При разработке калийных месторождений горнорабочие часто рискуют отравиться ядовитыми серосодержащими газами. Чтобы такого не произошло, до начала работы необходимо определить газоносность пород. Основные способы прогнозирования зон скопления опасных газов заключаются в исследовании проб породы в лабораториях, но это занимает слишком много времени. Ученые Пермского Политеха разработали экспресс-метод, который позволяет быстро и точно оценить концентрацию одного из ядовитых газов — сероводорода — непосредственно в горных выработках. Исследование поможет своевременно предпринять защитные меры по обеспечению безопасности горнорабочих.
Разработка Пермского Политеха поможет выявить зоны скопления опасных газов на калийных месторождениях / © Ирина Мельникова, Getty images
Статья опубликована в журнале «Горная промышленность». Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Пермского края в рамках научного проекта. Разработка газоносных калийных пластов сопровождается тем, что в производственную атмосферу выделяются вредные серосодержащие газы, влияющие на здоровье горнорабочих. Отравление ими может привести к головокружению, слабости, тошноте и даже потере сознания.
Определение газоносности породы позволяет оперативно оценить опасную ситуацию. В настоящее время для этого берут пробы газа, отбирают керн (образцы руды) для изучения свободных и микровключенных газов в лаборатории. Такой способ дает достоверные результаты, но занимает много времени – до нескольких дней.
Известно, что до 70-80 процентов газов имеют биохимическое происхождение, то есть газы сформировались за счет разложения органического вещества. Поэтому наличие органики – это главный признак зон повышенного газосодержания. Ученые Пермского Политеха установили взаимосвязь между концентрацией органического углерода, хлористого магния и содержанием сероводорода в породах. Эта зависимость позволяет быстро определить места расположения газонасыщенных зон.
«Физический смысл этой зависимости в том, что с появлением в составе руды вторичных минералов, например, молочно-белого сильвина, кристаллического зернистого галита и лимонно-желтого карналлита, повышается содержание хлористого магния и органического углерода в солях, а значит, растет и содержание сероводорода», – объясняет доктор технических наук, профессор кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых» ПНИПУ Александр Земсков.
На месторождении калийных солей политехники проводили многочисленные отборы проб для выявления содержания органического вещества и измеряли количество сероводорода в породах. Исследования доказали существование связи между ними. На этом основании ученые определяли опасные по выделению газов участки горных пород, что помогло своевременно провести профилактические мероприятия.
«В случае установления зон повышенного газасодержания необходимо, во-первых, обеспечить жесткий контроль за появлением газов в атмосфере выработок. Во-вторых, увеличить подачу свежего воздуха в призабойное пространство выработок и применять специальные устройства для нейтрализации сероводорода. В-третьих, горнорабочие должны заблаговременно быть обеспечены газозащитными респираторами», – рассказывает Александр Земсков.
Экспресс-метод ученых ПНИПУ заключается в отборе проб руды непосредственно в горной выработке и определении газоносности с помощью портативного ручного прибора. В трехлитровую емкость засыпают свежеотбитую измельченную руду, закупоривают крышкой и интенсивно трясут, что способствует выделению газа из соли. С помощью переходника емкость с породой соединяют со специальным газоопределителем либо с заранее отвакуумированной бутылкой с реагентным раствором, который определяет содержание сероводорода.
Полученные таким способ результаты на 95 процентов совпадают с традиционными методами определения газоносности. Но по сравнению с ними процесс занимает всего несколько минут сразу на месте горной выработки.
Предложенная учеными Пермского Политеха технология служит не только для идентификации потенциально опасных зон, но и для профилактики отравлений горнорабочих, связанных с выделением ядовитых газов. Это позволит минимизировать риски для здоровья шахтеров.
