Способ обнаружения подземных пожаров

 

Использование: борьба с подземными пожарами. Сущность изобретения: в приповерхностном слое над пластом периодически измеряют концентрацию гелия. Начало процесса самовозгорания устанавливают по устойчивому повышению концентрации гелия. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при борьбе с подземными пожарами.

Известен способ обнаружения подземных пожаров, включающий контроль за содержанием в рудничной атмосфере ароматических веществ, например этилмеркаптана, предварительно закладываемых в ампулах в выработанном пространстве [1].

Недостатками способа являются трудоемкость закладки капсул в выработанное пространство и низкая вероятность зарождения очага в объеме угля, содержащем такую капсулу.

Известен также способ обнаружения подземных пожаров, включающий контроль за содержанием в рудничной атмосфере радона [2].

Недостатком данного способа является его низкая эффективность из-за большой плотности радона, что затрудняет его транспортирование от очага до горных выработок или поверхности шихты, где можно обнаружить этот индикатор.

Целью изобретения является повышение эффективности обнаружения подземных пожаров.

Указанная цель достигается тем, что в способе обнаружения, включающем определение содержания индикаторных газов в поступающем из выработанного пространства воздухе, в качестве индикаторного газа используют гелий, периодически измеряя его концентрацию, а начало процесса самовозгорания устанавливают по устойчивому повышению его содержания.

Существенными отличиями предлагаемого способа являются использование гелия для обнаружения подземных пожаров, периодический контроль за изменением концентрации гелия и установление начала процесса самовозгорания по устойчивому повышению его концентрации.

Содержащиеся в угле и породах радиоактивные элементы испускают при распаде альфа-частицы. Из-за небольшого пути пробега (доли миллиметра) эти частицы остаются в кристаллической решетке угля и пород. Захватывая электроны, эти частицы образуют атомы гелия. За счет молекулярной диффузии этот гелий перемещается к поверхности кусков угля и породы, где сорбируется или поступает в воздух.

Повышение температуры угля и породы, происходящее при самовозгорании угля, вызывает повышение концентрации гелия в воздухе. Этому способствует несколько механизмов. Во-первых, испарение влаги с поверхности угля при нагревании приводит к интенсивному выносу гелия с поверхности в воздух. Во-вторых, увеличение коэффициента молекулярной диффузии гелия с ростом температуры также способствует интенсификации выноса атомов гелия из кристаллической решетки к поверхности. В-третьих, отщепление от угля летучих углеводородных соединений и растрескивание угля при повышении температуры вызывает дополнительный вынос гелия из кристаллической решетки угля и породы.

За счет подвижности и инертности гелий быстро переносится конвективными потоками в горные выработки или в приповерхностный слой, где можно зафиксировать повышение его концентрации. Устойчивое повышение содержания гелия в исходящем из выработанного пространства воздухе свидетельствует о процессе самовозгорания угля.

На чертеже показана принципиальная схема реализации предложенного способа.

Схема включает угольный пласт 1 с очагом самовозгорания 2, горную выработку 3, приповерхностный слой 4 и прибор 5 для определения концентрации гелия в воздухе.

Способ реализуется следующим образом.

При отработке склонного к самовозгоранию угольного пласта 1 в горных выработках 3 и приповерхностном слое 4 проводят периодическое измерение концентрации гелия в воздухе прибором 5, например хроматографом ЛХМ. Устойчивое повышение концентрации гелия в воздухе свидетельствует о наличии очага самовозгорания 2 в выработанном пространстве.

Применение предложенного способа позволяет обнаружить самовозгорание на ранних стадиях развития за счет большей подвижности гелия, что сокращает затраты на тушение и повышает безопасность горных работ.

Формула изобретения

СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ПОЖАРОВ, включающий определение содержания индикаторных газов в поступающем из выработанного пространства воздухе, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обнаружения пожара, в качестве индикаторного газа используют гелий, периодически измеряя его концентрацию, при этом начало процесса самовозгорания устанавливают по устойчивому повышению его концентрации.

РИСУНКИ

Рисунок 1