Способ изоляции подземных пожаров

 

Использование: борьба с рудничными пожарами в условиях подземной и открытой разработок месторождений твердых горючих ископаемых. Сущность изобретения: изоляцию подземных очагов пожара осуществляют по частям путем создания вокруг активных очагов пожара замкнутых инъекционных завес из газонепроницаемого тампонажного материала. Каждую завесу, формируют поэтапно: вначале в скважины, вскрывающие выявленные газопроводящие каналы, нагнетают в напорном режиме тампонажный раствор до выхода его через трещины и провалы в слое поверхностной засыпки, затем нагнетают тампонажный раствор в скважины, пробуренные на всю глубину разогретого массива. Проектные параметры скважин и режимы нагнетания выбирают с учетом термометрических исследований подземного пожара и негорящих скоплений горной массы в пласте, для чего по результатам этих исследований строят график колебания температур и по ним устанавливают углы наклона плоскостей газопроводящих каналов, в зависимости от которых выбирают параметры тампонажных скважин и режимы нагнетания. Глубину скважин рассчитывают по формуле. 5 ил.

Изобретение относится к горному делу, в частности к тушению рудничных пожаров, и предназначено для борьбы с подземными пожарами на месторождениях твердых горючих ископаемых.

Известен способ борьбы с подземными пожарами угольных пластов, заключающийся в приготовлении глинистой пульпы и ее подаче через заилoвочные скважины в запожаренный массив [1].

Недостатки этого способа заключаются в больших затратах времени и средств, более интенсивных процессах окисления и самовозгорания угля в смежных с подземным пожаром зонах. Просoсы воздуха в очаги пожара через образующиеся провалы и трещины на дневной поверхности при неглубоком залегании пластов или их выходе на поверхность в значительной мере снижают эффективность пожаротушения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ изоляции и тушения подземных пожаров, заключающийся в гидротранспорте заиловочных пульп в очаги пожара через скважины, пробуренные с поверхности, с последующей изоляцией этих очагов от дневной поверхности с помощью землеройных машин [2].

Однако слой поверхностной засыпки не обеспечивает надежной долговременной изоляции пожара без проведения периодических мероприятий по его восстановлению, обусловленных процессами выгорания пласта и сдвижения горных пород, в результате чего сохраняется возможность рецидивов пожара и угроза провалов оборудования в подземные пустоты. Кроме этого, при подаче заиловочной пульпы к очагам пожара большие объемы тампонажного материала теряются по трещинам во вмещающих породах и минуют запожаренные зоны, что дополнительно вызывает широкое обводнение массива в условиях действующей шахты.

Целью изобретения является повышение эффективности пожаротушения и снижение материальных затрат на его осуществление.

Цель достигается тем, что изоляцию подземных очагов пожара, воздействуя на кинетику их горения, осуществляют по частям путем создания вокруг активных очагов пожара замкнутых изоляционных завес из газонепроницаемого тампонажного материала, разобщая таким образом очаги пожара друг от друга и от дневной поверхности. Каждую изоляционную завесу формируют поэтапно: вначале в скважины, вскрывающие выявленные газопроводящие плоскости, нагнетают в напорном режиме тампонажный раствор до его выхода через трещины и провалы в слое поверхностной засыпки, затем нагнетают тампонажный раствор в скважины, пробуренные на всю глубину разогретого массива. При этом проектные параметры скважин и режимы нагнетания выбирают с учетом термометрических исследований подземного пожара. Для этого первоначально путем тепловой съемки поверхности участка пожара устанавливают тепловые фоны активных очагов пожара и негорящих скоплений горной массы в пласте и, фиксируя аномальные колебания температуры, строят график колебания этих температур, по которому устанавливают углы наклона плоскостей газопроводящих каналов, в зависимости от них выбирают глубину бурения тампонажных скважин и режимы нагнетания.

На фиг.1 представлены схема подземного пожара во вскрытом горными работами угольном пласте и модельная зависимость графика температурных колебаний на дневной поверхности от параметров залегания газопроводящих каналов; на фиг.2 - схема определения линий простирания газопроводящих плоскостей по точкам выхода на поверхность тампонажного раствора при напорном нагнетании; на фиг.3 - схема заложения тампонажных и термокаротажных скважин; на фиг.4 - схема формирования изоляционных завес вокруг активных очагов пожара в разрезе; на фиг.5 - схема формирования изоляционных завес вокруг активных очагов пожара в плане.

Осуществляют способ следующим образом.

Сначала производят поверхностную засыпку 1 участка пожара. Затем путем тепловой съемки поверхности участка пожара устанавливают тепловые фоны А и В активных очагов 2 пожара и негорящих скоплений 3 горной массы и фиксируют аномальные колебания температуры. Далее по результатам термометрических исследований строят график 4 колебаний температуры и принимают кривую этих колебаний за параметр, описывающий угол падения плоскостей основных систем газопроводящих каналов 5 (фиг.1).

В пределах участка пожара бурят скважины 6 первой очереди на глубину h₁, до пересечения выявленных газопроводящих плоскостей 5, при этом h₁ = l˙ t g α, где h₁ - глубина скважин 6, м; l - расстояние от центра бурения скважин 6 до ближайшей точки 7 выхода на поверхность газопроводящих каналов 5, м; α - угол наклона плоскостей газопроводящих каналов 5 к горизонтали, град.

Потом производят нагнетание тампонажного раствора в напорном режиме до его выхода на дневную поверхность через трещины или провалы 7 в слое поверхностной засыпки 1.

По точкам выхода тампонажного раствора 8 уточняют линии простирания газопроводящих плоскостей С (фиг.2).

На границах участка 9 пожара бурят куст 10 скважин и путем термокаротажа уточняют распространение подземного пожара по мощности (фиг.3).

Затем осуществляют выбор конструкции, количества, местоположения, глубины и других проектных параметров основных тампонажных скважин 11 (скважин 2-й очереди). Бурят тампонажные скважины 11 на глубину h₂, при этом h₂ ≥ d˙tg α, где h₂ - глубина скважин 2-й очереди; d - расстояние от эпицентра активного очага 2 пожара до ближайшей точки выхода на поверхность газопроводящих каналов, м; α - угол наклона газопроводящих плоскостей к горизонтали, град.

Путем нагнетания тампонажного раствора в скважины 11 формируют вокруг активных очагов 2 пожара замкнутые изоляционные завесы 12, осуществив таким образом полную изоляцию участка подземного пожара по частям.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ПОЖАРОВ, включающий поверхностную засыпку участка пожара, проведение термометрических исследований, последующее бурение скважин с поверхности и подачу через скважины изолирующих материалов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности пожаротушения и снижения материальных затрат на его осуществление, изоляцию подземного пожара осуществляют по частям путем создания вокруг активных очагов пожара замкнутых изоляционных завес, которые формируют поэтапно, причем вначале в скважины, вскрывающие выявленные газопроводящие каналы, нагнетают тампонажный раствор до выхода его через трещины и провалы в слое поверхностной засыпки, а также нагнетают тампонажный раствор в скважины, пробуренные на всю глубину разогретого массива, при этом проектные параметры скважин и режимы нагнетания выбирают с учетом термометрических исследований подземного пожара, для чего путем тепловой съемки поверхности участка пожара устанавливают тепловые фоны активных очагов пожара и негорящих скоплений горной массы в пласте и по графику колебаний температур устанавливают углы наклона плоскостей газопроводящих каналов, а глубину скважин определяют из выражений h₁= l·tgα; h₂≥ dtgα,
где h₁ - глубина скважин первой очереди, м;
h₂ - глубина скважин второй очереди, м;
α - угол наклона газопроводящих плоскостей к горизонтали, град.;
l - расстояние от центра бурения скважин первой очереди до ближайшей точки выхода на поверхность газопроводящих каналов, м;
d - расстояние от эпицентра очага пожара до ближайшей точки выхода на поверхность газопроводящих каналов, м.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5