Содержание углекислого газа в рудничной атмосфере не должно превышать: на
рабочих местах и в исходящих струях выемочных участков и тупиковых выработок
— 0,5%, в исходящих струях крыла, горизонта и шахты в целом — 0,75% и при
проведении и восстановлении выработок по завалу— 1 %. Применительно к
выделениям углекислого газа в горные выработки применяют аналогичное
понятие—углекислотообильность выработок, применительно к содержанию его в
пласте — углекислотоносность.
В ряде случаев выделение углекислого газа в шахтах превышает выделение
метана. В настоящее время углекислый газ является преобладающим компонентом
при газовыделении в горные выработки буроугольных шахт Подмосковного
бассейна и антрацитовых шахт Восточного Донбасса. На крупных шахтах
абсолютная углекислотообильность достигает 12 м3/мин и более. Количество
подаваемого в такие шахты воздуха рассчитывают по условию разбавления
углекислого газа до допустимых норм.
На территории Восточного Донбасса углекислотоносность антрацитов составляет
0,5—0,7 м3/т, содержание СО2 в угле меняется от 0,9 до 15,8 %. В
Алмазно-Марьевском районе Донбасса основное количество СО2 приурочено к
зонам разрывных нарушений.
Газы угольных пластов Подмосковного бассейна представлены азотом (36,1—95
6%), углекислым газом (2,8—26,8%) и метаном (0—8,7 %). Накопление газов
происходит в выработанном пространстве. При этом объемная доля СО2 зависит
от времени существования выработанного пространства и количества угля,
оставленного в завале. В атмосфере выработанных пространств содержится
5,8—12,7% углекислого газа, 82,3% азота и 0—7 % метана, Углекислотоносность
углей бассейна составляет 6—7 м3/т.
Угли Подмосковного бассейна обладают высокой окислительной способностью.
Наиболее интенсивно процесс низкотемпературного окисления угля протекает в
выработанном пространстве, где уголь находится в измельченном состоянии, а
высокая-проницаемость обрушенных в выработанном пространстве пород
обеспечивает достаточный свободный доступ кислорода к реагирующей
поверхности угля. Поэтому выработанное пространство шахт является одним из
основных источников выделения в горные выработки газовой смеси с высоким
содержанием углекислого газа. К второстепенным источникам выделения
углекислого газа в шахтах относятся дыхание людей, поступление углекислого
газа с поверхности вместе со свежим воздухом, горение взрывчатых и других
веществ, работа двигателей внутреннего сгорания.
Различают обычные выделения углекислого газа, суфлярные выделения и
внезапные выбросы. В СССР внезапные выбросы СО2 не зафиксированы, тогда как
в других странах (Польше, Франции, Австралии, ГДР) они наблюдались.
Интенсивность выделения углекислого газа зависит от угле-кислотоносности,
газопроницаемости и степени дегазации массива. В шахтах Восточного Донбасса
и Подмосковного бассейна удельное выделение СО2 с момента обнажения
поверхности угля постепенно снижается с 0,05—0,3 до 0,01 м3/(м2-сут).
Давление углекислого газа в пластах Восточного Донбасса на глубине 650 м
достигает 0,7 МПа. Остаточная углекислоте» носность антрацитов составляет от
десятых долей до 7 м3/т.
Выделение углекислого газа из глинистых и песчанистых сланцев Восточного
Донбасса незначительно и составляет в общем газовом балансе 3,6—15,3 и 2—7,1
% соответственно для подготовительных и очистных выработок В Подмосковном
бассейне газовыделение из вмещающих пород незначительно.
Активность источников выделения СО2 в газовом балансе зависит от природных и
технологических факторов. В горные выработки шахт Восточного Донбасса
значительная часть углекислого газа (14,1—52,5%) поступает со свежей струей
воздуха. В лавах выделение СО2 составляет 6,8—21,2% общего объема. Из
выработанного пространства выделяется 18,8—67,6 % С02.
На шахтах Подмосковного бассейна в тупиковых выработках выделяется около 20
% углекислого газа, в подготавливающих сквозных выработках — 5—6%, из старых
выработок и выработанных пространств поступает 50—60 % газа.
Основным способом борьбы с поступлением углекислого газа в выработки
является деятельное проветривание. При выборе способа вентиляции на
углекислотообильных шахтах учитывают порядок отработки шахтного поля,
глубину разработки, депрессию выемочных участках, склонность углей пластов к
самовозгоранию, утечки воздуха через выработанное пространство и
вентиляционные сооружения, интенсивность газо-выделения, места установки
регуляторов воздуха, соотношение аэродинамических сопротивлений
вентиляционных участков шахты, схемы проветривания участков и шахты в целом,
технико-экономическая целесообразность.
Применяют также различные средства и способы управления
углекислотовыделением, которые позволяют регулировать поступление газа в
вентиляционные струи. Их условно делят на две группы: способы, локализующие
углекислый газ в источниках его выделения и, способы, изолирующие источники
выделения. К первой группе относят поглощение газа щелочными растворами или
твердыми адсорбентами, искусственное повышение давления воздуха в периоды
падения атмосферного давления, удаление газа из источника газовыделения на
поверхность. Вторая группа включает покрытие газоотдающих поверхностей
слабопроницаемыми материалами (глина, бетон, пластмассы), сооружение
газопроницаемых перемычек и др.