Технологии подавления серосодержащих газов при ведении горных работ
Рассмотрены вопросы обнаружения зон с серосодержащими газами при отработке угольных пластов. Доказаны и обоснованы промышленными испытаниями и внедрением в шахтных условиях технологии подавления серосодержащих газов с применением хладагентов, газопоглощающих и нейтрализующих гидроксидно-глицериновых...
Saved in:
| Published in: | Розробка родовищ |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104579 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Технологии подавления серосодержащих газов при ведении горных работ / Н.А. Дрижд, Р.К. Камаров, Т.К. Исабек, В.С. Портнов // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2014. — Т. 8. — С. 447-459. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860168495545712640 |
|---|---|
| author | Дрижд, Н.А. Камаров, Р.К. Исабек, Т.К. Портнов, В.С. |
| author_facet | Дрижд, Н.А. Камаров, Р.К. Исабек, Т.К. Портнов, В.С. |
| citation_txt | Технологии подавления серосодержащих газов при ведении горных работ / Н.А. Дрижд, Р.К. Камаров, Т.К. Исабек, В.С. Портнов // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2014. — Т. 8. — С. 447-459. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Розробка родовищ |
| description | Рассмотрены вопросы обнаружения зон с серосодержащими газами при отработке угольных пластов. Доказаны и обоснованы промышленными испытаниями и внедрением в шахтных условиях технологии подавления серосодержащих газов с применением хладагентов, газопоглощающих и нейтрализующих гидроксидно-глицериновых, гидроксидно-триэтиленгликолевых составов и подмыльных щелоков. Установлены параметры разработанных технологий, области их применения.
Розглянуто питання виявлення зон із сірковмісними газами при відробці вугільних пластів. Доведено й обгрунтовано промисловими випробуваннями та впровадженням у шахтних умовах технології подавлення сірковмісних газів із застосуванням холодоагентів, газопоглинальних і нейтралізуючих гідроксидно-гліцеринових, гідроксиднотріетиленгліколевих складів і підмильних щолоків. Установлено параметри розроблених технологій, галузі їх застосування.
In article issues about detection of zones with sulfur-containing gases during mining of coal seams are reviewed. Industrial tests and implementations in mine conditions of suppression technology with using sulfur-containing gases refrigerants and neutralizing hydroxide – glycerol, triethylene – hydroxide compounds and lye change are proved and substantiated. Parameters of developed technologies, areas of their application are established.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:57:46Z |
| format | Article |
| fulltext |
447
УДК 622.817.4:547.279 © Н.А. Дрижд, Р.К. Камаров, Т.К. Исабек, В.С. Портнов
Н.А. Дрижд, Р.К. Камаров, Т.К. Исабек, В.С. Портнов
ТЕХНОЛОГИИ ПОДАВЛЕНИЯ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ
ГАЗОВ ПРИ ВЕДЕНИИ ГОРНЫХ РАБОТ
Рассмотрены вопросы обнаружения зон с серосодержащими газами при отработке
угольных пластов. Доказаны и обоснованы промышленными испытаниями и внедрени-
ем в шахтных условиях технологии подавления серосодержащих газов с применением
хладагентов, газопоглощающих и нейтрализующих гидроксидно-глицериновых,
гидроксидно-триэтиленгликолевых составов и подмыльных щелоков. Установлены
параметры разработанных технологий, области их применения.
ТЕХНОЛОГІЇ ПОДАВЛЕННЯ СІРКОВМІСНИХ ГАЗІВ ПРИ ВЕДЕННІ ГІРНИЧИХ
РОБІТ
Розглянуто питання виявлення зон із сірковмісними газами при відробці вугільних
пластів. Доведено й обгрунтовано промисловими випробуваннями та впровадженням
у шахтних умовах технології подавлення сірковмісних газів із застосуванням холодоа-
гентів, газопоглинальних і нейтралізуючих гідроксидно-гліцеринових, гідроксидно-
тріетиленгліколевих складів і підмильних щолоків. Установлено параметри розробле-
них технологій, галузі їх застосування.
REDUCTION TECHNOLOGIES OF SULFUR-CONTAINING GASES DURING MINING
OPERATIONS
In article issues about detection of zones with sulfur-containing gases during mining of coal
seams are reviewed. Industrial tests and implementations in mine conditions of suppression
technology with using sulfur-containing gases refrigerants and neutralizing hydroxide –
glycerol, triethylene – hydroxide compounds and lye change are proved and substantiated.
Parameters of developed technologies, areas of their application are established.
ВВЕДЕНИЕ
В угольных шахтах выделяются вред-
ные примеси воздуха (помимо метана) –
сероводород ( SH2 ), сернистый газ ( 2SO ),
окись углерода ( CO ) и др.
В Карагандинском бассейне выделение
серосодержащих газов наблюдалось на
шахтах им. В.И. Ленина, «Молодежная»,
«Казахстанская», «Степная», «Шахтин-
ская», им. М.И. Калинина, «Чурубай-
Нуринская», «Абайская», им. Т. Кузембае-
ва. Выделение этих газов приурочено к
пласту 6d Долинской свиты и к пластам
16k , 12k и 10k – Карагандинской свиты.
В основном случаи проявления серосо-
держащих газов в Карагандинском бассей-
не наблюдаются до глубины горных работ
не более 220 – 250 м. Однако имели место
случаи на шахтах «Молодежная» и «Казах-
станская», когда содержание этих газов в
пласте отмечалось на глубинах 320 и 476 м
соответственно. Обычно серосодержащие
газы встречаются в пласте в виде «гнезд» с
448
размерами в плоскости пласта от 150 до
600 м.
Сероводород и сернистый газ в уголь-
ных пластах находятся в основном в сор-
бированном состоянии.
По токсичности и вредному воздейст-
вию на организм человека наиболее опас-
ны серосодержащие газы (сероводород и
сернистый газ), предельно допустимые
концентрации (ПДК) которых в рудничном
воздухе строго регламентированы дейст-
вующими правилами безопасности. Выде-
ление ядовитых газов наряду с ухудшени-
ем санитарно-гигиенических условий тру-
да приводит к остановке лав, нарушению
ритмичности их работы, а это, в свою оче-
редь, усложняет процесс добычи угля.
Газовыми съемками установлено, что
проявление серосодержащих газов в очи-
стном и подготовительном забоях связано
с выемкой угля, доставкой и транспорти-
ровкой его по участковым выработкам, за-
чисткой почвы от недопогруженной массы
угля. Проявления серосодержащих газов
имеют локальный характер с ограничен-
ными размерами по падению и простира-
нию угольных пластов.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СЕРОВОДОРОДНЫХ ЗОН
И КОНТРОЛЬ СОДЕРЖАНИЯ СЕРОВОДОРОДА
И СЕРНИСТОГО ГАЗА В АТМОСФЕРЕ ГОРНЫХ
ВЫРАБОТОК
Выявление зон, опасных по выделению
серосодержащих газов, должно произво-
диться геолого-маркшейдерскими служба-
ми шахт по данным геолого-разведочных
работ и в процессе проведения подготови-
тельных выработок. При обнаружении за-
паха серосодержащих газов должны быть
произведены измерения концентрации
этих газов в атмосфере горных выработок
и отбор проб угля на газоносность со све-
жеобнаженной поверхности пласта.
Концентрация серосодержащих газов
определяется экспресс-методом при помо-
щи аспирационного газоопределителя ГХ-
5 и индикаторных трубок для соответст-
вующего газа. Принцип действия газооп-
ределителя основан на изменении окраски
массы наполнителя индикаторных трубок
при взаимодействии с исследуемыми газа-
ми. Длина окрашенного слоя в индикатор-
ной трубке является функцией концентра-
ции.
Порядок измерения концентрации се-
росодержащих газов следующий. В штуцер
аспирационного газоопределителя встав-
ляется индикаторная трубка для исследуе-
мого газа с предварительно обломанными
концами. Трубка вставляется в штуцер
прибора ГХ-5 стрелкой, указывающей на-
правление движения прокачиваемого руд-
ничного воздуха, в сторону аспиратора.
Через индикаторную трубку пропускается
1 л газовой смеси, что соответствует 10
сжатиям аспиратора. Для определения
концентрации газа индикаторную трубку
извлекают из аспиратора и совмещают
градуированную часть трубки с измери-
тельной шкалой, имеющейся на упаковоч-
ном футляре, и производят отсчет концен-
трации исследуемого газа по усредненной
границе окрашенного слоя наполнителя.
При этом, если длина окрашенного слоя
наполнителя превысит градуированную
часть индикаторной трубки, производится
повторное измерение концентрации газа с
новой индикаторной трубкой при умень-
шенном количестве прокачиваний. В этом
случае истинная концентрация газа в пунк-
те измерений определяется по формуле
n
CC з 10⋅
= , %, (1)
где C – истинная концентрация газа, %;
зC – измеренная концентрация газа, %;
n – количество прокачиваний газовой
смеси через индикаторную трубку.
Газоносность угля по серосодержащим
газам определяется в лабораторных усло-
виях по угольным пробам, отобранным в
подготовительных выработках, путем от-
несения извлеченного объема газа к весу
пробы. Отбор проб угля производится ра-
ботниками шахты со свежеобнаженной по-
449
верхности пласта. При этом уголь разбива-
ется на куски размером 25 – 30 мм, поме-
щается в стеклянные сосуды емкостью 0,5
л и закрывается резиновой пробкой с пере-
крытой газоотводной трубкой. Количество
проб должно быть не менее двух из одного
места отбора. Каждая проба сопровожда-
ется адресной этикеткой и доставляется в
лабораторию не позднее двух суток с мо-
мента отбора пробы.
В целях обеспечения контроля и борь-
бы с серосодержащими газами, создания
безопасных условий труда на шахтах не-
обходимо ежемесячно проверять состав
рудничной атмосферы во всех очистных и
подготовительных забоях, проводимых по
угольным пластам, на содержание серово-
дорода и сернистого газа. Порядок ежеме-
сячных проверок и передачи информации о
содержании газов осуществляется в соот-
ветствии с требованиями «Инструкции ...»
к §§ 159 и 221 ПБ.
Проверки состава воздуха на сероводо-
род и сернистый газ включаются в квар-
тальные планы проверки состава воздуха.
Результаты проверки воздуха заносятся в
«Журнал контроля рудничной атмосферы
на содержание сероводорода».
При обнаружении серосодержащих га-
зов в рудничной атмосфере очистных и
подготовительных выработок устанавлива-
ется ежесуточный контроль силами участ-
ка ВТБ, дополнительно производится про-
верка воздуха на рабочих местах машини-
стов горно-выемочных машин. С результа-
тами замеров необходимо ознакомить на-
чальников горно-подготовительных и до-
бычных участков под роспись.
Шахтная геологическая служба при
подходе к зонам распространения серово-
дорода, отмеченных в геологоразведочных
отчетах (заключениях), или при внезапном
обнаружении запаха сероводорода в забоях
горных выработок, производит совмест-
ный с представителем участка ВТБ отбор
проб на определение содержания серово-
дорода и устанавливает уточненную гра-
ницу распространения последнего.
Граница сероводородной зоны нано-
сится на основные планы горных работ
шахты пунктирной линией красного цвета
(длина штриха 8,0 мм, толщина линии 0,4
мм) с закрашиванием площади зоны в
бледно-зеленый цвет и указанием символа
SH2 (см. рис. 1).
Рис. 1. Пример нанесения сероводородной зоны
СПОСОБЫ БОРЬБЫ С СЕРОСОДЕРЖАЩИМИ
ГАЗАМИ
Концентрация токсичных газов в руд-
ничной атмосфере и их вредное воздейст-
вие на организм человека могут быть сни-
жены путем осуществления организацион-
но-технических мероприятий: сокращение
продолжительности рабочей смены с 6 до
4 ч; ограничение пребывания рабочих на
исходящей из лавы струе воздуха до 2-х
часов. Допускается пребывание людей на
исходящей струе через 10 – 15 минут после
снятия стружки угля; применение защит-
ных очков и противопыльных респирато-
ров; попеременная работа двух комбайне-
ров в добычные смены; уменьшение на-
грузки на очистной забой; равномерная ра-
бота комбайна по выемке угля в добычные
смены; подача дополнительного количест-
ва воздуха на подсвежение исходящей из
лавы струи воздуха (увеличение количест-
ва воздуха в 2 раза приводит к двукратно-
му снижению концентрации SH2 ); на-
правление движения комбайна при выемке
угля должно совпадать с направлением
движения струи воздуха по лаве; работы
по зачистке производятся в направлении,
450
обратном движению комбайна при очист-
ной выемке; расстановка людей произво-
дится таким образом, чтобы исключить
возможность пребывания рабочих без про-
изводственной необходимости на исходя-
щей струе воздуха (за комбайном по на-
правлению движения воздуха). Прочие
работы на исходящей из забоя струе воз-
духа производятся при неработающем
комбайне.
Выбор способов борьбы с серосодер-
жащими газами производится исходя из
размеров опасной зоны, технологии веде-
ния горных работ, объемов выделяющихся
газов и др.
Для производства работ по борьбе с се-
росодержащими газами на шахте должен
быть составлен паспорт, который содер-
жит:
– выкопировку с плана горных работ с
нанесением опасной по серосодержащим
газам зоны;
– обоснование принятых способов борь-
бы с серосодержащими газами;
– расчет параметров принятых способов;
– схему расположения необходимого
оборудования (скважины, емкости для
нейтрализующих составов, трубопроводы
и т.д.);
– вопросы техники безопасности при
осуществлении работ по нейтрализации
газов.
Паспорт составляется начальником
участка совместно с главным технологом,
согласовывается с участком ВТБ и утвер-
ждается главным инженером шахты.
С целью создания безопасных условий
труда на шахтах Карагандинского бассейна
опробованы известные способы: разбавле-
ние газов до ПДК средствами вентиляции,
нейтрализация их в местах отбойки распы-
лением растворов кальцинированной соды
со смачивателем ДБ, растворов гидрата
окиси кальция (гашеной извести), покры-
тие отбитого и транспортируемого угля
пеной с добавкой технической соды, соз-
дание водяных завес и т.д. Использование
их не дало положительных результатов
ввиду больших объемов выделяющихся
газов. В связи с этим необходимо было
изыскать и разработать новые, более эф-
фективные способы борьбы с серосодер-
жащими газами для обеспечения высоко-
производительной работы современных
механизированных комплексов.
Исходя из особенностей выделения се-
росодержащих газов установлены возмож-
ные пути их нейтрализации с применением
химических реагентов. При их выборе
большое значение придавалось тому, что-
бы они были нетоксичными, дешевыми,
удобными в обращении, недефицитными,
активно реагировали с сероводородом и
сернистым газом.
По результатам проведенных исследо-
ваний Карагандинским государственным
техническим университетом разработаны
следующие способы борьбы с серосодер-
жащими газами в очистных и подготови-
тельных выработках:
– способ очистки шахтной атмосферы
от серосодержащих газов, включающий
распыление в зоне выделения газов водно-
го раствора глицерина ( 383 OHC ) в кон-
центрации 5 – 10%, адсорбирующего серо-
содержащие газы и улучшающие санитар-
но-гигиенические условия труда горнора-
бочих [1];
– состав для обработки газоносных
горных пород, содержащих сероводород,
включающий гидрат окиси щелочного ме-
талла (0,1 – 0,2%), триэтиленгликоль
(Н(ОСН2СН2)3ОН) (0,5 – 1,0%) и воду,
улучшающие санитарно-гигиенические ус-
ловия труда горнорабочих за счет нейтра-
лизации и адсорбции сероводорода [2];
– способ борьбы с серосодержащими
газами при ведении очистных работ в
угольных шахтах, включающий распыле-
ние в зоне выделения газов водного рас-
твора глицерина (0,8 – 1,0%) и предвари-
тельную обработку угольного массива
жидким азотом путем нагнетания его в
скважины, которые бурят в массиве, при-
чем отношение расстояния между скважи-
нами к их диаметру составляет 33 – 44,
улучшающие санитарно-гигиенические ус-
451
ловия труда горнорабочих за счет адсорб-
ции серосодержащих газов и превращения
ядовитых газов в жидкое или твердое со-
стояние [3];
– состав для очистки шахтной атмосфе-
ры от серосодержащих газов, включающий
глицерин (0,5 – 3,0%), гидроксид щелочно-
го металла (0,1 – 0,2%) и воду, повышаю-
щие эффективность очистки шахтной ат-
мосферы за счет адсорбции и нейтрализа-
ции ядовитых газов [4];
– способ очистки шахтной атмосферы от
серосодержащих газов, включающий рас-
пыление в зоне выделения газов водного
раствора жирной кислоты (0,5 – 1,0%), ед-
кого натрия (0,1 – 0,3%), углекислого на-
трия (0,1 – 1,0%), хлористого натрия (11 –
12%) и воду (88,3 – 85,7%), улучшающие
гигиенические условия труда горнорабочих
за счет физико-химического воздействия на
ядовитые газы [5].
Технология приготовления раствора
глицерина заключается в следующем: оп-
ределенное количество глицерина тща-
тельно разводят водой в водяном баке, ус-
тановленном у насоса, подающего воду к
форсункам комбайна, т.е. используют
имеющуюся в лаве типовую оросительную
систему. Количество раствора берут из
расчета 88 мл глицерина на 1 л воды. При
таком соотношении глицерина и воды по-
лучают 10%-й раствор глицерина. Для
приготовления 5%-го раствора берут 42 мл
глицерина на 1 л воды.
При распылении раствора в атмосфере
выработки и особенно в зоне работы ре-
жущих органов комбайна наряду с подав-
лением угольной пыли происходит контак-
тирование серосодержащих газов с раство-
ром глицерина, результатом которого яв-
ляется полная адсорбция серосодержащих
газов. Расход раствора зависит от объема
газов, выделяющихся в атмосферу горной
выработки.
Применение водного раствора глице-
рина на шахте «Казахстанская» ПО «Кара-
гандауголь» при отработке восточной лавы
134- 6d -2В с протяженностью сероводо-
родной зоны 440 – 550 м позволило сни-
зить содержание сероводорода на рабочих
местах в 7 – 9 раз, что способствовало
улучшению санитарно-гигиенических ус-
ловий труда горнорабочих, увеличению
нагрузки на лаву в 2,5 раза [6].
При приготовлении водного раствора
гидрата окиси щелочного металла и три-
этиленгликоля количество раствора берут
из расчета 8,2 г триэтиленгликоля, 2 г гид-
рата окиси калия или натрия на 1 л раство-
ра. При таком соотношении триэтиленгли-
коля, гидрата окиси щелочных металлов и
воды получают 1,0%-й триэтиленгликоль,
0,2%-й гидрат окиси щелочных металлов.
Для приготовления 0,5%-го триэтиленгли-
коля берут 4,1 г Н(ОСН2СН2)3 ОН, а 0,1%-
го гидрата окиси щелочных металлов – 1 г
КОН или NаОН на 1 л раствора.
При распылении раствора в атмосфере
выработки и особенно в зоне работы ре-
жущих органов комбайна наряду с подав-
лением угольной пыли происходит контак-
тирование сероводорода с раствором три-
этиленгликоля и гидрата окиси щелочных
металлов, результатом которого является
полная адсорбция и нейтрализация серово-
дорода.
Кроме того, состав можно использовать
для предварительной обработки газонос-
ных горных пород, содержащих сероводо-
род, посредством бурения глубоких сква-
жин и нагнетания в них предлагаемого со-
става.
В присутствии триэтиленгликоля не-
большое содержание гидрата окиси ще-
лочных металлов не проявляет раздра-
жающего действия на организм человека.
При отработке выемочного участка ла-
вы 264- 6d -1В шахты «Казахстанская»
ПО «Карагандауголь» было выявлено ин-
тенсивное выделение серосодержащих га-
зов из отбиваемого и транспортируемого
угля на поверхность. Содержание серово-
дорода в шахтной атмосфере превышало
допустимые Правилам безопасности нор-
мы в 43 раза, т.е. достигало до 0,0284%.
Для предотвращения интенсивного выде-
452
ления сероводорода из отбиваемого и
транспортируемого угля были проведены
следующие работы. С вентиляционного
промштрека по падению пласта в сторону
конвейерного промштрека пробуривали
глухие скважины длиной 80 м впереди и
параллельно очистному забою для нагне-
тания хладагента. Диаметр скважины со-
ставлял 90 мм. Расстояние между скважи-
нами для закачки хладагента составляло
3 – 4 м (см. рис. 2). Затем в пробуренные
скважины производили закачку жидкого
азота. Закачку хладагента осуществляли
самотеком с помощью металлической во-
ронки.
А
А-А
А Конвейерный промштрек
Вентиляционный промштрек
Конвейерный промштрек
10 – 20º
Скважина для нагнетания хладагента Скважина для нагнетания воды
Вентиляционный промштрек
8-10 м 3-4 м 15 – 20 мº
80
м
80 м
Рис. 2. Технология криогенного охлаждения пласта
Процесс охлаждения угольного массива
продолжался 2 ч 35 мин, в течение кото-
рых было израсходовано 650 кг жидкого
азота. По мере приближения линии очист-
ного забоя к обработанной азотом зоны на
1,5 – 2 м производили закачку жидкого
азота в следующую скважину. Охлаждение
угольного массива производили до момен-
та превращения серосодержащих газов в
жидкое или твердое состояние. Экспери-
ментально установлено, что кипение жид-
кого азота в скважине в результате контак-
тирования с горными породами обеспечи-
вает высокую эффективность охлаждения
угольного массива и снижения выделения
серосодержащих газов в шахтную атмо-
сферу.
До охлаждения угольного массива его
увлажняли водой с целью подавления пы-
ли. При этом расстояние между увлаж-
няющими скважинами составляло 20 м.
При подвигании очистного забоя по охла-
жденному участку концентрация серово-
дорода снизилась с 430 до 70 – 90 мг/м3.
Для снижения концентрации серосодер-
жащих газов в шахтной атмосфере до са-
нитарных требований, проводили допол-
нительную обработку отбиваемого угля
распыленным водным раствором глицери-
на в концентрации 1,0%. В шахтных усло-
виях для подачи глицерина в ороситель-
ную систему комбайна применен дозатор
453
смачивателя ДСУ-4, предназначенный ра-
нее для автоматической добавки смачива-
теля ДБ к воде, используемой для смачи-
вания пыли (см. рис. 3).
73
5
35
0
7
13 11 12
1
10
4
2 8 6 5
3 14 9
786
Рис. 3. Дозатор смачивателя участкового ДСУ-4:
1 – резервуар; 2 – салазки; 3 – крышка резервуара;
4 – отверстие уровня; 5 – сменная насадка;
6 – гайка; 7 – вентиль; 8 – поплавок; 9 – пружина;
10 – пробка сливного отверстия;11 – фильтр;
12 – трубка; 13 – кран; 14 – сопло
Дозатор представляет собой герметич-
ный резервуар, в который через сетчатый
фильтр заливается 98%-й глицерин. В
шахте дозатор подсоединяется к участко-
вому оросительному водопроводу при по-
мощи резьбового соединения. Поток воды
создает перепад давления у сопла, вследст-
вие чего вода поступает в резервуар, вы-
тесняя из него глицерин. Дозировка глице-
рина определяется размером отверстия
сменной насадки. Сменная насадка с диа-
метром отверстия 8 мм обеспечивает дози-
ровку глицерина 0,8 – 1,0%. При измене-
нии расхода воды подпружиненный попла-
вок перемещается таким образом, что со-
храняется определенный перепад давления
воды, благодаря чему осуществляется точ-
ность дозировки глицерина при колебани-
ях расхода воды в широких пределах. Для
контроля за уровнем глицерина резервуар
дозатора снабжен пробковыми кранами.
Во время работы комбайна по серово-
дородной зоне дозированный глицерин по-
дается на форсунки, установленные на
комбайне. При распылении раствора в ат-
мосфере выработки и особенно в зоне ра-
боты режущих органов комбайна наряду с
подавлением угольной пыли происходит
контактирование глицерина с остаточным
объемом серосодержащих газов, результа-
том которого является полная адсорбция
серосодержащих газов.
При приготовлении водного раствора
глицерина и гидроксида щелочного метал-
ла количество раствора берут из расчета
4,2 г глицерина, 1,0 г гидроксида калия или
натрия на 1 л раствора. При таком соотно-
шении глицерина С3Н8О3, гидроксида ка-
лия КОН или натрия NаОН и воды полу-
чают 0,5%-й С3Н8О3; 0,1%-й КОН или
NаОН. Для приготовления 1,0%-го С3Н8О3
берут 8,8 г С3Н8О3; 0,2%-го КОН или
NаОН – 2 г гидроксида калия или натрия
на 1 л раствора. Аналогично готовится
раствор с 0,3%-м глицерином и 0,2%-м
гидроксидом калия или натрия.
Эффективность предлагаемого состава
определяется сочетанием двух процессов:
физического – адсорбция глицерином серо-
содержащих газов, а также химического –
связывания их катионами гидроксида калия
или натрия до образования средних солей
по реакциям:
OHSKKOHSH 222 22 +=+ ;
OHSOKKOHSO 2322 2 +=+ ;
OHSNaNaOHSH 222 22 +=+ ;
OHSONaNaOHSO 2322 2 +=+ . (2)
454
Состав с нижним пределом глицерина
(0,5%) и гидроксида щелочного металла
(0,1%) рекомендуется при концентрации
серосодержащих газов в рудничной атмо-
сфере до 100 санитарных норм. Средний
предел С3Н8О3 (1,5%) и NаОН или KОН
(0,2%) берется при содержании серосо-
держащих газов в рудничной атмосфере от
100 до 150 норм. Верхний предел глицери-
на (3,0%) и гидроксида щелочного металла
(0,2%) берется при очистке шахтной атмо-
сферы с исходной концентрацией серосо-
держащих газов 150 норм и более.
Состав для очистки шахтной атмосфе-
ры от сероводорода внедрен на шахте «Ка-
захстанская» при отработке лав 254- 6d -2В
и 284- 6d -1В. Содержание сероводорода в
забое лав 254- 6d -2В и 284- 6d -1В превы-
шало допустимые Правилами безопасно-
сти нормы в 30 – 100 и более раз. Повы-
шенное содержание сероводорода ядови-
того газа в рудничном воздухе привело к
значительному снижению производитель-
ности труда вследствие ухудшения обще-
физического и психологического состоя-
ния горнорабочих, а также к частым оста-
новкам комбайна, потере добычи угля.
Растворы глицерина с едким натром пода-
вались в зону резания угля, являющуюся
наиболее интенсивным источником выде-
ления ядовитых газов (сероводорода и сер-
нистого газа). Подача раствора осуществ-
лялась с помощью дозирующего устройст-
ва ДСУ-4 через систему орошения очист-
ного комбайна 1 ГШ-68 (рис. 4).
Концентрация сероводорода определя-
лась в различных пунктах: по длине лавы
(по зарубке угля перед комбайном, по за-
чистке угля за комбайном), в выработках с
исходящей струей воздуха из лавы, а также
в выработках с поступающей струей. Од-
новременно замерялось количество возду-
ха, проходящего по сечению лавы. Кон-
центрация SH2 определялась как при не-
работающем комбайне, так и во время его
работы.
1
А
Узел А
2
3
4
5 6 3
7
9
8 10
Рис. 4. Принципиальная схема установки для ней-
трализации серосодержащих газов в очистном
забое: 1 – забойный скребковый конвейер; 2 – водя-
ная задвижка; 3 – регулируемый вентиль; 4 – вход-
ной вентиль; 5 – дозаторные установки ДСУ-4;
6 – манометр; 7 – высоконапорный рукав;
8 – комбайн; 9 – шнеки; 10 – факел орошения
Общий расход двухкомпонентного рас-
твора рассчитывается по формуле
21
2
ρρ
γ
+
⋅⋅⋅
= фвSH
p
CQK
M , кг/мин, (3)
где 1ρ и 2ρ – концентрация C3H8О3 или
Н(ОСН2СН2)3 ОН и KОН или NaОН в рас-
творе, %.
Величина SHK
2
при использовании
однокомпонентного раствора принимается
равной 25, а при применении двухкомпо-
нентного раствора – 4,5.
Применение водного раствора глице-
рина в концентрации (0,8 – 1,0%), едкого
натрия (0,1%) в местах интенсивного вы-
деления ядовитых газов позволило снизить
455
содержание сероводорода на рабочих мес-
тах в 10 – 14 раз, обеспечить высокую ско-
рость подачи комбайна и интенсивную вы-
емку угля в очистном забое, что способст-
вовало улучшению санитарно-
гигиенических условий труда горнорабо-
чих, увеличению нагрузки на лаву 1,8 – 2,5
раза [6].
При аномально высоком содержании
серосодержащих газов в шахтной атмо-
сфере, т.е. при превышении Н2S и SО2 до-
пустимые Правилами безопасности нормы
в 100 и более раз, рекомендуется исполь-
зование способа очистки шахтной атмо-
сферы от серосодержащих газов, вклю-
чающего распыление в зоне выделения га-
зов водного раствора жирной кислоты
(0,5 – 1,0%), едкого натрия (0,1 – 0,3%),
углекислого натрия (0,1 – 1,0), хлористого
натрия (11 – 12%) и воду (88,3 – 85,7%) [5].
Технология приготовления раствора в
шахтных условиях (рис. 5) заключается в
следующем: один кубометр исходного
подмыльного щелока (отхода производства
завода синтетических моющих средств
(СМС) г. Шахтинска Карагандинской об-
ласти), содержащий перечисленные выше,
в массовой доле, разводят двумя кубомет-
рами шахтной воды с противопожарного
оросительного трубопровода (1), открывая
вентиль фланцевый (2) в водяном баке ем-
костью 3 м3 (3). При таком соотношении
подмыльного щелока и шахтной воды по-
лучают реагент, содержащий следующие
соотношение компонентов, в массовой до-
ле, %: жирные кислоты (0,16 – 0,33), едкий
натрий NаОН (0,03 – 0,1), углекислый на-
трий Nа2SО3 (0,03 – 0,33), хлористый на-
трий NаCL (3,66 – 4,0) вода Н2О, осталь-
ное.
Затем полученный раствор с помощью
насоса (4) подают через штрековый фильтр
(5) для очистки раствора от механических
примесей в забойный трубопровод (6), за-
тем через комбайновый фильтр (7) к фор-
сункам (8) оросительной системы шнеков
(9) комбайна (10).
При распылении раствора в зоне рабо-
ты режущих органов комбайна наряду с
подавлением угольной пыли происходит
контактирование серосодержащих газов с
раствором подмыльного щелока, т.е. с рас-
твором жирных кислот, едкого натрия, уг-
лекислого натрия и хлористого натрия, ре-
зультатом которого является адсорбция и
нейтрализация серосодержащих газов.
2 1 3 4 5
6
Рис. 5. Схема комплекса оборудования для системы
гидроорошения выемочного комбайна раствором
подмыльного щелока: 1 – емкость 2 – 3 м3;
2 – насос; 3 – фильтр штрековый; 4 – забойный
водопровод; 5 – кран проходной для подачи
раствора на пункт перегрузки; 6 – фильтр
комбайновый
Эффективность нейтрализаций серосо-
держащих газов зависит и от системы
орошения, установленной на комбайне, –
типовой оросительной системы, пневмо-
гидроорошения, эжекционного орошения.
Наиболее эффективным является метод
подавления пыли, окруженной оболочкой
из серосодержащего газа и выделяющегося
из массива газа непосредственно в момент
отделения угля от массива, поэтому на вы-
емочных комбайнах подача орошающего
раствора в зону разрушения угля через
систему разводки в шнеках является обяза-
тельной. В проходческих забоях при про-
ведении выработок через массив пласта,
содержащий сероводород, желательно
применение комбайнов типа 1ГПКС и
КСП-32 с подачей орошающей жидкости
«под-зубок» непосредственно в зону раз-
рушения угля. Кроме того, эти комбайны
должны иметь форсунки внешнего ороше-
456
ния, установленные на коллекторе.
При применении комбайнов типа ГПКС
и КСП-32 желательно использовать систе-
мы пневмогидроорошения и эжекционного
орошения, создающие вокруг коронки ис-
полнительного органа сплошную замкну-
тую завесу из тонкодиспергированной во-
ды.
Комплекс оборудования для подачи к
комбайну орошающего раствора должен
включать бак для приготовления раствора
емкостью 2 – 3 м3 или дозирующее устрой-
ство ДСУ-4, насос для создания требуемо-
го напора и подачи, фильтр штрековый для
очистки раствора от механических приме-
сей, забойный водопровод, фильтр ком-
байновый (см. рис. 5).
При применении на выемочном ком-
байне пневмогидроорошения необходимо
обеспечить подачу сжатого воздуха к ком-
байну под давлением 0,3 – 0,5 МПа в коли-
честве 2 – 3 м3/мин. На комбайне должна
быть установлена аппаратура АУПГО для
регулирования давлений и соотношения
сжатого воздуха и воды, смеситель и плот-
ная завеса, работающая на воде под давле-
нием 1,0 – 1,2 МПа, со стороны комбайна
на исходящей струе воздуха. Завеса обес-
печивает улавливание тумана и частиц пы-
ли, предотвращение их распространение
по выработке.
Комплекс оборудования для подачи
орошающего раствора к проходческому
комбайну аналогичен описанному, только
возможно применение менее производи-
тельных насосов.
Эффективность предлагаемого способа
определяется сочетанием двух процессов:
физического – адсорбция жирными кисло-
тами серосодержащих газов, а также хими-
ческого – в составе подмыльного щелока
имеются следующие кислоты:
OHCOONaHCNaOHCOOHHC 235173517 +=+ (4)
стеариновая кислота стеарат натрия
из хозяйственного мыла
OHCOONaHCNaOHCOOHHC 233173317 +=+ (5)
олеиновая кислота олеинат натрия
из туалетного мыла
– связывания их катионами гидроксида
натрия до образования средних солей по
реакциям
OHSNaNaOHSH 222 22 +=+ ; (6)
OHSONaNaOHSO 2322 2 +=+ ; (7)
– процесса гидролиза углекислого на-
трия с образованием щелочной среды (во-
дородный показатель >pH 7, среда ще-
лочная)
32232 22 COHNaOHOHCONa +→+ . (8)
Щелочь, образующаяся при гидролизе
32SONa , также связывает сероводород и
сернистый газ по приведенным выше урав-
нениям (5 и 6):
– хлористый натрий, присутствующий в
растворе не гидролизуется ( ≈pH 7, среда
близка к нейтральной);
– входящие в состав подмыльного ще-
лока 32SONa и NaCl реагируют с серово-
дородом, превращая его в сульфиды
322232 COHSNaSHCONa +=+ ; (9)
HClSNaSHNaCl 22 22 +=+ . (10)
Наряду с нейтрализацией выделяющих-
ся газов описанными выше методами не-
обходимы также усиленное разбавление их
средствами вентиляции, проветривание
очистных забоев таким образом, чтобы на-
457
правление воздушной струи совпадало с
направлением транспортирования угля.
Применение в комплексе перечислен-
ных выше мер приведет к значительному
снижению содержания сероводорода и
сернистого газа в шахтных выработках,
созданию безопасных условий труда гор-
няков, достижению высоких технико-
экономических показателей работы меха-
низированных комплексов в неблагопри-
ятных условиях.
Актуальность этих мероприятий заклю-
чается в том, что они позволяют надежно
снизить содержание серосодержащих газов
при разработке угольных пластов до пре-
дельно допустимой концентрации.
ВЫВОДЫ
Основными источниками серосодер-
жащих газов при подземной разработке
месторождений полезных ископаемых
служат горный массив, включающий пласт
или рудное тело, отбитая и транспорти-
руемая горная масса, выработанное про-
странство и т. д.
К числу угольных пластов, содержащих
сероводород, в Карагандинском бассейне
относятся 6d ,
1716−k , 10k , 12k . При этом
следует отметить, что наличие серы в пла-
стах карагандинской, долинской и тентек-
ской свит не может быть причиной выде-
ления ядовитых серосодержащих газов.
На шахтах Карагандинского бассейна
имеются многочисленные случаи выделе-
ния сероводорода, основные источники ко-
торого – комплексно-механизированные
очистные забои. Какой-либо связи горно-
технических факторов и технологических
параметров с интенсивностью и периодом
выделения сероводорода, очагами серосо-
держащих газов, зоной и площадью их вы-
деления, содержанием ядовитых газов и
т.д. не установлено. Как правило, наблю-
дались случаи внезапного выделения серо-
водорода и полного прекращения после
кратковременного выделения без обнару-
жения каких-либо причин, сопутствующих
этим явлениям. Серосодержащие газы вы-
деляются интенсивно в очистном и подго-
товительном забоях из отбитой и транс-
портируемой горной массы со значитель-
ными колебаниями газовыделения в раз-
личных точках.
Применение известных и новых физико-
химических методов борьбы с серосодер-
жащими газами, основанных на нейтрали-
зации выделяющихся серосодержащих га-
зов, ограничивается возможным образова-
нием вредных остаточных продуктов хими-
ческой реакции. Наиболее эффективные ме-
тоды борьбы – низкотемпературное воздей-
ствие на массив пласта, позволяющее пре-
образовать ядовитые серосодержащие газы
в жидкое или твердое состояние без вред-
ных остаточных продуктов химической ре-
акции, а также применение составов на гли-
цериновой, гидроксидно-глицериновой и
гидроксидно-триэтиленгликолевой основе,
а также подмыльный щелок.
Экспериментальные исследования
скважинного способа закачки хладагента в
условиях шахты «Казахстанская» при вы-
емке пласта 6d в зоне весьма интенсивно-
го выделения сероводорода подтвердили
ожидаемый эффект преобразования при
низкотемпературном воздействии на мас-
сив серосодержащих газов в жидкое или
твердое состояние за счет интенсивного
испарения жидкого хладагента в процессе
нарушения цельности угольного пласта и
его разрушения при отбойке.
Значительный эффект от низкотемпера-
турного метода воздействия на массив дос-
тигается благодаря резкому перепаду тем-
пературы между охлаждаемым массивом и
хладагентом при интенсивном трещинооб-
разовании массива в зоне опорного горно-
го давления.
При разработке угольных пластов в зо-
не серосодержащих газов радиус распро-
странения жидкого азота вокруг скважины
составляет 1,5 – 2,0 м при перепаде темпе-
ратур – 90 ... – 100 ºС. При этом темпера-
тура вокруг скважины – 7 ...– 41 ºС. В об-
работанной хладагентом зоне угольного
458
пласта выделение сероводорода в руднич-
ную атмосферу снижается в 7 – 9 раз, что
свидетельствует о высокой эффективности
данного метода в очистных механизиро-
ванных забоях. Кроме того, при примене-
нии метода низкотемпературного воздей-
ствия отсутствуют остаточные продукты
химической реакции.
Промышленные испытания в очистных
забоях шахты «Казахстанская» подтверди-
ли, что даже в самых тяжелых условиях по
сероводороду технология очистки шахтной
атмосферы распылением водных растворов
на основе глицерина намного превосходит
известные способы борьбы с сероводоро-
дом и, возможно, является единственным
эффективным способом при ожидаемом
газовыделении SH2 от 14 до 100 норм.
В шахтах с меньшим уровнем выделе-
ния сероводорода этот способ по своей
простоте, технологичности и отсутствию
капитальных затрат значительно превосхо-
дит все остальные.
Промышленные испытания нового со-
става для очистки воздуха от сероводорода
в проходческих забоях подтвердили, что
при отработке зоны с аномально высоким
содержанием сероводорода очистка шахт-
ной атмосферы распылением водного рас-
твора глицерина с каустической содой
превосходит известные способы борьбы с
сероводородом.
В результате выполненных исследова-
ний в шахтных и лабораторных условиях
были разработаны эффективные составы
для борьбы с серосодержащими газами,
основанные на их нейтрализации химиче-
скими реагентами: 1) состав для обработки
газоносных горных пород, включающий
водный раствор гидрата окиси щелочного
металла концентрацией 0,1 – 0,2% и три-
этиленгликоля – 0,5 – 1,0%, нейтрализую-
щего и адсорбирующего сероводород в
местах его интенсивного выделения; 2) со-
став, включающий водный раствор глице-
рина концентрацией 0,5 – 3,0% и гидро-
ксида щелочного металла – 0,1 – 0,2%, ад-
сорбирующего и нейтрализующего серо-
содержащие газы; 3) способ очистки шахт-
ной атмосферы от серосодержащих газов,
включающий распыление в зоне выделе-
ния газов водного раствора жирной кисло-
ты (0,5 – 1,0%), едкого натрия (0,1 – 0,3%),
углекислого натрия (0,1 – 1,0%), хлористо-
го натрия (11 – 12%) и воду (88,3 – 85,7%),
улучшающие гигиенические условия труда
горнорабочих за счет физико-химического
воздействия на ядовитые газы.
Разработанные экологически чистые
технологии подавления серосодержащих
газов при подземных горных работах дос-
таточно просты, удобны для практического
применения, экономически эффективны,
обеспечивают чистоту шахтной атмосферы
и окружающей среды, не оказывая вредно-
го влияния на людей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. А.с. 1138516 СССР, кл. Е 21 F 5/06. Способ очистки
шахтной атмосферы от серосодержащих газов
/ К.Н. Адилов, Н.А. Дрижд, А.А. Джакупов, Р.К. Камаров и
др. (СССР). – 1985, Бюл. № 5.
2. А.с. 1199949 СССР, кл. Е 21 F 5/06. Состав для об-
работки газоносных горных пород, содержащих серово-
дород / А.С. Сагинов, С.С. Квон, К.Н. Адилов, Р.К. Камаров
и др. (СССР). – 1985, Бюл. № 47.
3. А.с. 1257231 СССР, кл. Е 21 F 5/00. Способ борьбы с
серосодержащими газами при ведении очистных работ
в угольных шахтах / К.Н. Адилов, С.С. Квон, Р.К. Камаров
и др. – 1986, Бюл. № 34.
4. А.с. 1273598 СССР, кл. Е 21 F 5/06. Состав для очи-
стки шахтной атмосферы от серосодержащих газов
/ К.Н. Адилов, С.С. Баймухаметов, Р.К. Камаров и др. –
1986, Бюл. № 44.
459
5. Инновац. пат. 21194 Российская Федерация, кл.
Е 21 F 5/06. Способ очистки шахтной атмосферы от
серосодержащих газов / К.Н. Адилов, Р.К. Камаров,
П.П. Оленченко и др. – 2009, Бюл. № 5.
6. Физико-химические воздействия на серосодер-
жащие газы при ведении подземных горных работ: мо-
нография / [Дрижд Н.А., Камаров Р.К., Исабек Т.К., Порт-
нов В.С.]. – Караганда: Изд-во КарГТУ, 2013. – 186 с.
ОБ АВТОРАХ
Дрижд Николай Александрович – д.т.н., профессор
кафедры разработки месторождений полезных иско-
паемых, председатель Дисциплинарного совета Кара-
гандинского государственного технического универси-
тета.
Камаров Рымгали Кумашевич – к.т.н., профессор
кафедры разработки месторождений полезных иско-
паемых, заместитель директора Центра инновацион-
ных методов и технологий обучения Карагандинского
государственного технического университета.
Исабек Туяк Копейулы – д.т.н., профессор, заве-
дующий кафедрой разработки месторождений полезных
ископаемых Карагандинского государственного техни-
ческого университета.
Портнов Василий Сергеевич – д.т.н., профессор ка-
федры геофизических методов поисков и разведки ме-
сторождений полезных ископаемых, руководитель
Управления послевузовским образованием Карагандин-
ского государственного технического университета.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-104579 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2415-3435 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:57:46Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Дрижд, Н.А. Камаров, Р.К. Исабек, Т.К. Портнов, В.С. 2016-07-12T13:34:07Z 2016-07-12T13:34:07Z 2014 Технологии подавления серосодержащих газов при ведении горных работ / Н.А. Дрижд, Р.К. Камаров, Т.К. Исабек, В.С. Портнов // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2014. — Т. 8. — С. 447-459. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2415-3435 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104579 622.817.4:547.279 Рассмотрены вопросы обнаружения зон с серосодержащими газами при отработке угольных пластов. Доказаны и обоснованы промышленными испытаниями и внедрением в шахтных условиях технологии подавления серосодержащих газов с применением хладагентов, газопоглощающих и нейтрализующих гидроксидно-глицериновых, гидроксидно-триэтиленгликолевых составов и подмыльных щелоков. Установлены параметры разработанных технологий, области их применения. Розглянуто питання виявлення зон із сірковмісними газами при відробці вугільних пластів. Доведено й обгрунтовано промисловими випробуваннями та впровадженням у шахтних умовах технології подавлення сірковмісних газів із застосуванням холодоагентів, газопоглинальних і нейтралізуючих гідроксидно-гліцеринових, гідроксиднотріетиленгліколевих складів і підмильних щолоків. Установлено параметри розроблених технологій, галузі їх застосування. In article issues about detection of zones with sulfur-containing gases during mining of coal seams are reviewed. Industrial tests and implementations in mine conditions of suppression technology with using sulfur-containing gases refrigerants and neutralizing hydroxide – glycerol, triethylene – hydroxide compounds and lye change are proved and substantiated. Parameters of developed technologies, areas of their application are established. ru УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України Розробка родовищ Охорона праці Технологии подавления серосодержащих газов при ведении горных работ Технології подавлення сірковмісних газів при веденні гірничих робіт Reduction technologies of sulfur-containing gases during mining operations Article published earlier |
| spellingShingle | Технологии подавления серосодержащих газов при ведении горных работ Дрижд, Н.А. Камаров, Р.К. Исабек, Т.К. Портнов, В.С. Охорона праці |
| title | Технологии подавления серосодержащих газов при ведении горных работ |
| title_alt | Технології подавлення сірковмісних газів при веденні гірничих робіт Reduction technologies of sulfur-containing gases during mining operations |
| title_full | Технологии подавления серосодержащих газов при ведении горных работ |
| title_fullStr | Технологии подавления серосодержащих газов при ведении горных работ |
| title_full_unstemmed | Технологии подавления серосодержащих газов при ведении горных работ |
| title_short | Технологии подавления серосодержащих газов при ведении горных работ |
| title_sort | технологии подавления серосодержащих газов при ведении горных работ |
| topic | Охорона праці |
| topic_facet | Охорона праці |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104579 |
| work_keys_str_mv | AT driždna tehnologiipodavleniâserosoderžaŝihgazovprivedeniigornyhrabot AT kamarovrk tehnologiipodavleniâserosoderžaŝihgazovprivedeniigornyhrabot AT isabektk tehnologiipodavleniâserosoderžaŝihgazovprivedeniigornyhrabot AT portnovvs tehnologiipodavleniâserosoderžaŝihgazovprivedeniigornyhrabot AT driždna tehnologíípodavlennâsírkovmísnihgazívprivedennígírničihrobít AT kamarovrk tehnologíípodavlennâsírkovmísnihgazívprivedennígírničihrobít AT isabektk tehnologíípodavlennâsírkovmísnihgazívprivedennígírničihrobít AT portnovvs tehnologíípodavlennâsírkovmísnihgazívprivedennígírničihrobít AT driždna reductiontechnologiesofsulfurcontaininggasesduringminingoperations AT kamarovrk reductiontechnologiesofsulfurcontaininggasesduringminingoperations AT isabektk reductiontechnologiesofsulfurcontaininggasesduringminingoperations AT portnovvs reductiontechnologiesofsulfurcontaininggasesduringminingoperations |