Odplynění - opatření k odstranění nebezpečných koncentrací hořlavých, výbušných a jiných škodlivých plynů v důlních dílech.
Důlní odplynění je soubor opatření zaměřených na těžbu a zachycení metanu uvolněného z různých zdrojů s jeho izolovaným odstraněním na povrch nebo do důlních děl, ve kterých je možné naředění na bezpečné koncentrace. [Manuál odplyňování uhelných dolů 1990 ]
Odplyňovací systém se skládá z vakuové čerpací stanice, plynovodů, vrtů a dále regulačního uzavíracího a zabezpečovacího zařízení včetně ovládacích a řídících nástrojů. Jednotlivé odkazy zahrnuté v systému jsou umístěny na poměrně velkých plochách. Vzdálenost některých vrtů od vakuové čerpací stanice je až 5 km i více. Počet jamek někdy dosahuje 50-60.
Vrty jsou napojeny na místní potrubí pomocí sekcí potrubí, které jsou zase napojeny na hlavní potrubí přepravující směs metanu a vzduchu do vývěv. Průměr vrtných potrubí je 100-150 mm (potrubí menších průměrů se v současnosti používá jen zřídka), průměry místních potrubí 150-250 mm a hlavních 200-400 mm. K zajištění požadovaného výkonu systému se často používají dva hlavní plynovody. Spádová a místní potrubí mají uzavírací ventily a armatury pro odběr vzorků plynu a regulaci teploty, tlaku a průtoku plynné směsi. Místo pro měření parametrů plynné směsi se volí ve směru jejího pohybu za uzavíracími nebo regulačními ventily. Schematický diagram odplyňovacího systému je na obr. 1. Charakteristickými rysy sítí tohoto systému jsou: možnost položení úseků sítě v některých případech na těžko přístupná místa; často nedostatek zdrojů elektrické energie v blízkosti studní a potrubí; časově proměnná struktura sítě, určená rychlostí posunu ploch.
Podle provozních podmínek lze veškerá řídicí a automatizační zařízení rozdělit na podzemní, určená pro provoz v důlních dílech, a povrchová, instalovaná v objektech VNS (vakuové čerpací stanice) a v prostorách generálního důlního dispečera.
Pro první skupinu zařízení, obdobně jako u zařízení a automatizačních zařízení používaných v podzemních podmínkách, jsou provozní podmínky charakterizovány následujícími údaji:
Obr. 1. Schematické schéma odplyňovacího systému dolu: 1-vrty; 2- spádový plynovod; 3-článkový plynovod: 4 - hlavní plynovod; 5-obtokové vedení; 6- svíčka pro uvolňování plynné směsi do atmosféry; 7 - tlakový plynovod; 8 - uzavírací a ovládací zařízení; 9- vakuová čerpací stanice; 10- kotelna (spotřebitel plynové směsi)
relativní vlhkost prostředí do 98 % (při teplotě +35 °С); prostředí je agresivní, výbušné 1. kategorie; rychlost proudění vzduchu při obrábění až 8 m/s; prašnost prostředí obklopujícího podzemní zařízení odplyňovacího systému až 800 mg/cm3.
Pro ovládací a automatizační zařízení umístěná na povrchu jsou provozní podmínky následující: barometrický tlak 840-1070 hPa; pokojová teplota od +10 do +35 °С; relativní vlhkost prostředí do 80 % při teplotě + 25°С; obsah metanu v atmosféře budov VNS do I sv. %. Velký význam pro výběr potřebných prostředků řízení a automatizace odplyňovacích systémů mají informace o provozních režimech jednotlivých článků tohoto systému a především o limitech změny parametrů plynové směsi v potrubích a rozvodech. u ústí vrtu.
Parametry plynné směsi se mohou lišit následovně: zředění v ústí vrtu od 0 do 270 (zřídka až 330) hPa, v místních a hlavních potrubích - od 0 do 530 hPa; relativní vlhkost směsi plynů - až 100% (je možná přítomnost kapkové vlhkosti); obsah metanu ve směsi je od 0 do 100 obj. %; obsah oxidu uhličitého od 0 do 2 obj. %; rychlost proudu plynné směsi v potrubí od 0,5 do 20 m/s; teplota plynné směsi od -5 do + 35 ° C (s výjimkou potrubí, ve kterých je pozorována kapající vlhkost; u takových plynovodů se teplota směsi plynů pohybuje od +5 do + 35 ° C); směs plynů - výbušná, agresivní 1. kategorie.
Plynná směs v injektážním potrubí WPS má prakticky stejné parametry jako směs v podzemním potrubí, s výjimkou tlaku směsi, který překračuje barometrickou hodnotu o 0 až 250 hPa . Pokud je nutné dodávat směs plynů spotřebitelům na značnou vzdálenost, tato hodnota se poněkud zvyšuje.
Vakuové vývěvy (vodní kruh), široce používané v současných odplyňovacích systémech, mají takové vlastnosti, které poskytují maximální účinnost při hodnotě vakua 40-60 % atmosférického tlaku. Při výpočtu odplyňovací sítě se předpokládá, že tato hodnota je 465 hPa.
Z hlediska dynamiky mají důlní odplyňovací systémy velmi heterogenní vlastnosti. Takže například prudká změna vakua v důsledku porušení těsnění studní, poškození plynovodů, zablokování průřezu potrubí vodní zátkou způsobuje poměrně rychlou (od několika sekund do několika minut) změnu koncentrace metanu v blízkosti místa poškození nebo vytvoření vodní zátky. Současně ke změně koncentrace metanu v ústí vrtu během redistribuce hodnot ředění dochází poměrně pomalu. V těchto případech se může trvání přechodného procesu (ve smyslu koncentrace metanu) pohybovat od desítek minut až po několik hodin.
Statické charakteristiky objektů odplyňovacích zařízení, a to i stejnojmenných, jsou různé. Takže například i z vrtů umístěných ve stejné oblasti je dodávána směs s různými koncentracemi metanu . Navíc se tyto charakteristiky mohou v průběhu času výrazně měnit, jak těžební fronta postupuje. Velmi variabilní jsou také charakteristiky potrubí, jejichž konfigurace se v průběhu těžby mění.
1. Pokyny pro odplyňování uhelných dolů. M., 1975.
2. Pravidlo bezpečnosti v uhelných a břidlicových dolech. M., Nedra, 1973.
3. Pokyny pro odplyňování uhelných dolů . Registrováno na Ministerstvu spravedlnosti Ruské federace dne 29. prosince 2011, registrační číslo 22811.