УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ

УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ

Джулбеков Улмас Валиевич,

студент                      Государственного профессионального образовательного учреждения «Осинниковский политехнический техникум»

г. Осинники

Аннотация: Углекислый газ является наиболее распространенным углеродосодержащим газом в земной коре. Углекислый газ широко распространен в магматических, метаморфических, осадочных породах и подземных водах. Он является основным компонентом вулканических и фумарольных газов. Углекислый газ выделяется в рудничную атмосферу шахт, разрабатывающих угли различной степени метаморфизма.

Условия образования углекислого газа в угольных шахтах

Высокая углекислотообильность угольных шахт при низкой углекислотности углей, вмещающих пород и подземных вод в ряде бассейнов страны свидетельствует о выделении в рудничную атмосферу углекислого газа, образующегося в горных выработках а процессе окисления углей, пород, деревянной крепи, в результате жизнедеятельности современных бактерий, при работе механизмов, горении ламп, ведении буровзрывных работ и дыхании людей. Часть двуокиси углерода привносится в горные выработки вместе с атмосферным воздухом. Весь углекислый газ, образующийся в горных выработках, можно назвать газом технологического происхождения. Он является результатом многочисленных процессов связанных с реакциями окисления. Интенсивность окислительных процессов связана с химической активностью углей и вмещающих пород по отношению к кислороду. Процессы, связанные с окислением древесины, бетона и других веществ, взаимодействующих с кислородом, играют подчиненную роль. Уплотнение пород в выработанном  пространстве приводит к полной изоляции окисляющихся материалов от свежего воздуха. Лишь при просасывании воздуха через выработанное пространство могут быть поступления СО2. Процесс окисления газоносных и дегазированных или негазоносных углей протекает по-разному. Негазоносные и дегазированные угли, сорбционный объем которых сравнительно легко доступен кислороду воздуха, окисляются активнее. Окисление газоносных  углей начинается после прекращения струйного истечения газа. Присутствие в углях метана несколько уменьшает сорбцию кислорода. При большом насыщении угля метаном течение процесса окисления вначале тормозится метаном. По мере дегазации угля начинается его окисление. Такая же картина наблюдается с углями, насыщенными другими газами. Азот уменьшает концентрацию кислорода в порах угля, снижая его химическую активность.  [1]  

Источники выделений углекислого газа

В шахтах при стабильном атмосферном давлении выделяется до 70% двуокиси углерода. В период падения атмосферного давления из выработанного пространства происходит интенсивное выделение в действующие выработки мертвого воздуха, значительная часть которого представлена углекислым газом.

  Выработанное пространство угольных шахт является одним из основных источников выделения углекислого газа в рудничную атмосферу. Это объясняется тем, что в нем накапливаются потерянный в процессе добычи уголь, деревянная крепь и подземные воды. В выработанном пространстве создаются особо благоприятные условия для окисления находящегося в них угля и деревянной крепи. Так как достаточно высокая проницаемость обрушиваемых пород не препятствует доступу кислорода воздуха. А благоприятный температурный режим и высокая влажность воздуха способствуют развитию биологического окисления. Кроме того, водные растворы не редко имеют кислый или щелочной состав и оказывают заметное химическое воздействие на разложение угля и клетчатки древесины. Породы выработанного пространства имеют большую пористость, чем породы ненарушенной структуры. В пустотах и порах пород нарушенной структуры накапливаются продукты окисления угля и древесины. В пустотах и порах пород ненарушенной структуры происходит так же накопление мертвого воздуха, образующегося в следствии поглощения кислорода воздуха углем, породами и деревянной крепью. В связи с высокой газопроницаемостью выработанное пространство хорошо реагирует на изменение атмосферного давления и принимает активное участие в газовом обмене с рудничной атмосферой горных выработок. Формирование выработанного пространства  и накопления в нем газов зависит от системы разработки, порядка отработки, способа управления кровлей, потерь угля, характера вмещающих пород, обводненности и других факторов. Количество угля, находящееся в выработанном пространстве, зависит от потерь угля в кровле и почве пласта, а также от размеров оставляемых целиков.  [2]

Газовыделение из подземных вод

В начальный период эксплуатации углекислотообильность шахт небольшая. В это время основным источником выделения газов в горные выработки являются рудничные воды. Углекислый газ выделяется вследствие уменьшения его растворимости при разгрузке вод от давления в момент и поступления в горные выработки  и в период дегазации при движении по водоотводным сооружениям, вследствие повышения температуры воды и химических реакций. [1]

Борьба с выделением углекислого газа

На углекислотообильных шахтах Кузбасса при выборе способа проветривания учитываются порядок отработки шахтного поля, глубина разработки, депрессия на выемочных участках, склонность угольных пластов к самовозгоранию, абсолютная величина внешних и внутренних утечек воздуха через выработанные пространство и вентиляционные сооружения, интенсивность газовыделения, места установки регуляторов воздуха, соотношение аэродинамических сопротивлений крыльев вентиляционных участков шахты, схемы проветривания участков и шахты в целом, технико-экономическая целесообразность. При этом проветривание глубоких горизонтов (глубиной 300-400м и более), как правило, осуществляется всасывающим способом.

Характерной особенностью проветривания углекислотообильных

шахт является зависимость газовыделения от колебаний статического давления воздуха в горных выработках. Поэтому на шахтах, проветриваемых нагнетательным способом, остановка вентилятора главного проветривания или перевод его на всасываюший режим работы при авариях вызовут усиленное выделение мёртвого воздуха. Если это будет происходить в периоды падения атмосферного давления, то газовая ситуация на шахтах ещё более будет осложняться. С этой точки зрения всасываюший способ проветривания обладает существенным преимуществом.

Основными схемами вентиляции угликислотообильных шахт являются центральная, фланговая и комбинированная.

Основой выбора схемы вентиляции в каждом конкретном случае является устойчивое обеспечение нормальных санитарно-гигиенических условий и технико-экономическая эффективность.

Разработка новых видов технологии угледобычи, предусматриваюших увеличение производительности труда в 2-3 раза по сравнению с традиционными способами, осложняет практическое решение вопросов нормализации шахтной атмосферы. Уровень технологических требований к способам и средствам управления газовыделением возрастает на порядок. В этом направлении ведутся комплексные исследования. [2]

Список использованных источников

1. Соколов Э.М., Качурин Н.М., Углекислый газ в угольных шахтах.-М.:Недра, 1987 год.-142 стр.

2. Васючков Ю.В., Горное дело. – М.: Недра, 1989 год.- 285 стр.