Способ предотвращения взрывов газа в выработанном пространстве очистных забоев угольных шахт

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам профилактики и снижения вероятности взрывов пылегазовоздушной смеси в выработанном пространстве и прилегающих к нему выработках угольных шахт. Техническим результатом является повышение механической прочности изолирующих полос из пены, снижение трудозатрат на возведение изолирующих полос, упрощение операций способа, повышение безопасности ведения горных работ. Для этого способ включает периодическую подачу за механизированную крепь в выработанное пространство пены с образованием изолирующих полос. При этом изолирующие полосы создают из монтажной пены на основе жидкого предполимера с пропеллентом с последующим образованием жесткого пенополиуретана. Причем первичную высоту h заливки монтажной пены принимают равной половине вынимаемой мощности m пласта, а минимальную ширину изолирующей полосы L_п принимают равной вынимаемой мощности m пласта. 1 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам профилактики и снижения вероятности взрывов пылегазовоздушной смеси в выработанном пространстве и прилегающих к нему выработках угольных шахт.

Известен способ предотвращения взрывов газа в выработанном пространстве шахт (патент РФ №2100612, E21F 5/25, опубл. 1997.12.27). Способ включает подачу пены в выработанное пространство. Пену подают ограниченной устойчивости циклично перед посадкой непосредственной кровли до полного заполнения пустот. При этом разлив пены ведут от низа лавы вверх на расстояние длины зоны запенивания, которое определяют из математического выражения. Недостатком данного способа является низкая механическая прочность изолирующих полос из пены.

Известен способ предотвращения взрывов газа в выработанном пространстве очистных забоев угольных шахт, принятый за прототип (патент РФ №2203425, E21F 5/00, опубл. 2003.04.27). Способ заключается в периодической подаче за механизированную крепь в выработанное пространство стабильной пены. За механизированной крепью в выработанном пространстве формируют вдоль лавы изолирующие полосы из стабильной пены. За механизированной крепью в выработанном пространстве формируют вдоль лавы изолирующие полосы из стабильной пены с расстоянием L_шаг между ними, определяемым из математического выражения L_шаг=0,5*L_осн.кр. (м), причем минимальная ширина полос L_п>2m_пл (м), где L_осн.кр. - шаг обрушения основной кровли, м; m_пл - отрабатываемая мощность пласта, м. Недостатком данного способа является низкая механическая прочность изолирующих полос из пены.

Техническим результатом способа является повышение эффективности способа за счет создания изолирующих полос из пены с более высокой механической прочностью.

Технический результат достигается тем, что в способе предотвращения взрывов газа в выработанном пространстве очистных забоев угольных шахт, включающем периодическую подачу за механизированную крепь в выработанное пространство пены с образованием изолирующих полос согласно изобретению изолирующие полосы создают из монтажной пены на основе жидкого предполимера с пропеллентом с последующим образованием жесткого пенополиуретана, причем первичную высоту h заливки монтажной пены принимают равной половине вынимаемой мощности m пласта, а минимальную ширину изолирующей полосы L_п принимают равной вынимаемой мощности m пласта.

Применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволяет повысить механическую прочность изолирующих полос из пены.

Способ предотвращения взрывов газа в выработанном пространстве очистных забоев угольных шахт поясняется чертежом, где:

1 - воздухоподающий штрек;

2 - механизированная крепь;

3 - вентиляционный штрек;

4 - изолирующие полосы из монтажной пены;

5 - выработанное пространство;

6 - органная крепь;

L_п - минимальная ширина изолирующей полосы из монтажной пены;

L_шаг - расстояние между полосами из монтажной пены, равное суточному подвиганию лавы.

Способ предотвращения взрывов газа в выработанном пространстве очистных забоев угольных шахт осуществляют следующим образом, например при отработке угольного пласта длинными очистными забоями с управлением горным давлением полным обрушением пород кровли за крепью при прямоточном проветривании выемочного участка. Отрабатывают угольный пласт с образованием выработанного пространства 5 с установкой органной крепи 6 для поддержания выработок. Воздух подают по воздухоподающему штреку 1, после чего он проходит очистное пространство, ограниченное механизированной крепью 2, и удаляют отработанный воздух с подсвежением вентиляционной струи по вентиляционному штреку 3. В зависимости от суточного подвигания лавы за механизированной крепью 2 возводят изолирующие полосы из монтажной пены на основе жидкого предполимера, вытесняя его с помощью пропеллента (газа-вытеснителя) с образованием в выработанном пространстве 5 изолирующих полос 4 из жесткого пенополиуретана. При заливке монтажной пены на основе жидкого предполимера с пропеллентом после выхода жидкого предполимера из баллона под воздействием влажности воздуха и влаги поверхности (что характерно для угольных шахт, практически всегда имеющих значительные водопритоки) происходит реакция полимеризации (застывания). В конечном счете образуется жесткий пенополиуретан с повышенной механической прочностью (по отношению, например, к стабильным пенам), который обладает свойствами расширения с заполнением всех труднодоступных мест. Монтажные пены в настоящее время широко используются в строительстве и после затвердевания обладают механической прочностью и другими свойствами. Например, монтажная пена IZOFLEX обладает следующими свойствами: время затвердевания 12 часов, прочность на разрыв - 0,1 МПа, сцепляемость - 0,1 МПа, термоустойчивость -50-+130°, класс огнеопасности - самогасящаяся. Температура использования - от +5 до +30°С. Плотность полученной пены около 18 кг/м³. 0,75 л свободно распространяющейся пены IZOFLEX образует около 45 л пены. Таким образом, исходя из приведенных основных свойств монтажной пены видна возможность ее эффективного применения в подземном пространстве, так как в угольных шахтах практически всегда имеется повышенная влажность, способствующая быстрому твердению вытесненного пропеллентом жидкого предполимера. Высокая термоустойчивость и свойства самогашения повысят безопасность ведения работ. За счет получения пены непосредственно в выработанном пространстве 5 значительно упрощаются операции способа и сокращаются трудозатраты на возведение изолирующих полос 4 из монтажной пены. Помимо простоты применения монтажная пена обладает свойствами расширения, наиболее эффективно проявляющимися в свободном и влажном выработанном пространстве 5 угольных шахт. Поэтому высоту h подачи пены принимают равной половине вынимаемой мощности m угольного пласта, так как монтажные пены на основе жидкого предполимера обладают относительно одинаковой способностью увеличивать объем в среднем в два раза. Свойства увеличения объема залитой монтажной пены будут способствовать более эффективной изоляции выработанного пространства 5 от очистного, что повышает безопасность отработки угольного пласта. За счет свойств твердения монтажной пены и образования после этого жесткого пенополиуретана ширина полосы L_п может быть принята равной вынимаемой мощности m пласта. Это позволит снизить объемы подачи жидкого пенополиуретана с пропеллентом. Расстояние L_шаг между изолирующими полосами 4 принимают равным суточному подвиганию лавы. Это обеспечивает изоляцию выработанного пространства 5 от рабочего с практически полным отделением очистного пространства от газов, например метана, выделяющихся из только что отработанной части угольного массива. Также периодическое заполнение пеной выработанного пространства 5 за крепью в пределах мощности свободного пространства за крепью в пределах вынутого пласта угля обеспечивает заполнение пеной пустот между кусками обрушивающейся кровли. Для создания изолирующих полос могут быть использованы профессиональные и непрофессиональные монтажные пены фирм Chemlux, Domos, Formula, Krass, Panafix, Бартонс, Макрофлекс и т.д. При работах, связанных с возведением изолирующих полос 4 из монтажной пены, рабочие должны пользоваться средствами индивидуальной защиты, по меньшей мере резиновыми перчатками для исключения контакта пены с руками. Для исключения прилипания монтажной пены к механизированной крепи 2 со стороны выработанного пространства 5 возможно закрепление на внешней стороне механизированной крепи полиэтиленовой или полипропиленовой пленки, так как монтажная пена обладает по отношению к ним наименьшей адгезией.

В результате осуществления операций способа значительно снижаются утечки воздуха в выработанное пространство 5 за счет создания изолирующих полос 4 из жесткого пенополиуретана, обладающего более высокой механической прочностью, чем обычные пены, и повышается безопасность ведения работ, связанных с добычей угля.

Применение предлагаемого способа предотвращения взрывов газа в выработанном пространстве очистных забоев угольных шахт обеспечивает следующие преимущества:

- повышение механической прочности изолирующих полос из пены;

- снижение трудозатрат на возведение изолирующих полос;

- упрощение операций способа;

- повышение безопасности ведения горных работ.

Способ предотвращения взрывов газа в выработанном пространстве очистных забоев угольных шахт, включающий периодическую подачу за механизированную крепь в выработанное пространство пены с образованием изолирующих полос, отличающийся тем, что изолирующие полосы создают из монтажной пены на основе жидкого предполимера с пропеллентом с последующим образованием жесткого пенополиуретана, причем первичную высоту h заливки монтажной пены принимают равной половине вынимаемой мощности m пласта, а минимальную ширину изолирующей полосы L_п принимают равной вынимаемой мощности m пласта.