Универсальное устройство для профилактики и тушения подземных пожаров через скважину

 

Использование: для предупреждения и тушения подземных пожаров в шахтах. Сущность изобретения: устройство содержит эжектор 1, теплообменную камеру 2 и камеру смешения пульпы с пенообразователем. Пульпа подается по пульпопроводу через патрубок 16 и задвижки в крестовину 15, из которой часть ее направляется через патрубок 21 к следующей скважине, а другая в камеру смешения 19, где происходит смешивание пульпы с пенообразователем. Жидкий азот через тангенциально закрепленный патрубок 4 подается в лабиринтный канал 5, где он интенсивно испаряется и в виде парогазовой смеси внедряется в поток пульпы, вытекающей из эжектора 1. Отверстия 8 ориентированы на пристенный участок обсадной трубы. Выходящие из них под давлением струи инертного газа образуют на начальном участке скважины газовую смазку, облегчающую вспенивание пульпы и уменьшающую гидродинамическое сопротивление потоку пульпы. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предупреждения и тушения подземных пожаров в шахтах.

Известно устройство для вспенивания глинистой пульпы, включающее эжектор, снабженный гильзой с калиброванным отверстием и диспергатором компонентов смеси [1] .

Недостаток устройства в низкой эффективности смешивания компонентов смеси на начальном участке трубопровода, обусловленной тем, что подача сжатого газа и пенообразователя осуществляется по единичным обособленным каналам, что не способствует равномерному распределению компонентов в потоке пульпы. Поэтому на коротких скважинах пульпа недостаточно вспенивается, нестабильна и неоднородна по структуре.

Известно также устройство для профилактики и тушения подземных пожаров, включающее теплообменную камеру жидкого азота с теплообменными ребрами на внешней поверхности, камеру смешивания пульпы с пенообразователем и эжектор, расположенный внутри теплообменной камеры [2] .

Недостаток известного устройства - в малопроизводительности работы теплообменной камеры вследствие незначительной площади ее теплообменной поверхности, что приводит к недостаточной газификации жидкого азота и снижению эффективности вспенивания пульпы.

Цель изобретения - повышение эффективности приготовления инертных суспензий за счет интенсификации процессов газификации и смешивания компонентов смеси.

Поставленная цель достигается тем, что в универсальном устройстве для профилактики и тушения подземных пожаров через скважину в теплообменной камере выполнен лабиринтный канал, образованный теплообменными ребрами, часть которых закреплена на внутренней боковой поверхности корпуса теплообменной камеры, а другая - на внешней поверхности корпуса эжектора. При этом патрубок подвода жидкого азота размещен в верхней части теплообменной камеры тангенциально ее корпусу, а по торцу днища теплообменной камеры выполнен кольцевой ряд отверстий, ориентированных на пристеночный участок обсадной трубы скважины.

Предложенная совокупность отличительных признаков позволяет обеспечить положительный эффект. За счет интенсификации смешивания компонентов смеси уже на начальном участке скважины образуется достаточно устойчивая вспененная суспензия. Это дает возможность эффективно тушить подземные пожары и через короткие скважины.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства для профилактики и тушения подземных пожаров; на фиг. 2 - технологическая схема его применения.

Устройство содержит эжектор 1, размещенный внутри теплообменной камеры 2, выполненной с внешним оребрением 3, и тангенциально закрепленными в верхней части патрубком 4 подвода жидкого азота. В теплообменной камере 2 выполнен лабиринтный канал 5, образованный ребрами 6 и 7, закрепленными соответственно на корпусе эжектора 1 и внутренней поверхности теплообменной камеры 2, по торцу днища которой расположен кольцевой ряд отверстий 8. В корпусе эжектора 1 выполнены также отверстия 9. Эжектор 1 снабжен на выходе гильзой 10 с калиброванным отверстием 11, к которой посредством стержней-пилонов 12 прикреплен диспергатор 13, выполненный в виде конуса с перфорацией. При этом между гильзой 10 и диспергатором 13 образованы выпускные окна 14. На вход эжектора 1 установлена распределительная крестовина 15, снабженная патрубками 16 и 17 подвода пульпы и пенообразователя. Патрубок 17 сообщен с кольцевым распылителем 18, выполненным по внутреннему периметру трубчатого канала 19, который является смесительной камерой. На крестовине 15 установлен манометр 20 и выполнен дополнительный патрубок 21 для подключения к следующей скважине (не показана). Технологическая схема применения устройства включает пульпопровод 22, задвижки 23, обсадную трубу 24 скважины 25, монтажную камеру 26, предохранительный полок 27 и крепежные растяжки 28 с анкерами 29.

Универсальное устройство работает следующим образом.

При подготовке профилактического узла (включающего групповые скважины для долговременного обслуживания нескольких подземных объектов) с поверхности в горную выработку бурится скважина 25. При оформлении скважины на ее устье устраивается монтажная камера 26, в которой размещается эжектор 1 с теплообменной камерой 2, и подводятся соответствующие трубопроводы для подачи компонентов смеси. Обсадная труба 24 герметизируется известными в практике приемами и дополнительно через конфузорный переходник 30 раскрепляется во вмещающие устья породы посредством растяжек 28 и анкеров 29. Все оборудование в монтажной камере 26 покрывается смазкой. После этого сама камера в зависимости от характера насыпного грунта может быть заполнена каким-либо известным герметиком (не показан) и перекрывается полком 27. Пульпа подается по пульпопроводу 22. Через патрубок 16 и задвижки 23 она поступает в крестовину 15, из которой часть ее направляется в трубчатый канал 19 смесительной камеры, а другая часть через патрубок 21 к следующей скважине. В канале 19 происходит смешивание пульпы с пенообразователем, который внедряется в нее из кольцевого распылителя 18. Жидкий азот через тангенциально закрепленный патрубок 4 подается в лабиринтный канал 5, где он интенсивно испаряется и в виде парогазовой смеси, втекает в поток пульпы через отверстия 8 и 9. При этом отверстия 8 ориентированы на пристенный участок обсадной трубы 24. Выходящие из них под давлением струи инертного газа образуют на начальном участке скважины 25 газовую смазку, что уменьшает гидродинамическое сопротивление потоку пульпы и облегчает ее вспенивание.

Предлагаемое изобретение позволяет интенсифицировать процесс смешивания компонентов, обеспечить снижение энергоемкости процесса и гидравлического сопротивления начального участка скважины. Повышение эффективности процесса приготовления вспененных профилактических суспензий дает возможность получать устойчивую вспененную суспензию уже на начальном участке скважины, что очень важно при необходимости использовать короткие скважины. (56) Авторское свидетельство СССР N 951898, кл. В 21 F 5/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР N 1167929, кл. В 21 F 5/00, 1984.

Формула изобретения

УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ И ТУШЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ПОЖАРОВ ЧЕРЕЗ СКВАЖИНУ, включающее эжектор, имеющий гильзу с калиброванным отверстием и диспергатором компонентов смеси, теплообменную камеру жидкого азота с теплообменными ребрами на внешней поверхности и камеру смешения пульпы с пенообразователем, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности приготовления инертных суспензий за счет интенсификации процессов газификации и смешивания компонентов смеси, оно снабжено дополнительными теплообменными ребрами, причем в теплообменной камере выполнен лабиринтный канал, образованный дополнительными теплообменными ребрами, одна часть которых закреплена на внутренней боковой поверхности корпуса теплообменной камеры, а другая - на внешней поверхности корпуса эжектора, при этом патрубок подвода жидкого азота размещен в верхней части теплообменной камеры тангенциально ее корпусу, а по торцу днища теплообменной камеры выполнен кольцевой ряд отверстий, ориентированных на пристеночный участок обсадной трубы скважины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3