Совершенствование метода отбора проб воздуха для определения относительной газообильности горючих газов в рудничной атмосфере

Проведен анализ применяемых в настоящее время способов отбора проб рудничного воздуха в условиях Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей для последующего исследования хроматографическим способом. В частности, представлены традиционный (в стеклянных емкостях), «капельничный» (среднесуточный пробоотборник) и поршневой (пластиковый шприц) методы отбора проб рудничного воздуха. В работе предложен и испытан новый способ отбора проб рудничного воздуха, содержащего горючие газы, для дальнейшей транспортировки и анализа их концентраций в лабораторных условиях. Основной идеей предлагаемого способа является использование поршневого эффекта пластиковых инъекционных шприцов, используемых в качестве сосудов для отбора и хранения проб воздуха. Установлено время, в течение которого в пластиковых шприцах можно хранить пробы без потери объективности результатов. В частности, установлено что на седьмые сутки погрешность в определении относительной газообильности метана вследствие утечки части метана из шприца не превышает 5%. Это приводит к ошибке определения требуемого количества воздуха на величину приблизительно 9 м3/мин, что значительно ниже типовых погрешностей приборов, применяющихся для измерения скорости воздуха в горных выработках. При этом за аналогичный промежуток времени концентрация водорода в шприце снижается на 50%. В среднем с момента набора пробы до начала проведения исследований в лаборатории проходит не более суток, следовательно, снижение концентрации водорода в шприце составляет не более 5%, а снижение концентрации метана – не более 2%. Полученные в статье выводы позволяют заключить, что предлагаемый метод отбора проб применим при условии хранения проб не более суток. При хранении от 2 до 7 суток данный способ также может быть применим при условии ввода соответствующего поправочного коэффициента при расчете концентрации исследуемого газа (метана или водорода).

Ключевые слова: рудничная вентиляция, относительная газообильность, отбор проб, сосуд для отбора проб, среднесуточный пробоотборник, газовоздушная съемка, рабочая зона, рудничный воздух, газовый хроматограф, концентрация метана.
Как процитировать:

Исаевич А. Г., Стариков А. Н., Мальцев С. В. Совершенствование метода отбора проб воздуха для определения относительной газообильности горючих газов в рудничной атмосфере // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 4. – С. 143–153. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_4_0_143.

 

Благодарности:

Настоящее исследование выполнено при финансовой поддержке УрО РАН в рамках научного проекта № 18-5-5-5, а также в рамках программы ФНИ, тема № 0422-2019-0145-C-01.

Номер: 4
Год: 2021
Номера страниц: 143-153
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.4
DOI: 10.25018/0236_1493_2021_4_0_143
Дата поступления: 07.07.2020
Дата получения рецензии: 02.09.2020
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.03.2021
Информация об авторах:

Исаевич Алексей Геннадиевич1 — канд. техн. наук, зав. сектором, Scopus ID: 56671263900, e-mail: aero_alex@mail.ru,
Стариков Алексей Николаевич1 — инженер, e-mail: vaso4488@gmail.com,
Мальцев Станислав Владимирович1 — инженер, e-mail: stasmalcev32@gmail.com,
1 Горный институт Уральского отделения РАН.

 

Контактное лицо:

Мальцев С.В., e-mail: stasmalcev32@gmail.com.

Список литературы:

1. Джиоева А. К. Алборов Г. Т. Исследование состава рудничного воздуха // Научный альманах. — 2015. — № 12-2 (14). — С. 482—485.

2. Левин Л. Ю. Исаевич А. Г., Семин М. А., Газизуллин Р. Р. Исследование динамики пылевоздушной смеси при проветривании тупиковой выработки в процессе работы комбайновых комплексов // Горный журнал. — 2015. — № 1. — С. 72—75.

3. Cecala A. B., Timko R. J., Pritchard C. J. Controlled recirculation of section air in a Trona Mine / Proceedings of the 4th US Mine Ventilation Symposium; Berkeley, CA, USA, 1988, pp. 253—259.

4. Wang K., Jiang S., Ma X., Zhang W., Hu L., Wu Z., Shao H., Pei X., Wang Y. Abnormal gas emission in coal mines and a method for its dilution using ventilator control // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2016. No 33. Pp. 355—366.

5. Dziurzyński W., Pałka T., Wasilewski S. Modern methods of the assessment of gas hazards in the gob of longwalls with caving / Proceedings of the 16th North American Mine Ventilation Symposium; Colorado School of Mines Golden, Colorado USA. 2017. Pp. 6-9—6-16.

6. Опарина Ю. А. Особенности формирования рудничной атмосферы в горных выработках калийных рудников Верхнекамья // Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горношахтного и нефтепромыслового оборудования. — 2016. — № 1. — С. 188—193.

7. Бутузов Д. М. Компонентный состав свободных газов соляных пород верхнекамского месторождения калийных солей // Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых. — 2016. — № 1. — С. 238—240.

8. Колесов Е. В., Шалимов А. В., Семин М. А. Разработка мероприятий по отводу взрывоопасных газов из выработанного пространства при затоплении калийного рудника // Безопасность труда в промышленности. — 2019. — № 12. — С. 60—65. DOI: 10.24000/0409-2961-2019-12-60-65.

9. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых»: утв. Приказом Ростехнадзора от 21.11.2018 № 599, 2020. — 216 c.

10. Технологический регламент по организации проветривания рудников ПАО «Уралкалий». — Пермь-Березники-Соликамск, 2016. — 124 c.

11. Специальные мероприятия по безопасному ведению горных работ в условиях «газового режима». — Пермь-Березники, 2016.

12. Ступников И. А., Иванов О. В. Анализ организации и методов контроля за газовыделениями при проходке горных выработок на шахтном поле рудника ООО «Еврохимусольский калийный комбинат» // Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горношахтного и нефтепромыслового оборудования. — 2018. — Т. 1. — С. 190—194.

13. Намиот Ю. А. Растворимость газов в воде: справочное пособие. — М.: Недра, 1991. — 167 с.

14. Скочинский А. А., Комаров В. Б. Рудничная вентиляция. — М.: Углетехиздат, 1949. — 443 c.

15. Sobolik S. R., Hadgu T., Rechard R. P., Gaithe K. N. A risk assessment tool for gas migration interactions between wellbores and potash mines in SE new Mexico / Mechanical Behavior of Salt VII-Proceedings of the 7th Conference on the Mechanical Behavior of Salt. 2012. Pp. 263—273.

16. Besnard K., Pokryszka Z. Gases emission monitoring in a post-mining context // Symposium Post mining. 2005. P.N.C.

17. Valoski M. P. Instruments for gas analysis at mine fires/explosions // SME Annual Meeting. 2010. Pp. 10—039.

18. Лаптев В. Н., Исаевич А. Г., Норина Н. В., Южанин А. С., Дудина Е. Н., Ковин К. А., Мальцев С. В., Трушкова Н. А., Газизуллин Р. Р., Стариков А. Н. Патент № 157165 РФ. Устройство для непрерывного отбора газо-воздушной смеси за заданный промежуток времени; заявитель и патентообладатель «ГИ УрО РАН». No 2015111928; заявл. 1.04.15; опубл. 30.10.15, Бюллетень No 32. — 7 с.

19. Gluyas J., Thompson L., Allen D., Benton C., Chadwick P., Clark S., Klinger J., Kudryavtsev V., Lincoln D., Maunder B., Mitchell C., Nolan S., Paling S., Spooner N., Staykov L., Telfer S., Woodward D., Coleman M. Passive, continuous monitoring of carbon dioxide geostorage using muon tomography // Philosophical Transactions of The Royal Society A: Mathematical Physical and Engineering Sciences. 2019. Vol. 377. No 2137. Article 20180059.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.