RU2706985C1 - Method to extinguish rock dumps on surface of coal mines - Google Patents

Method to extinguish rock dumps on surface of coal mines Download PDF

Info

Publication number
RU2706985C1
RU2706985C1 RU2018140121A RU2018140121A RU2706985C1 RU 2706985 C1 RU2706985 C1 RU 2706985C1 RU 2018140121 A RU2018140121 A RU 2018140121A RU 2018140121 A RU2018140121 A RU 2018140121A RU 2706985 C1 RU2706985 C1 RU 2706985C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wells
combustion zone
perimeter
rock
extinguishing
Prior art date
Application number
RU2018140121A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Олегович Версилов
Юрий Иванович Разорёнов
Павел Александрович Патякин
Николай Юльманович Моисеенко
Михаил Павлович Бондарев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский центр "ПолиТехПроект"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский центр "ПолиТехПроект" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью научно-исследовательский центр "ПолиТехПроект"
Priority to RU2018140121A priority Critical patent/RU2706985C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2706985C1 publication Critical patent/RU2706985C1/en

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/04—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for dust or loosely-baled or loosely-piled materials, e.g. in silos, in chimneys
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F5/00—Means or methods for preventing, binding, depositing, or removing dust; Preventing explosions or fires
    • E21F5/18—Impregnating walls, or the like, with liquids for binding dust

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: invention relates to mining and can be used in extinguishing burning rock dumps on the surface of coal mines formed during operations at coal mines and coal-treatment plants. Disclosed is a method of extinguishing rock dumps on the surface of coal mines, involving injection of cooling solutions or suspensions into the combustion zone, increasing their volume by injection of substances sweating when heated. Drilling of wells for injection is carried out along perimeter of combustion zone, which is determined from results of temperature survey, supply of cooling solutions or suspensions and intumescent substances when heated to wells is carried out along its perimeter from the edge of combustion zone to its center in a cyclic manner, and on-site, in process of attenuation of injected sections. Volume of materials swelling during heating is determined proceeding from distance between wells along perimeter of combustion zone and depth of wells as per specified mathematical expression.
EFFECT: increased efficiency of rock excavation extinguishing at preservation of environmental safety due to change of the fire extinguishing procedure taking into account rock properties and distribution of combustion temperature in rocks of rock dump.
1 cl

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при тушении горящих породных отвалов на поверхности угольных шахт, сформированных при ведении работ на угольных шахтах и углеобогатительных фабриках.The invention relates to mining and can be used to extinguish burning rock dumps on the surface of coal mines, formed during operations in coal mines and coal processing plants.

Известен способ тушения породных отвалов путем их перепланирования, при котором применяется удаление или разбрасывание горящего очага (Зборщик М.П., Осокин В.В. Горение пород угольных месторождений и их тушение. Донецк, ДонГТУ, 2000). К недостаткам вышеуказанного способа можно отнести его высокую трудоемкость, сохранение условий для самовозгорания горных пород после перепланирования породного отвала и возможное усилие процесса самовозгорания и горения в связи со снижением плотности, увеличением коэффициента разрыхления переработанных пород.There is a method of extinguishing waste dumps by replanning, which applies the removal or spreading of the burning hearth (Zborshchik MP, Osokin VV Combustion of coal deposits and their extinction. Donetsk, DonSTU, 2000). The disadvantages of the above method include its high complexity, the preservation of the conditions for spontaneous combustion of rocks after replanning of the waste dump and the possible effort of the process of spontaneous combustion and combustion due to a decrease in density, an increase in the coefficient of loosening of processed rocks.

Кроме того, известен способ тушения горной породы на породных отвалах путем инъектирования в нее растворов или суспензий. При этом происходит охлаждение очага жидкостью, осаждение на поверхности обломков горной породы, содержащихся, в жидкости компонентов (известковой суспензии, глины), вытеснение из межкускового пространства горючих газов и паров серы, связывание вредных веществ в новообразования (а.с. 1093824, опубл. в Б.П. №19, 1984).In addition, there is a method of extinguishing rock on rock dumps by injecting solutions or suspensions into it. In this case, the focus is cooled by the liquid, sedimentation of the components of the rock contained in the liquid (lime suspension, clay), displacement of combustible gases and sulfur vapors from the interstitial space, binding of harmful substances into neoplasms (A.S. 1093824, publ. in B.P. No. 19, 1984).

К недостаткам такого способа можно отнести его недостаточно высокую эффективность. Охлаждение породных кусков происходит неповсеместно и после прекращения подачи жидкости происходит их разогрев за счет сохранившегося тепла и продолжающихся физико-химических реакций. Вытеснение из межкускового пространства горючих газов и паров серы не может быть достигнуто в полном объеме, во всех случаях очаги могут быть потушены частично, и после прекращения подачи растворов или суспензий, процесс горения возобновится.The disadvantages of this method include its insufficiently high efficiency. The cooling of the rock pieces is not universal and after the liquid supply is stopped, they are heated due to the retained heat and ongoing physicochemical reactions. The displacement of combustible gases and sulfur vapors from the interstitial space cannot be achieved in full, in all cases the foci can be partially extinguished, and after stopping the supply of solutions or suspensions, the combustion process will resume.

Известен способ тушения породных отвалов на поверхности угольных шахт, Патент РФ№2280766, опубликовано 27.07.2006, МПК E21F 5/00, А62С 3/02, взятый за прототип. Способ тушения породных отвалов на поверхности угольных шахт включает нагнетание в зону горения охлаждающих растворов или суспензий, после нагнетания охлаждающих растворов или суспензий производят увеличение их объема путем инъектирования вспучивающихся при нагревании веществ, объем которых определяют по формулеA known method of extinguishing waste dumps on the surface of coal mines, RF Patent No. 2280766, published July 27, 2006, IPC E21F 5/00, А62С 3/02, taken as a prototype. The method of extinguishing waste dumps on the surface of coal mines involves injecting cooling solutions or suspensions into the combustion zone, after injecting cooling solutions or suspensions, their volume is increased by injecting substances that swell when heated, the volume of which is determined by the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

где К1 - коэффициент, определяющий отношение расширяющего вещества к охлаждающему, изменяющийся в пределах 0,1÷0,5;where K1 - coefficient determining the ratio of the expanding substance to the cooling, varying in the range of 0.1 ÷ 0.5;

V3 - объем зоны тушения породного отвала;V3 - the volume of the quenching zone of the waste dump;

Кр - коэффициент разрыхления материала породного отвала.Кр - coefficient of loosening of material of a material dump.

К недостаткам такого способа можно отнести его низкую эффективность, так как не учитываются свойства всех горных пород, составляющих породный отвал.The disadvantages of this method include its low efficiency, since it does not take into account the properties of all the rocks that make up the waste dump.

Вытеснение из межкускового пространства горючих газов и паров серы не может быть достигнуто в полном объеме, во всех случаях очаги могут быть потушены частично, и после прекращения подачи растворов или суспензий, процесс горения возобновится, в местах неполного проникновения вспучивающихся веществ.The displacement of combustible gases and sulfur vapors from the interstitial space cannot be achieved in full, in all cases the foci can be partially extinguished, and after stopping the supply of solutions or suspensions, the combustion process will resume, in places of incomplete penetration of intumescent substances.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности тушения породных отвалов при сохранении экологической безопасности окружающей среды.The objective of the present invention is to increase the efficiency of extinguishing waste dumps while maintaining environmental safety.

Технический результат-изменение порядка ведения работ при тушении, с учетом свойств горных пород и распределения температуры горения в горных породах составляющих породный отвал.The technical result is a change in the order of work during extinguishing, taking into account the properties of the rocks and the distribution of the combustion temperature in the rocks that make up the waste dump.

Технический результат достигается тем, что способ тушения породных отвалов на поверхности угольных шахт, включающий нагнетание в зону горения охлаждающих растворов или суспензий, увеличение их объема путем инъектирования вспучивающихся при нагревании веществ, причем бурение скважин для инъектирования проводят по периметру зоны горения, которую определяют по результатам температурной съемки, подачу охлаждающих растворов или суспензий и вспучивающихся при нагревании веществ в скважины производят по ее периметру от края зоны горения к ее центру циклично, поконтурно, по мере затухания инъектированных ранее участков, а объем вспучивающихся при нагревании веществ, определяют исходя из расстояния между скважинами по периметру зоны горения и глубиной скважин по формуле:The technical result is achieved by the fact that the method of extinguishing waste dumps on the surface of coal mines, including injecting cooling solutions or suspensions into the combustion zone, increasing their volume by injecting substances that are intumescent when heated, drilling wells for injection is carried out along the perimeter of the combustion zone, which is determined by the results temperature surveys, the supply of cooling solutions or suspensions and substances swelling when heated into the wells is carried out along its perimeter from the edge of the combustion zone its center cyclically pokonturno, as previously injected attenuation sections, and the amount of intumescent material when heated, is determined based on the distance between the wells along the perimeter of the combustion zone and the depth of the wells using the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где К1 - коэффициент, определяющий отношение расширяющего вещества к охлаждающему, изменяющийся в пределах 0,1÷0,5;where K 1 - coefficient determining the ratio of the expanding substance to the cooling, varying in the range of 0.1 ÷ 0.5;

Крi - коэффициент разрыхления материала, составляющего породный отвал в пределах инъектируемого контура;To pi is the coefficient of loosening of the material constituting the waste dump within the injected circuit;

n - количество инъектируемых контуров (циклов выполнения работ по тушению породного отвала);n is the number of injected circuits (cycles of extinguishing the waste dump);

Lпзгi - длина периметра зоны тушения (горения) породного отвала i-го инъектируемого контура;L pzgi is the length of the perimeter of the quenching (burning) zone of the waste dump of the i-th injected circuit;

Figure 00000003
- расстояние между скважинами по периметру зоны горения породного отвала i-го инъектируемого контура;
Figure 00000003
- the distance between the wells along the perimeter of the combustion zone of the rock dump of the i-th injected circuit;

hсквi - глубина скважин i-го инъектируемого контура.h well - the depth of the wells of the i-th injected circuit.

Способ осуществляется следующим образом. По результатам температурной съемки определяют зону горения породного отвала. В первую стадию по периметру зоны горения породного отвала производят закачивание охлаждающих растворов (например, по пробуренным скважинам), которые снижают температуру в очаге горения. Тем самым исключается возможность преждевременного расширения вспучивающихся веществ, которые могут привести к закупориванию подающих магистралей (скважин).The method is as follows. According to the results of temperature shooting, the combustion zone of the waste dump is determined. In the first stage, along the perimeter of the combustion zone of the waste dump, coolants are injected (for example, through drilled wells), which reduce the temperature in the combustion zone. This eliminates the possibility of premature expansion of intumescent substances, which can lead to clogging of the supply lines (wells).

Во вторую стадию производят увеличение объема подаваемого в зону горения породного отвала вещества. Для этого производят инъектирование участка очага возгорания, расположенного по периметру зоны горения, вспучивающимися при нагревании веществами, например измельченным вермикулитом в чистом виде (или в смеси с другими материалами), который при нагревании вспучивается, увеличиваясь в объеме в 20-30 раз. Вспученный материал заполняет имеющиеся пустоты в массиве породного отвала, создает препятствие для движения воздуха, изолирует горящие очаги и препятствует теплообмену между горящими кусками горной породы. Усиление горения очага возгорания приводит к большому вспучиванию вермикулита и усилению тушащего воздействия на очаг. В дальнейшем, по мере затухания инъектированного ранее участка, закачивание охлаждающих растворов и инъектирование участка очага возгорания производят по внутреннему (уменьшенному) периметру зоны горения породного отвала по направлению к центру зоны горения. Технологические параметры цикла тушения (Lпзгi,

Figure 00000003
, hсквi) в пределах i-го контура, определяют в зависимости от температуры породного отвала и коэффициент разрыхления материала, составляющего породный отвал в пределах i-го контура.In the second stage, an increase in the volume of the substance supplied to the combustion zone of the waste dump is produced. To do this, an injection of the site of the fire source, located along the perimeter of the combustion zone, is swollen when heated by substances, for example, crushed vermiculite in its pure form (or in a mixture with other materials), which swells when heated, increasing in volume by 20-30 times. The expanded material fills the existing voids in the rock dump massif, creates an obstacle to the movement of air, isolates burning foci and prevents heat transfer between burning pieces of rock. The increased burning of the source of ignition leads to a large swelling of vermiculite and increased extinguishing effects on the source. In the future, as the previously injected area attenuates, the cooling solutions are injected and the site of the ignition site is injected along the internal (reduced) perimeter of the combustion zone of the waste dump towards the center of the combustion zone. Technological parameters of the quenching cycle (L pzgi ,
Figure 00000003
, h well ) within the i-th contour, determine, depending on the temperature of the rock dump and the coefficient of loosening of the material constituting the rock dump within the i-th circuit.

Объем вспучивающихся при нагревании веществ, инъектируемых в зону (очаг) возгорания, определяют по формулеThe volume of substances intumescent when heated, injected into the zone (focus) of ignition, is determined by the formula

Figure 00000004
Figure 00000004

где К1 - коэффициент, определяющий отношение расширяющего вещества к охлаждающему, изменяющийся в пределах 0,1÷0,5;where K 1 - coefficient determining the ratio of the expanding substance to the cooling, varying in the range of 0.1 ÷ 0.5;

Крi - коэффициент разрыхления материала, составляющего породный отвал в пределах инъектируемого контура;To pi is the coefficient of loosening of the material constituting the waste dump within the injected circuit;

n - количество инъектируемых контуров (циклов выполнения работ по тушению породного отвала);n is the number of injected circuits (cycles of extinguishing the waste dump);

Lпзгi - длина периметра зоны тушения (горения) породного отвала i-гo инъектируемого контура;L pzgi is the length of the perimeter of the quenching (burning) zone of the waste dump of the i-th injected circuit;

Figure 00000005
- расстояние между скважинами по периметру зоны горения породного отвала i-го инъектируемого контура;
Figure 00000005
- the distance between the wells along the perimeter of the combustion zone of the rock dump of the i-th injected circuit;

hсквi - глубина скважин i-го инъектируемого контура.h well - the depth of the wells of the i-th injected circuit.

Claims (8)

Способ тушения породных отвалов на поверхности угольных шахт, включающий нагнетание в зону горения охлаждающих растворов или суспензий, увеличение их объема путем инъектирования вспучивающихся при нагревании веществ, отличающийся тем, что проводят бурение скважин для инъектирования по периметру зоны горения, которую определяют по результатам температурной съемки, нагнетание охлаждающих растворов или суспензий и инъектирование вспучивающихся при нагревании веществ в скважины производят по ее периметру от края зоны горения к ее центру циклично, поконтурно, по мере затухания инъектированных ранее участков, а объем вспучивающихся при нагревании веществ, определяют исходя из расстояния между скважинами по периметру зоны горения и глубиной скважин по формуле:A method of extinguishing waste dumps on the surface of coal mines, including injecting cooling solutions or suspensions into the combustion zone, increasing their volume by injecting intumescent materials when heated, characterized in that wells are drilled for injection along the perimeter of the combustion zone, which is determined by the temperature survey, the injection of cooling solutions or suspensions and the injection of swellable substances when heated into the wells are carried out along its perimeter from the edge of the combustion zone to its center y cyclically pokonturno, as previously injected attenuation sections, and the amount of intumescent material when heated, is determined based on the distance between the wells along the perimeter of the combustion zone and the depth of the wells using the formula:
Figure 00000006
Figure 00000006
 где К1 - коэффициент, определяющий отношение расширяющего вещества к охлаждающему, изменяющийся в пределах 0,1÷0,5;where K 1 - coefficient determining the ratio of the expanding substance to the cooling, varying in the range of 0.1 ÷ 0.5; Крi - коэффициент разрыхления материала, составляющего породный отвал в пределах инъектируемого контура;To pi is the coefficient of loosening of the material constituting the waste dump within the injected circuit; n - количество инъектируемых контуров (циклов выполнения работ по тушению породного отвала);n is the number of injected circuits (cycles of extinguishing the waste dump); Lпзгi - длина периметра зоны тушения (горения) породного отвала i-го инъектируемого контура;L pzgi is the length of the perimeter of the quenching (burning) zone of the waste dump of the i-th injected circuit;
Figure 00000007
- расстояние между скважинами по периметру зоны горения породного отвала i-го инъектируемого контура;
Figure 00000007
- the distance between the wells along the perimeter of the combustion zone of the rock dump of the i-th injected circuit; hсквi - глубина скважин i-го инъектируемого контура.h well - the depth of the wells of the i-th injected circuit.
RU2018140121A 2018-11-13 2018-11-13 Method to extinguish rock dumps on surface of coal mines RU2706985C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018140121A RU2706985C1 (en) 2018-11-13 2018-11-13 Method to extinguish rock dumps on surface of coal mines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018140121A RU2706985C1 (en) 2018-11-13 2018-11-13 Method to extinguish rock dumps on surface of coal mines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2706985C1 true RU2706985C1 (en) 2019-11-21

Family

ID=68653102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018140121A RU2706985C1 (en) 2018-11-13 2018-11-13 Method to extinguish rock dumps on surface of coal mines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2706985C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4270612A (en) * 1976-09-02 1981-06-02 Kisa Tra Ab Method for preventing the spontaneous combustion of stored organic and inorganic substances
SU1093824A1 (en) * 1983-03-24 1984-05-23 Донецкий Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Method of quenching burning dumps
WO2005035698A1 (en) * 2003-10-15 2005-04-21 S.S.P. B.V. Method for treating coal piles, apparatus for applying said method and assembly of apparatus and a coal pile
RU2280766C1 (en) * 2004-11-29 2006-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет" (Новочеркасский политехнический институт) Extinguishment method for waste dumps on coal mine surface
RU2347076C1 (en) * 2007-05-14 2009-02-20 Владимир Васильевич Осокин Method of extinguishing burning waste heaps
US20120205129A1 (en) * 2007-09-25 2012-08-16 Micon Method of Controlling Mine Fires With Polymeric Gel

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4270612A (en) * 1976-09-02 1981-06-02 Kisa Tra Ab Method for preventing the spontaneous combustion of stored organic and inorganic substances
SU1093824A1 (en) * 1983-03-24 1984-05-23 Донецкий Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Method of quenching burning dumps
WO2005035698A1 (en) * 2003-10-15 2005-04-21 S.S.P. B.V. Method for treating coal piles, apparatus for applying said method and assembly of apparatus and a coal pile
RU2280766C1 (en) * 2004-11-29 2006-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет" (Новочеркасский политехнический институт) Extinguishment method for waste dumps on coal mine surface
RU2347076C1 (en) * 2007-05-14 2009-02-20 Владимир Васильевич Осокин Method of extinguishing burning waste heaps
US20120205129A1 (en) * 2007-09-25 2012-08-16 Micon Method of Controlling Mine Fires With Polymeric Gel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Singh Spontaneous heating and fire in coal mines
US3465819A (en) Use of nuclear detonations in producing hydrocarbons from an underground formation
US3303883A (en) Thermal notching technique
RU2706985C1 (en) Method to extinguish rock dumps on surface of coal mines
RU2441160C1 (en) Method for underground mining of coal beds
CN106089171A (en) A kind of utilization burns the method that coal seam auxiliary makes seam exploiting coal bed methane
RU2280766C1 (en) Extinguishment method for waste dumps on coal mine surface
NO162091C (en) PROCEDURE AND PLANT FOR THE EXTRACTION OF OIL BY BURNING IN SITU FROM A SEDIMENTARY FORM.
SK288386B6 (en) Method of disconnecting a monolith from rocky massif with different structure and dividing of the monolith into sections and blocks, particularly in seismically sensitive areas, as well as the dividing of concrete blocks and device for generating gas to use this method
US3167117A (en) Producing oil from an oil-bearing stratum having high directional permeability
RU2087693C1 (en) Method of treating bottom-hole zone of well
RU2282021C2 (en) Method for well bottom zone treatment
RU2449088C2 (en) Method to strengthen landslide-hazardous boards of opencast mines
Hu et al. Gel fire suppressants for controlling underground heating
US4024915A (en) Recovery of viscous oil by unheated air injection, followed by in situ combustion
RU2602094C1 (en) Method of thermal oil production
CA1176973A (en) Process for enlargement of rock fissures
Versilov et al. Increase of efficiency of extinguishing of rock dumps on the surface of coal mines
US2796935A (en) Increasing production rates of gas and oil wells
Jinzhong et al. Combustion front expanding characteristic and risk analysis of THAI process
RU2347071C1 (en) Method of lighting up coal bed
RU2513731C1 (en) Method of dust suppression during blasting works in pits
RU2599121C1 (en) Method of protection from rock bumps and sudden emissions
RU2581071C1 (en) Method for development of hydrocarbon fluid deposits
SU1654592A1 (en) Method for localizing endogenic fires

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201114