую разработку, в 1973 г. произошло загазовывание тупикового дренажного штрека ядовитыми газами при взрывании скважин в карьере. Мощность барьерного целика между дном карьера и дренажным штреком составляла 30 м (рис. 3.2).
Дренажный штрек, где произошло загазовывание, проводили по трещиноватым породам, характерным для месторождения. В одной из стенок выработки для ведения разведочного бурения пройдены 2 ниши. В кровле первой были 2 трещины овальной формы 200X100 мм. Доступ в дренажный штрек с горизонта, расположенного на 40 м ниже, осуществляли по восстающим. Местное проветривание забоя производили вентилятором СВМ-бм, работающим на нагнетание. С учетом утечек в ставе вентиляционных труб подавалось 2,47 м3/с воздуха. Свежий воздух поступал для проветривания с гор. 5.
Проветривание подземных выработок осуществляют комбинированным способом. В районе ходового восстающего на дренажный штрек депрессия положительная. При неработающем забойном вентиляторе воздух движется по восстающему вверх.
11 февраля в 12 ч 45 мин на карьере произвели массовый взрыв. В 11 очередей было взорвано 60 т ВВ (40 т гранулотола,. 10 т гранулита, 10 т акватола), размещенных в 160 скважинах. На время взрыва и проветривания все люди из подземных выработок были выведены. Через час после взрыва бойцами ВГСЧ были отобраны в подземных выработках первые пробы на загазованность. Содержание СО в районе дренажной выработки составило 0,002%, повторным опробованием через 4 ч после взрыва окиси углерода обнаружено не было.
12 февраля (через 12 ч 15 мин после взрыва) в дренажный штрек поднялись рабочие и, не произведя анализа рудничного воздуха, не включив вентилятор местного проветривания, приступили к работе. В результате произошел несчастный случай.
Причиной загазованности явилось проникновение через трещины в целике ядовитых газов от массового взрыва в карьере. Замеры показали, что расход газообразных продуктов, поступающих в дренажную выработку через трещины целика (при остановленном забойном вентиляторе), составляет от 0,0036 до 0,048 м3/с. Учитывая объем дренажной выработки, время ее полной загазованности составляло 8,5—10 ч.
Для исследования динамики загазованности указанной тупиковой выработки и возможности ее проветривания, в течение 2 сут не меняли режима ее проветривания, и на протяжении этого времени концентрация ядовитых газов более чем в 60 раз превышала предельно допустимую концентрацию (ПДК). После включения вентилятора через 45 мин концентрация СО снизилась до 0,05%, а при дополнительном (одновременно) проветривании ниши в течение 15 мин сжатым воздухом окись углерода не была обнаружена.
Через 2 ч 35 мин после начала проветривания вентилятор был остановлен и загазованность начала сразу же увеличиваться, а через 11 ч 40 мин концентрация СО достигла 0,2118%. Было установлено, что основное поступление ядовитых газов происходило через первую нишу. Результаты дальнейшего опробования показали повышение концентрации СО до 0,2% (рис. 3.3).
Из приведенных примеров видно, что проникновение газов из карьера в подземные выработки может происходить в течение длительного времени, исчисляемого десятками часов. Этому способствуют:
значительное сопротивление извилистых трещин в целиках, беспорядочный навал обрушенной горной массы с внезапными расширениями, тупиками, сужениями газопроводных путей;
всасывающее проветривание рудников, создающее разрежение в районах возможных (или фактических) аэродинамических связей карьера и подземных выработок;
содержание в больших объемах горной массы продуктов взрыва. Замерами установлено, что в навале горной массы объемом в 25 тыс. ма на глубине 2 м в течение 26 ч концентрация газов сохранялась выше ПДК в 62 раза.
Снежный покров после взрыва уменьшает проникновение газов в атмосферу, а в дождливую погоду значительно понижается концентрация газов во взорванной горной массе, так как вода поглощает медленнофильтрующиеся ядовитые газы. Скорость фильтрации газа через зоны обрушения и трещины составила 0,05— 0,2 м/с.
Особенности движения газов через обрушаемую руду недостаточно исследованы. Беспорядочно расположенные частицы обрушенной руды создают извилистые каналы с внезапными сужениями, расширениями, резкими поворотами, тупиками.
Почти во всех случаях проникновения ядовитых газов в шахту, взрывчатым веществом на карьере был тротил. Тротил имеет отрицательный кислородный баланс — 74%. Если при реакции взрывчатого разложения аммонита не выделяется окиси углерода, то при разложении тротила образуется 3,5 молекулы СО. Это огромное количество окиси углерода нечем нейтрализовать. Попадая в подземные горные выработки, СО долго остается там в опасных концентрациях, поэтому на карьерах, имеющих аэродинамические связи с подземными Действующими выработками, следует запретить применение ВВ с отрицательным кислородным балансом.
Для предотвращения проникновения газов в подземные выра. ботки при взрывах на карьере нужно тщательно изолировать гор. ные выработки, связанные зоной обрушения с карьером.
Наиболее доступными и распространенными способами изоляции являются: возведение усиленных кирпичных и бетонных перемычек в подземных выработках, заполнение зоны обрушения наносами или то и другое одновременно. Из пород, применяемых для заполнения, предпочтительна глина и родственные ей по физико-химическим свойствам породы из-за их большой плотности, эластичности и водонепроницаемости. Последнее свойство значительно уменьшает приток поверхностных и почвенных вод в подземные выработки через зоны обрушения. Однако глины можно применять лишь для поверхностной изоляции зон обрушения и в районах, где полностью закончены очистные работы во избежание пр§-рыва глин в подземные выработки.
Заполнение зоны обрушения породами от вскрышных работ значительно уменьшает расстояние их транспортирования. Погашение зон обрушения возможно также взрыванием бортов. Этот дорогой и не всегда возможный способ применяется на рудниках Кривого Рога и Урала.
В результате применения этих способов изоляции увеличивается сопротивление, на которое работают главные шахтные вентиляторы, поэтому снижается расход воздуха. Таким образом, приращение расхода воздуха в рабочих блоках +AQ будет меньше, чем снижение подсоса через зону обрушения —AQ. Заполнение воронок обрушения и возведение в подземных горных выработках перемычек, как показала практика рудника «Заполярный», шах г Джезказгана и Урала, рудников Лениногорского полиметаллического комбината, не предохраняют полностью от подсосов и проникновения газов.
В. В. Куликов приводит пример засыпки зоны обрушения на одном из рудников Урала мелким материалом (dM= 1 ч-1,5 мм) на высоту 8 м. Сверху "положили слой в 0,25 м глинистого алгс-вия, и через год после окончания выпуска поверхность зоны обрушения была заилена из-за дождей и таяния снегов. Эквивалентное отверстие обрушения составило 0,122 м2, т. е. даже при изоляции зоны обрушения заиливанием наблюдается проникновение газов в подземные выработки. При отсутствии налегающих пород выработанное пространство прямо связано с поверхностью, поэтому в этих условиях лучший способ борьбы с проникновением газа в подземные выработки — нагнетательное проветривание.
Работы по переводу рудника на нагнетательный или комбинированный способы проветривания должны сочетаться с засыпкой и заиливанием зоны обрушения, возведением изоляционных перемычек. Однако нагнетательное проветривание не всегда может дать удовлетворительные результаты.
Сопротивление микротрещин массива скальных пород весьМ3 велико, чем и объясняется медленная фильтрация газов даже при значительном разрежении. Вентиляторы могут не создать неосходимыи напор в этом хаосе трещин многометрового массива скальных пород. Газ как бы запирается в трещинах, не выходит ни в подземные выработки, ни на поверхность. Цель проветривания не достигается, и любая остановка нагнетательного вентилятора может привести к поступлению в подземные выработки ядовитых газов, поэтому более эффективен в этом случае комбинированный способ проветривания.
Причиной проникновения газов в подземные выработки не всегда является всасывающая вентиляция. Исследования, выполненные работниками треста «Уралнеруд», [23] показали, что газы от взрыва могут проникать через взорванную горную массу и трещины в скальном массиве и при отсутствии каких либо средств t Принудительного проветривания. Очевидно под действием взрывной волны раскрываются трещины и создается своеобразная естественная тяга через обрушенную горную массу вглубь.
Для обеспечения безопасности работ при проведении массовых взрывов в районах совмещения открытых и подземных работ необходимо применение и ряда других мер: обязательное объединение в один рудник открытых и подземных горных работ, составление на массовые взрывы общих документов при едином руководителе, заведомое определение зоны возможного проникновения ядовитых газов в шахту и разработка соответствующих предупредительных мер, применение в труднопроветриваемых карьерах взрывчатых веществ с нулевым кислородным балансом.

Оглавление Дальше: 3.5. Преимущества и недостатки способов Вверх: 3. ВОПРОСЫ ПРОВЕТРИВАНИЯ ПРИ СОВМЕЩЕНИИ ПОДЗЕМНЫХ И ОТКРЫТЫХ РАБОТ