Способ профилактики эндогенных пожаров в выработанном пространстве при разработке крутых пластов угля системами подэтажного обрушения с гидроотбойкой

 

СПОСОБ ПРОФИЛАКТИКИ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПРИ РАЗРАБОТКЕ КРУТЫХ ПЛАСТОВ УГЛЯ СИСТЕМАМИ ПОДЭТАЖНОГО ОБРУШЕНИЯ С 77/77. (//// ////// //// ГИДРООТБОИКОЙ по авт. св. № 972144, отличающийся тем. что, с целью повы1пения э(|1(|1ективности 11ро(|)нлактикп путем обеспечения принудительной циркуляции воздуха и контроля про

1112127 А

3 < 1 l. 2>1 1>;,,00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ юг. 1

"Ф !

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (6I) 972144 (21) 3574132/22-03 (22/ 31.03.83 (46) 07.09.84. Бюл. № 33 (72) Л. П. Белавенцев, 10. И. Донсков, В. А. Скрицкий, А. Я. Камински", А. Д. Соснин, М. Ф. Лебедев, В. М. Колесников и В. С. Вотинцев (71) Восточный научно-исследовя гельский институт по безопасности работ в горной промышленности. (53) 622.82 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССlэ № 972144, кл. Е 21 Г 5/00, 1980 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ПРОФИЛАКТИКИ

ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПРИ РАЗ РАБОТКЕ КРУТЫХ ПЛАСТОВ УГЛЯ СИСТЕМАМИ ПОДЭТАЖНОГО ОБРУ111ЕНИЯ С

ГИДРООТБОГ1К01>1 по явт. св. № 972144, г>тяпка>ощпйс» тем. что, с целью повышения эффективности профилактики путем обеспече ни я и ри их дительнои ци ркуляци и воздуха и контроля профилактики в процессе обраGo t » независимо ог направления и парамет ров утечек воздуха, при подаче жидкости под давлением в выработанном пространстве форм пру>от t.я правленные потоки воздуха через область образования тонкодиспергированной жидкосги путем установки за каждой изолирующей перемычкой со стороны. выработанного пространства эжектируюцц и насадки, соединенной при помощи трубопровода, выведенного за изолирую1пую перемычку со стороны вентиляционной печи, с выработанным пространством вышележашего иодэтяжя, при этом контроли- 9 (руют содержание окиси углерода в указай-ных потоках.

1112127

Изобретение относится к горной и ро мышленности и направлено на снижение эндогенной 1южароопасности Bhl()31)oT3}IIIoI 0 пространства при от1аботке преиму)цественНо кс)утых IIJ23 cToH > I JIB, склонных K c им»возгоранию, < истемами додэ.гажного, сэбрушения с гидроотбойкс)11.

По оснс)иному авт. св. Xо 972144 известен способ профилактики эндогс нных пожаров в выработанном пространстве при разработке крутых пластов угля системами подэтажного обрушения с гидроотбойкой, вкл)оча)ощий возведение изолирующих перемычек на отработанных подэтаж ix, контроль пожароопасности отраоотаннь)х подэтажей и последующую обработку жидкос.тью обрушенных пород в проветрив аемой зоне выработанного простра:1ства, при этом контроль пожароопасности отработанных иодэтажей осуществляют путем измерс ния

1)лагосодержания атмосферы выработаннОго пространства на уровне каждого отработанного -подэтажа, сравнивак>т величины влагосодержания атмосферы контролируемого и нижележащего отработанных подэтажей и при соотношении d;)d„, где d;— влагосодержание атмосферы контрол ируемого пo)lýò3жа; 6)) — влdãoñoäåðæ3ние атмосферы нижележащего отработанного подэтажа, производят дробление и уплот:нение обрушенных пород, а чакже увлажнение атмосферы тонкодиспергированной водой в провез.рираемой зоне контролируемого подэтажа путем подачи за изолируюгцую перемычку жидкости под давлением 111, Однако при применении известного способа возможны случаи, когда изолирующие перемычки не выла)от, а принимают воздух, что затрудняет отбор проб воздуха из вы

pa(ioT3IIIIoI.о пространства и вносит неточ нос и в результаты контрольных измерений

Кроме гси о, низка эффективность обработки изо. ированных участков с малыми скоростями фильтрации воздуха, TdK как образовании IHc H аэрозоль практически не дви>кется по путям фильтрации.

Для улучи)ения объемной обработки обpyIIinIIIni массива нужно увеличить осажление распыленной жидкости из воздушного потока. При использовании способа не было случаев возникновения пожаров в обрабатываемой зоне, прилегающей к скату, однако имелись случаи перепуска пожаров с вышележащего ранее отработашгого горизонта. При проведении выработок нижелажащего блока (печи, подэтажные штреки и т. д.) и с началом очработки этого блока к сильно дефорMèðîванным со стороны вbl работанного пространства межгоризонтному, противопожарному целикам и цел ику вдоль погашенной печи из выработок нового горизонта начинает поступать воздух с бол)шим содержанием кислорода, что приводи I к интенсификации процесса окисления с возникновением очага пожара <: после» дуK)IIII)1,1 перепуском его на нижний горизонт.

Перед началом очистных работ на нижнем горизонте для предупреждения эндс)генного г пожара жела сельпо с)брс)ботать зону контакта указан)1ых целиков и выработанного пространства, чтобы снизить сврбционную способность угля.-Известный способ и этих условиях является недостаточно эффективным )ч )-зa низки х с)соросте)ч лви кения воз,туха н зоне ohp;Idol Ke в т)1>уд)ности контр )л я .

11)ель изобре111)ив — псчвьппение эффективччостн профилактики путем обеспеHi. IIIIIÿ принудительной циркулячч)ч)ч во духа и контроля профилактики в процессе обработки независимо от направления и параметров утечек воздуха.

Поставленная цель дости).ается тем, что при способе профилактики эндогенных пожаров в выработанном пространстве при

20 разработке крутых пластов угля системами подэтажного обрушения с гидроотбойкой при подаче жидкости 1 од давлением в выработанном пространстве формирук>т направленные пот)>ки воздуха через область образования тонкодиспергиронанной жидкости путем установки за каждой изолирую1цей перемычкой со стороны выработанного пространства эжектирующей насадки, соединенной при помощи трубопровода. выве денного за изолирую)цук> перемычку со стоЗо роны вентиляционной печи, с выработанным пространством вышележа)це.о подэтажа, при этом контролируют содержание окиси углерода в указанных потоках.

При возведении перемычек в подэтажных штреках и установки в них сопел для подачи высоконапорной воды последние для ограничения зоны эжектирования оборудуют эжектирующими насадками, патрубки которых выводят за перемычку. Контроль эндогенной пожароопасности выработанного пространства осуществляют по влагосодер>канию воздуха за перемычками на уровне каждого подэтажа и, если обнаруживают повышение влагосодержания в каком-либо из отрабочаннык подэтажей по .равнению с нижележащим, производят обработку его.

Для этого к патрубку эжектирующей насадки в перемычке ча нижней границе подэтажа подключают через перемычку на верхней границе этого же подэтажа атмосферу выработанного пространства и начинают подавать жидкость под давлением. Иод действием разрежения в эжектирующей ))асадке через верхнюю иерем ычку происходит подсос воздуха из выработанного просгранства и принудительная циркуляция воздуха IIQ схеме выработанное пространство— у верхняя перемычка — эжектирующая насадка в нижней перемычке — выработанное пространство, причем на направленность, скорость движения воздуха и качество об.

11 1 2127 работки оказывает бол(лиое влияние и щ)ток сжатого воздуха, выходящий из эжектора, насы!пенный тонко распыленной жидкостью. Создание принудительной циркуляции воздуха в выработан!юм пространстве и повышение скорости переноса аэрозоля позволяет увеличить величину зоны и качество обработки выработанного простра!и тва и обеспечивает надежный контроль хода обработки.

На фиг. 1 показана схема применения способа для обработки проветриваемой зоны выработанного пространства, прилегак)щей к вентиляционной печи; на фиг. 2 — — узел I на фиг. 1; на фиг. 3 — схема применения способа для обработки межгоризонтного целика.

Пример I. Угольный пласт мо!цностью

4,5 м и углом падения 70 разделен на блоки, каждый из которых вскрыт промежуточными квершлагами и 2. ГIодготовка блока осуществлена аккумулирующим 3 и вентиляционным 4 штреками, грузолюдским скатом

5, вентиляционной печью 6 и подэтажными штреками 7. В выемочном блоке всего семь подэтажей высотой 8 — 10 м. Подэтажи I — II I отработаны, выем ка ведется в подэта же I V, остальные подэтажи находятся в стадии подготовки. Отбитый уголь по иодэтажному штреку 7 поступает в пульноспускную печь

8, а затем в аккумулиру!о(ций штрек 3. Отбойка угля ведется с Г!Омощь!о гидромониторов 9 типа ГМДЦ вЂ” Зм или 12ГД, которые питаются от напорной магистрали 10 по трубопроводу диаметром 150 мм.

Давление жидкости у гидромониторов

10 МПа. Изоляция отработанных подэтажей производится путем установки в подэтажных штреках двойных перемычек 11, в которых установлены трубки 12 для подключения приборов и трубопровода и сопла

13, в качестве которых могут быть приняты также насадки (о 16 — 32 мм от гидромониторов ГМДЦ вЂ” Зм. Трубопроводами

14 через задвижку (5 сопла содинены с напорной магистралью 10. За перемычками на каждое сопло 13 установлена эжектирующая насадка 16, патрубок 17 которой выведен через перемычку и подключен через задвижку 18 к трубопроводу 19, соединяющему насадку данной перемычки с трубкой 12 в перемычке выше расположенного подэтажного штрека. В эту же линию включают прибор 20 для газового контроля потока воздуха.

Начало процесса самонагревания угля в каком-либо подэтаже определяется по влагосодержанию атм(,)сферы выработанного пространства путем подключения измерительного прибора 20 к трубке 12. Если в выработанном пространстве давление ниже, чем в выработке, т. е.перемычка принимает, воздух, от открывают задвижку }5 4( кратковременно включают сопло 13 в чижней Ilcðc÷! I÷êc, к эжектир(,foIIL<(1 íil\ алке кото()ОГО полк, I K) Il Ill)l л<з и)

19 IlpOI!(коли Г ИО.)(О(Возд3 ха И Ирои IIIO;III Tся 3;1. (Icpf < Г() Вл <1%и )сти. (1pf) (ко()О(Ги фильтрации Воздуха через Ifpof)cтривасмую зот1т 1 м/м ин I)pc31)I, 1Ви жси и Я аэроз<) ли ло верхнси гранипь) !Ии() 1;!жа. г Тс производится нодсoc Возл3 х;I, составляет 10 мин, ITo

10 !

Впол Н\ . IOC Гil TO I IIO 1. Iß IfpOII313(1 тСТВ(1 з<1меров (известным снос< бом в л;)ином случас контроль произвести неви 331<))I

ГIри обнарл )кении НОВын!Опия 13л;)го(Одержания возл3ха. II каком-.!Нбо иолэтаже например, 111 НО ср f!3II(IIIII() с нижег!ежащи м (I I I I . ч го с видстел ьс Г()ует О ноя ВлеE(fEfI в нем очага самонагрсвания угля, про

25 изволят ирофилактическук) Обработкл дан

Ного нодэтажа. Для этого Вялючают сОПЛо

13. Нзхолян(С(СЯ 3;1 IICpC<111 IKOII 11 13 IIITpCÊC межлу иолэтажам 1 11 и 111, и Открывак)т задвижкъ 18 В трл)оиро!)ол(19, (()(.диняlОщий эжектор z;»ffforo соила с трубкой 12

l3 (1CPC 31Û(I КЕ, На "ОЛЯ И(С !1С1! I3 И!Т Р(!(Е ")1(Ж i V подэтажами 11 и 1. В рс: сльт()тс этого высо. кона нор!(ая Ifoла ироизволит лробленис и уплотнение пород на нижнеи гр;!ницc по 1этажа II и объемное увa;!)Kff(III»-. и.< но вс<й высоте подэтажа. Одновременно ио трубке

12, трубопроводу !9 и патп3бку 17 В эжск30 тор всасывается Воздух с !3(рхиеи границы обрабатываемого по.(этажа 11 11 В выработанном пространст13((!)Орл(ир3стся ВОсхолягций поток воздуха, параметры которого зависят от типа эжсктора, лавления жидкости и характеристики обру!пенных порол.

При известно.(способе скорость фильтрации воздуха по про()стри(3аемо!! зоне пе. ред началом обработки 0.01 — -0,02 м/с, однако с началом обработки за счет уплотнеш(я пород, взаимодействия струи с Воздухом и стекания потоков воды Вниз движсние т)оздуха вверх практически прекращается и

40 даже наблюдаются случаи опрокидывания

45 струи. За 5 мин обработки В выработанное пространство поступает 25 м волы, из которых 8% или 5,6 кг/с переходит во взвешенное состояние, насьццает нижнюю часть обрабатываемой зоны и только после окончания обработки, когда восстанавливаются восходящие потоки воздуха, начинает двигаться вверх с потоком. При этом для выработанного пространствi с диаметррм кусков 0,15 м и пустотностьк) гн 0,3 скорость воздуха 0,007 м/с, т. е. облако I p

424! мин. Б составе облака 30% аэрозоля (d 40 мкм) и 70 /о аэровзвеси (4

40 — 200 мкм). (lя рясстОHllllll 10 (1 о(Г,(НГT при,(;111!1<)11

CI(O(?(?CTH I ", 0 ).?j)oHoË51 (j E I JC j )<. I() /<)

Для определения эффективности пре;.! 3гаемогo снос(эбя принимаются те >к(исходи,ые данные, !то для известного cH<)(0(?B.

:-. )>1(скт(эр HpoliHT со следующими пар-I!Icòрами: отн(эп?ение СГ I(.!IHH камеры и сопла

26,45, отноше!(ие диаметр(н) .?>кектора и с(п!ля 5,(4; давление жидкости (С! Р)3(lя, Объ емный коэфф!(ц)!сит ин>кекции 3,37. Объемы

Пода всIЕМОЙ ЖИДКОСТИ И >f(HДКОС I И, ПС(ЭРХОдяп(ей во взвешенное состояш!е, соотвстстг)сино 5 мз/мин (25 мз) 1 8<)/(, (56 кг)с)

За счет избыточного сддаплснпЯ воздУха, выходящего из эжектора (14,4 ати) на нижней границе подэтажг, и cooTEJCTcT(ICJIIIO разрежения около перемычки на всрxí(lé границе подэта>ка формируется в процессе обработки восходящая струя воздуха, имеющая скорость 0,02 м/с. При этой скорости на расстоянии 10 м аэрозоля ((Г 4 40 мкм) выпадает из воздушного потока 28 /<) или

470 г/с, а яэровзвеси (cj =-- 40- — 200 мкм)

73% или 2860 г/c. Суммарный объем осевшей воды составляет зя пятиминутную обработку 999 кг или 2,49 кг/м обрабатываемого массива.

Таким образом, предлагаемый способ обработки обеспечивает сни>кение скорости фильтрации воздуха после обработки до тех же значении, что Jl известный, однако эффективность его выше за счет того, что по высоте подэтажа оседает воды из потока в(эздуха в 5,12 раза больше при одинаковом расходе воды.

В процессе обрябоэки осуществляется анализ газового состава поступякэщего из выработанного пространства к э>кектору воздуха с целью контроля пожароопасности в более отдаленных участках выработанного пространства и эффективности обработки, что в известном способе исключалось. Способ может также FipH()IBEIHTbcH и при других системах, предусматривающих продвижение очистного забоя по падению, я также для обработки изолированных выработанных пространств, прилегающих к угольным целикам, при решейии вопроса подводя высокОнапо(?НОЙ водьl.

Пример 2. Использование способа для проф нл актической обработки выра бота нных пространств, примыкающих к угольным целнкам.

В(,)(э;)<)0(янно< llf)oi )Игори )0!II пыч Il< лико)1 2,?, 5(010рый чясТH:! !10 Ипll П()Л НОГ1!,Io 0<) .((f 01 Рkl1(0!r 24 c() п(тркно(0 обру(IICIHI51 Ilp!I H!30:(< (3 f): )ОТу ПИЖПСГО гор:(зонта. Опасной Ilo само(30:)горянию угля

5ll3, 151(сТС51 ЗОНЯ <<3 JI(>I Pi!<)OT

Н;! 2 I . fp)!,1(Ãс3!Оп(с) sl Е 1(С 11!к! я Е )(сl I((3 ЭТОЙ

:)оне H!1(:OT<. H ck(0 II?!(кя r; блоке, кроче того, вследствие де<1?ормации oi горного дав Jel?JIH целик 23 обладает повьш(енной воздухопроницаемостыо. Положение усугубляется е!це тем, что увлажн(fll!bi!3 Ilpo отбойке уголь ко времени ня fс)с! ) работ н;1 пер(30<

Hopeç цслнк и F3!!BJI(rllofl(J!c породы в эту зоНУ Н и КОРОТКИЕ СРОКИ !3(ЭЗННК<ПОт 0 !ЯГИ ЭНдогенног0 пожара, котор(!с Iio .",!ер(. отраб?ОГК И И <Э<)ЭТ<1 >НЕЙ И Об f? у I Il(. !! И я ОГТсl ТК я цГ.,1и кя 23 E! JJopo z ilc pcr! кяров.

; Межгоризонтный целик 23 имеет ширину (О- — 15 м. С подэтяжного штрека 25 через целик B выработанное пространство бурят сквя>кипы 26 — 28 ня расстоянии 8 ——

10 м одна OT другой диаметром 150 мч и в !(1!x мстя на Вливают т(э«бки: 29 д.l я Отсося воздуха из выработанного пространства 2!

H (ерметизяторы 30 типа ГТ . Скважину 27 бурят диаметром 400 мм и в ней у(тянавлива!От сопло 31 с a>J(cJ(Topo!I, аналогичным описаш!очу B примере 1, и герметизатор 32.

Трубки 29 подключают к эжектору, а соплок высоконапорной магистрали 33. При подB

28 (если они работают одновременно) или к какой-либо из них. Потоки воздуха переносят аэрозоль по всей длине обрабатываемой зоны. С момента начала обработки замеряют содержание СО в потоке, отсясываемом из выработанного пространства, и контролируют его содержание в течение обработки всей пожароопасной зоны. Обработку

< прекращают при достижении концентрации

СО предельно допустимого значения (0,0001%) .

Б зависимости от величины пожароопасной зоны может быть пробуре((о несколько

I I I )!27 скважин и установлено нескольк() c()II(л ( эжекторами, которые вкл)очак)т(я одноиреМЕННО ИЛИ ПООЧЕР(<Д;(О.

После окончлния обрлбогки fff,f(мк;l угля в нижнем бл(и(с ведется в обычном порядке.

При предла Глемом спосо()(профил акти ки эндогенных пожаров повышается эффективность обработки за счет увеличения в ) рлз количества воды, вы нада кицей из воздушного потока в обрабатываемой зоне. Кроме того, расширяется область применения спосо6а на пожароопасные зоны, которые рань

l1Ic fEc (11)<р лба 11>! >3<1. I ltf:1>. (..Elocot) л1 )жет б1 ITt> нснользо1)лн при рл )личных сисг»млх рлзрлf)()TK Ef El I) E . I <3 х ил,l»ff ffsf 11л <3»Toff, II I) Ef

»б(>(ll(llllf 3(> I (. 51 11<3 1C!Ktff>fff KOEITI)o.ll> ATл)о(ф(ры вырлбог;)иного иI)ocTg);Eнствл не

3()лько 11(р»д Ef(3>f;3!Ioì обрлботки, но и в ход((<е нсзлвнсимо от характера переплдл

Д<3 В.1»EI EEEE 6»3 OCT A IIOIEKEE t)<3()OTbf ) ЧЛСTK A lf ревсрсиро(злния вентиляционной струи.

Положит»льный эффект от использованияя способа злключлется в новы)пении б» зопасности работ шахтеров и снижении убытков, связан ны х с эндогенными пожара ми.

Составитель И. Федяева

Редактор И. Николайчук Техред И. Верес Корректор Л. Пилипенко

Заказ 6057/22 Тираж 426 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород. ул. Проектная, 4