Технологическая безопасность. Рубрика в журнале - Горные науки и технологии
Влияние сорбционных свойств калийных солей на газовую обстановку в тупиковых горных выработках
Статья научная
Результаты газовоздушных съемок, выполняемых на рудниках Верхнекамского месторождения калийных и магниевых солей, показывают, что объем газообразных примесей, фиксируемый в главных вентиляционных штреках рудника, зачастую значительно меньше, чем в рабочих зонах тупиковых выработок. Феномен снижения газовых примесей по пути движения вентиляционной струи воздуха на калийных рудниках во многих исследованиях связывают не только с разбавлением вредных примесей утечками свежего воздуха с воздухоподающих штреков, но и с нейтрализацией газов за счет их химических реакций с калийным массивом. Результаты исследований, проведенных ранее в лабораторных условиях, показали, что сильвинит (NaCl + KCl) способен поглощать примеси токсичных и горючих газов. На основе результатов лабораторного изучения в рамках настоящей работы проведены исследования в условиях реального рудника, учитывающие динамику газовых примесей в атмосфере горных выработок и фактор разбавления газовых примесей утечками воздуха. В рамках работы выполнены замеры концентрации горючих и токсичных газов на продуктивных пластах разного минерального состава на одном из рудников ВМКМС для оценки влияния свойств калийных солей на газовый баланс в тупиковых выработках большой протяженности. Выполнен анализ степени влияния свойств калийного массива на изменение концентрации горючих и токсичных газов в выработках по пути движения вентиляционной струи воздуха. Анализ отобранных образцов воздуха проводился в лабораторных условиях. Концентрация горючих газов, оксида и диоксида углерода, содержащихся в отобранных образцах воздуха, производилась хроматографическим методом на приборе «ХРОМОС ГХ-1000». Оценена доля влияния нейтрализации газа и разбавления утечками вентиляционного трубопровода на снижение количества горючих и токсичных газов в исходящей из рабочей зоны струе воздуха. В результате проведенных экспериментов установлено, что в протяженных тупиковых камерах пласта АБ (100 м и более) количество газовых примесей снижается по протяженности выработки от тупика к устью. При проведении исследований учтены факторы, способные повлиять на снижение концентрации газа в рабочей зоне.
Бесплатно
Статья научная
Расширение масштабов добычи полезных ископаемых в калийных рудниках столкнулось с проблемой нехватки свежего воздуха, которую невозможно решить при текущей парадигме автономного проветривания. Перспективы связаны с последовательным и рециркуляционным проветриванием, а также концепцией «вентиляции по требованию», требующими детального описания процессов «самоочистки» рудничной атмосферы от пыли. Разрушение горных пород сопровождается выбросом солевых аэрозолей, которые во влажной атмосфере укрупняются и осаждаются на поверхность. Для прогнозирования распространения этих частиц и сопутствующих газов необходимы точные математические модели. В статье рассматриваются закономерности и механизмы влияния относительной влажности воздуха на динамику размера соляной пыли - гигроскопических аэрозольных соляных частиц галита (NaCl) и сильвина (KCl). Описаны взаимодействия при контакте «соляная поверхность - влажный воздух» и рассмотрено современное представление о процессах гистерезиса, а также об этапах растворения и обратной кристаллизации гигроскопических аэрозольных частиц. В связи с принципиальными сложностями использования современного экспериментального электронного оборудования в условиях подземных рудников в анализ вовлечены данные по океаническим аэрозолям того же химического состава. На основе анализа ряда моделей гигроскопического роста океанических аэрозолей проведена их адаптация к условиям атмосферы калийного рудника, что позволило получить усредненные значения фактора гигроскопического роста соляной аэрозоли. Для океанического аэрозоля и соляной пыли рудничной атмосферы наблюдается хорошее соответствие известных данных динамики фактора гигроскопического роста от влажности воздуха. Полученные теоретико-эмпирические данные, характеризующие изменения размера соляных частиц в зависимости от относительной влажности, апробированы в модельных исследованиях с соляным аэрозолем. Для интерпретации и прогнозирования изменений размерного распределения соляных аэрозольных частиц предложено использовать модель Юнга. На примере записи модели Юнга в двойных логарифмических координатах подтверждена эвристическая ценность предложенного подхода. Результаты исследования могут быть применены для расчета процессов формирования пылевой обстановки в каменно-соляных и калийных рудниках.
Бесплатно
