RU2199667C2

RU2199667C2 - Procedure preventing and suppressing endogenous fires in developed space

Info

Publication number: RU2199667C2
Application number: RU2000129321/03A
Authority: RU
Inventors: А.Е. Чуприков; Ю.А. Федченко; В.Б. Попов; В.А. Крылов; чин В.В. М; В.В. Мячин
Priority date: 2000-11-23
Filing date: 2000-11-23
Publication date: 2003-02-27

Abstract

FIELD: mining industry, methods preventing and suppressing endogenous fires occurring in developed part of coal formations. SUBSTANCE: main and deviating holes are drilled into developed space. Insulation belt of bulk material is formed and liquid nitrogen in injected into formed trough. Container with autonomous accumulator of thermal energy in the form of modules of gas generating units is brought through main hole into caved rock of space and into insulation belt. When gas generating units are initiated gasification surges of liquid nitrogen are formed in zone of its accumulation with setting of directional gas and aerosol screen in emergency section. Procedure supposes employment of number of techniques enhancing efficiency of this approach. EFFECT: increased efficiency of suppression of fires thanks to formation of high-power pulses of supply of fire-extinguishing aerosols into zone of formation of gas screen. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам профилактики и подавления эндогенных пожаров, возникающих в отработанной части угольных пластов. The invention relates to mining, and in particular to methods for the prevention and suppression of endogenous fires that occur in the worked out part of coal seams.

Известен способ борьбы с эндогенными пожарами (и устройство для его осуществления), включающий порционную подачу в выработанное пространство инертного газа, чередуя распыление в каждой порции инертного газа порошка, набухающего при взаимодействии с водой, аэрозолей и пара воды (авт. свид. СССР 1645552, кл. Е 21 Р 5/00, 1989). A known method of dealing with endogenous fires (and a device for its implementation), including a batch supply of inert gas to the worked out space, alternating spraying in each batch of inert gas powder that swells when interacting with water, aerosols and water vapor (ed. Certificate of the USSR 1645552, C. E 21 P 5/00, 1989).

Недостаток способа заключается в том, что его осуществление возможно в случае заранее известного локального местоположения притечек воздуха в выработанное пространство из действующего забоя со стороны вентиляционного штрека, когда подходы для производства профилактических работ путем прокладки трубопровода не затруднены, как и выбор технических средств для их выполнения. При этом преимущество приемов импульсной подачи антипирогенов не использовано. The disadvantage of this method is that its implementation is possible in the case of a previously known local location of air leaks into the worked-out space from the active face from the side of the ventilation drift, when approaches for performing preventive work by laying the pipeline are not difficult, as well as the choice of technical means for their implementation. At the same time, the advantage of the pulsed supply of flame retardants has not been used.

Известен способ снижения эндогенной пожароопасности выработанного пространства, включающий подачу порошкового антипирогена с помощью сжатого газа в выработанное пространство против движения утечек путем формирования газовой завесы (авт. свид. СССР 1744270, кл. Е 21 F 5/00, 1990). A known method of reducing the endogenous fire hazard of a worked-out space, comprising supplying a powder flame retardant with compressed gas to a worked-out space against leakage by forming a gas curtain (ed. Certificate of the USSR 1744270, class E 21 F 5/00, 1990).

Недостаток способа заключается в ограниченности подачи объема порошкового антипирогена в зону формирования газовой завесы вследствие ограниченности сечения обсадной трубы скважины, применяемых технологий газификации криогенной жидкости и применяемого технологического оборудования. The disadvantage of this method is the limited supply of the volume of powder flame retardant to the zone of formation of the gas curtain due to the limited cross-section of the casing of the well, the technologies used for gasification of cryogenic fluid and the technological equipment used.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса подавления пожара за счет создания мощных импульсов подачи огнетушащих аэрозолей в зону формирования газово-аэрозольной завесы, увеличения объема обработки выработанного пространства через одну скважину за счет применения новой технологии формирования импульсов газово-аэрозольной завесы при повышенных давлениях, что обеспечивает повышение эффективности использования многоканальной профилактической скважины. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the fire suppression process by creating powerful pulses of the supply of extinguishing aerosols to the zone of formation of the gas-aerosol curtain, increasing the amount of processed space through one well due to the use of new technology of forming the pulses of the gas-aerosol curtain at elevated pressures, which provides an increase the effectiveness of using a multi-channel preventive well.

Это достигается тем, что в способе предупреждения и подавления эндогенных пожаров в выработанном пространстве, включающем подачу через основную скважину с поверхности порошкового антипирогена с помощью сжатого газа в зону формирования газово-аэрозольной завесы выработанного пространства, в зону фронта проникновения пожарных газов путем направленного бурения дополнительно проходят две отклоняющие скважины, затем на подготовительном этапе по основной скважине и в створе с ней отклоняющим скважинам по фронту производят возведение барьерного изолирующего пояса из сыпучего материала, после чего в сторону формирования газово-аэрозольной завесы проходят отклоняющую опережающую скважину, по которой производят нагнетание порошкового антипирогена, затем по основной скважине производят внедрение контейнера с автономным аккумулятором тепловой энергии с последующим насыщением обрушенных пород в зоне барьерного изолирующего пояса жидким азотом, после чего дистанционно путем направленного выпуска тепловой энергии производят импульс массированной газификации жидкого азота в зоне его аккумуляции. В качестве аккумулятора тепловой энергии используют модули газогенерирующих устройств высокого ингибирующего действия. Запуск в действие модулей газогенерирующих устройств производят импульсивно. При этом с каждым импульсом подачи газово-аэрозольной смеси осуществляют подачу индикаторного газа различного состава. Перед насыщением обрушенных пород в зоне барьерного изолирующего пояса жидким азотом породы подвергают увлажнению, а перед выпуском импульса тепловой энергии из аккумулятора по опережающей отклоняющейся скважине в сторону формирования газово-аэрозольной завесы производят импульс подачи перегретого пара. This is achieved by the fact that in the method of preventing and suppressing endogenous fires in the mined-out space, which includes supplying, through the main well, from the surface of the powder flame retardant using compressed gas to the zone of formation of the gas-aerosol curtain of the worked-out space, additionally pass through the direction of penetration of fire gases by directional drilling two deviating wells, then at the preparatory stage, a ba is being erected along the front along the main well and in alignment with the deviating wells along the front a high-pressure insulating belt made of bulk material, after which a deflecting leading well is passed towards the formation of a gas-aerosol curtain, through which a powder flame retardant is injected, then a container with an autonomous heat energy accumulator is introduced along the main well, followed by saturation of the collapsed rocks in the zone of the barrier insulating belt liquid nitrogen, after which a pulse of massive gasification of liquid zota in the zone of its accumulation. Modules of gas generating devices of high inhibitory effect are used as a heat energy accumulator. The launch of the modules of gas generating devices is performed impulsively. At the same time, with each impulse of the gas-aerosol mixture supply, indicator gas of various compositions is supplied. Before saturation of the collapsed rocks in the zone of the barrier insulating belt with liquid nitrogen, the rocks are moistened, and before the pulse of thermal energy from the accumulator is released along the leading deviating well towards the formation of a gas-aerosol curtain, an impulse is applied to supply superheated steam.

Предложенная совокупность отличительных признаков, а именно предварительное формирование в выработанном пространстве аккумуляторов в виде автономного источника тепловой энергии и источника криожидкости, позволяет обеспечить новые технологии импульсного транспортирования газово-аэрозольных композиционных составов в зону формирования газово-аэрозольной завесы на пути движения пожарных газов или подавления очагов эндогенных пожаров. The proposed set of distinctive features, namely the preliminary formation of accumulators in the worked out space in the form of an autonomous source of thermal energy and a source of cryo-liquid, allows us to provide new technologies for the pulsed transportation of gas-aerosol compositions into the zone of formation of the gas-aerosol curtain on the path of movement of fire gases or suppression of foci of endogenous fires.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена технологическая схема осуществления способа. The invention is illustrated in the drawing, which shows the technological scheme of the method.

Схема включает транспортный резервуар 1 жидкого азота, бункер-дозатор 2 порошкового антипирогена, транспортное средство 3 сыпучего материала (цементовоз), аэратор 4 потока профилактических составов, обустройство 5 устья основной обсадной скважины 6 в выработанное пространство 7 угольного пласта, имеющего пожарный участок 8, отклоняющие скважины 9 и 10, соответственно пройденные вдоль фронта движения пожарных газов и ему навстречу, буровую штангу 11 с контейнером 12 автономного аккумулятора тепловой энергии и уплотнителем 13, обеспечивающим перекрытие сечения канала основной скважины 6 (при подаче жидкого азота), барьерный изолирующий пояс 14 из насыпного материала, искусственную мульду 15 (накопитель) накопления (аккумуляции) жидкого азота. The scheme includes a transport tank 1 of liquid nitrogen, a hopper-dispenser 2 of powder flame retardant, a vehicle 3 of bulk material (cement truck), an aerator 4 flow preventive compositions, arrangement 5 of the mouth of the main casing 6 in the mined-out space 7 of the coal seam having a fire section 8, deflecting wells 9 and 10, respectively, passed along the front of the movement of fire gases and towards it, the drill rod 11 with a container 12 of an autonomous heat energy accumulator and a seal 13, providing ekrytie main wellbore section 6 (when applying liquid nitrogen), the barrier insulating zone 14 of the bulk material, artificial trough 15 (accumulator) accumulation (accumulation) of liquid nitrogen.

Технологическая схема работает следующим образом. The technological scheme works as follows.

При отработке самовозгорающегося угля и наличии пожароопасных утечек пожарных газов в действующий очистной забой в выработанном пространстве 7 проходят основную 6 и отклоняющие 9 (две по фронту) скважины, по которым производят формирование барьерного изолирующего пояса 14 путем закачки через аэратор 4 сыпучего материала, например летучей золы. После этого проходят отклоняющую опережающую скважину 10 в сторону формирования газово-аэрозольной завесы, по которой производят вначале подачу порошкового антипирогена для обработки выработанного пространства и аккумуляции антипирогена непосредственно в зоне формирования газово-аэрозольной завесы, затем производят внедрение посредством буровой штанги II по основной скважине 6 контейнера 12 с автономным аккумулятором тепловой энергии в виде модулей газогенерирующих устройств и заполнение образовавшейся мульды перед барьерным изолирующим поясом 14 жидким азотом. При этом часть жидкого азота за счет теплосъема с окружающих пород газифицируется с образованием инертной среды в зоне создания газово-аэрозольной завесы. После захолаживания вмещающих пород часть азота аккумулируется в жидком виде. Для герметизации накопительной мульды в зоне аккумуляции жидкого азота возможен прием предварительного увлажнения вмещающих пород. Для усиления, закрепления и обустройства устья скважины применяют обустройство 5 в виде змеевика, по которому для замораживания устья подают жидкий азот. Для транспортирования газово-аэрозольной завесы навстречу притечек пожарных газов (в зону очага пожара) дистанционно с поверхности производят поочередной запуск модулей газогенерирующих устройств. В результате выпуска тепловой энергии в зону аккумуляции жидкого азота происходит массовый выброс (импульс) газифицированного продукта в зону создания газово-аэрозольной завесы, который на своем пути поднимает во взвешенное состояние порошковый антипироген и транспортирует его в аварийный участок. В целях единовременной подачи большего количества теплоносителя возможен прием подачи по скважинам 6 и 10 перегретого пара. Этот прием обеспечивается использованием передвижной паровой автомобильной установки ППУА-1600/100 с производительностью по пару 1600 кг/ч, максимальной температурой 310^oС и рабочим давлением до 10 МПа.During the development of spontaneous ignition coal and the presence of fire hazardous leaks of fire gases into the working face in the mined space 7, the main 6 and deviating 9 (two along the front) wells pass through which the barrier insulating belt 14 is formed by pumping loose material, for example, fly ash, through the aerator 4 . After that, the deflecting leading well 10 passes towards the formation of a gas-aerosol curtain, through which first a powder flame retardant is supplied to treat the worked-out space and accumulation of the flame retardant directly in the zone of formation of the gas-aerosol curtain, then the container is introduced via a drill rod II along the main well 6 of the container 12 with an autonomous heat energy accumulator in the form of modules of gas generating devices and filling the formed trough in front of the barrier isolate the belt 14 with liquid nitrogen. At the same time, part of liquid nitrogen due to heat removal from surrounding rocks is gasified with the formation of an inert medium in the zone of creation of the gas-aerosol curtain. After cooling the enclosing rocks, part of the nitrogen accumulates in liquid form. To seal the storage trough in the zone of accumulation of liquid nitrogen, preliminary wetting of the host rocks is possible. To strengthen, fix and equip the wellhead, an arrangement 5 is used in the form of a coil, through which liquid nitrogen is supplied to freeze the mouth. To transport the gas-aerosol curtain towards the influx of fire gases (into the zone of the fire source) remotely from the surface, modules of gas-generating devices are alternately launched. As a result of the release of thermal energy into the liquid nitrogen accumulation zone, a gasified product (impulse) masses out into the gas-aerosol curtain creation zone, which in its way raises the powder flame retardant to a suspended state and transports it to the emergency section. In order to supply a larger amount of coolant at a time, it is possible to receive overheated steam through wells 6 and 10. This technique is provided by the use of a mobile steam automobile installation ППУА-1600/100 with a steam capacity of 1600 kg / h, a maximum temperature of 310 ^o С and a working pressure of up to 10 MPa.

С целью обеспечения контроля транспортирования завесы в зону очага пожара с каждым импульсом подачи газово-аэрозольной смеси осуществляют подачу индикаторного газа, при этом состав его изменяют, т.е. каждому импульсу соответствует свой состав (хладон 114B2, гексафторид серы и др.). Возможен прием подачи импульсов аэрозолей цветового состава. Газовый контроль осуществляют по контрольной скважине. In order to ensure control of the transportation of the curtain to the zone of the fire source with each impulse of the gas-aerosol mixture, indicator gas is supplied, and its composition is changed, i.e. Each pulse has its own composition (Freon 114B2, sulfur hexafluoride, etc.). It is possible to receive aerosol pulses of a color composition. Gas control is carried out on a control well.

Применение способа и многоканальной скважины позволит повысить эффективность профилактики, локализации и тушения эндогенных пожаров, обеспечить безопасность горных работ за счет снижения выноса горючих и токсичных материалов в действующие выработки. The application of the method and the multichannel well will increase the effectiveness of the prevention, localization and extinguishing of endogenous fires, ensure the safety of mining operations by reducing the transfer of combustible and toxic materials to existing workings.

Claims

1. A method of preventing and suppressing endogenous fires in a worked-out space, including supplying a powdery flame-retardant through a main well from a surface of a flame retardant gas with compressed gas to a zone of formation of a gas-aerosol curtain of a worked-out space, characterized in that additionally pass into the zone of front penetration of fire gases by directional drilling two deflecting wells, then at the preparatory stage, a barrier is erected along the front of the main well and in alignment with the deflecting wells along the front of an insulating belt of bulk material, after which a deflecting advance well passes through the direction of formation of the gas-aerosol curtain, through which the powder flame retardant is injected, then a container with an autonomous heat energy accumulator is introduced into the main well, followed by saturation of the collapsed rocks in the zone of the barrier insulating belt liquid nitrogen, after which a pulse of massive gasification of liquid nitrogen is produced remotely by the directed release of thermal energy in the area of its accumulation.

2. The method according to claim 1, characterized in that the modules of gas-generating devices of high inhibitory action are used as a thermal energy accumulator.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the launch of the modules of gas generating devices is performed impulsively.

4. The method according to claim 1, or 2, or 3, characterized in that with each impulse of supplying a gas-aerosol mixture, indicator gas of various compositions is supplied.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that before the saturation of the collapsed rocks in the zone of the barrier insulating belt with liquid nitrogen, the rocks are wetted.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that before the release of the thermal energy pulse from the accumulator along the leading deviating well towards the formation of a gas-aerosol curtain, an impulse is supplied for supplying superheated steam.