SU972144A1 - Способ профилактики эндогенных пожаров в выработанном пространстве при разработке крутых пластов угл системами подэтажного обрушени с гидроотбойкой - Google Patents

Description

от действующего на 1-2 подэтажа производ т нагнетание растворов антипирогена или заиловочной пульпы 2.

Недостатком данного способа  вл етс  высока  стоимость профилактики, так как необходимо иметь комплекс по подготовке заиловки, пробурить скважины и проложить трубопроводы значительной длины. Кроме того, вследствие высокой проницаемости проветриваемой зоны заиловка будет концентрироватьс  внизу у действующего подэтажа и при подходе забо  может произойти прорыв, веро тность которого возрастает с учетом перепуска пород.

По указанным причинам заиловочные работы в действующих блоках провод тс  только при возникновении эндогенного пожара дл  тущени  его или в конце отработки, когда необходимость их отпадает.

Таким образом, основными недостатками известного способа профилактики  вл етс  высока  стоимость работ и невысока  эффективность вследствие ограничени  объема заиловки из-за опасности прорыва ее.

Цель изобретени  - повышение эффективности профилактики эндогенных пожаров и снижение расходов на профилактику.

Указанна  цель достигаетс  тем, что контроль пожароопасности отработанных подэтажей осуществл ют путем измерени  влагосодержани  атмосферы выработанного пространства на уровне каждого отработанного подэтажа, сравнивают величины влагосодержани  атмосферы контролируемого и нижележащего отработанных подэтажей и при соотнощении dj dj,, где dj - влагосодержание атмосферы контролируемого подэтажа; dH - влагосодержание атмосферы нижележащего отработанного подэтажа, производ т дробление и уплотнение обрущенных пород, а также увлажнение атмосферы тонкодиспергированной водой в проветриваемой зоне контролируемого подэтажа путем подачи за изолирующую перемычку жидкости под давлением.

Исследовани  пожароопасноти при отработке крутых пластов системами подэтажного обрущени  с гидроотбойкой позволили установить,что несмотр  на наличие значительного количества разрущенного угл .основна  часть выработанного пространства не  вл етс  пожароопасной, так как в результате интенсивного обрущени  почвы и кровли происходит быстрое уплотнение обрущенных пород, а вь1сокие скорости подвигани  очистного забо  и больща  влажность воздуха отрицательно вли ют на развитие процесса окислени  угл .

Наиболее благопри тные услови  дл  возникновени  очага эндогенного пожара создаютс  только в проветриваемой зоне, т.е. части выработанного пространства щириной до 8-10 м, прилегающей к целику около вентил ционной печи, имеющей длину , равную суммарной высоте всех отработанных подэтажей. Скорость утечек воздуха по границе действующего и отработанного подэтажей по направлению к вентил ционной печи зачастую превыщает критические пожаробезопасные значени , однако веро тность возникновени  пожара исключаетс , так как высока  влажность воздуха ( 18 г/м) тормозит процесс окислени .

За врем  движени  утечек от очистного забо  до вентил ционной печи происходит выравнивание температуры воздуха и окружающих пород и, вследствие этого, происходит выпадание влаги.

Таким образом, к проветриваемой зоне

0 последнего отработанного подэтажа утечки воздуха приход т с влагосодержанием (d), определ емым температурой окружающих пород ( 12-14°С).

В св зи с,низким аэродинамическим сопротивлением проветриваемой зоны до 70%

пришедних утечек воздуха продолжают двигатьс  по данной зоне, а 30% поступает в пульпопечь и через перемычки в вентил ционную печь. При отсутствии очага самонагревани  в проветриваемой зоне влажность утечек воздуха будет снижатьс , если

по высоте блока температура пород уменьщаетс  или остаетс  посто нной, но температуа утечек воздуха была вьппе.

При возникновении очага самонагревани  в каком-либо из отработанных подэтажей происходит выпаривание влаги из угл  и пород, при этом температура и влагосодержание воздуха d повыщаютс . Изменение влажности измер етс  психрометром, а давление - барометром и микроманометром изолирующую перемычку, в которой

.J устанавливают контрольные трубки дл  подключени  приборов. Дл  повышени  достоверности данных замеры необходимо вести на уровне каждого подэтажа, так как при дальнейшем движении воздуха по подэтажам , где нет самонагревани  угл , влаж5 ность снова уменьшитс . Таким образом, систематический контроль влагосодержани  воздуха по высоте проветриваемой зоны позвол ет установить наличие мест, где начинаетс  самонагревание угл . Как показывают наблюдени  веро тность возникновени 

0 очага самонагревани  угл  по вл етс  в проветриваемой зоне на высоте через 1-2 подэтажа от действующего. Дл  профилактики эндогенного пожара согласно предлагаемому способу в изолирующие перемычки каждого подэтажа встроены поворотные

сопла, подключенные к напорной линии подачи технологической воды к гидромониторам в очистных и подготовительных забо х. При обнаружении по данным наблюдений очага самонагревани  угл  (dj dn) через сопло за перемычку пожароопасного под0 этажа подают в течение определенного проектом времени (5-10 мин) высоконапорную воду. Обрущенные породы в проветриваемой зоне имеют много пустот, а при перепуске их происходит зависание кусков.

Высоконапорные струи в результате пр мого воздействи  и сотр сени  осуществл ют обрущение сводов зависаний, при этом куски породы скапливаютс  на уровне подэтажного штрека и происходит их дробление и уплотнение струей. Размельченна  порода забивает пути фильтрации воздуха, вследствие чего на уровне штрека и ниже его образуетс  плотна  пробка из обрушенных пород, аналогична  по воздухопроницаемости гидравлической закладке. Образование указанных пробок позвол ет в 2-3 снизить объем утечек воздуха через проветриваемую зону, сократить эту зону и снизить скорости фильтраи,ии. При ударе высоконапорной струи в куски породы часть жидкости стекает по падению, увлажн   обрушенный массив, а друга  часть переходит во взвешенное состо ние в виде мельчайших капелек, т. е. происходит увлажнение утечек воздуха тонкодиспергнрованной жидкостью. Исследовани  показывают, что во взвешенное состо ние переходит при давлении 100 атм до жидкости. Увлажненный воздух заполн ет весь объем проветриваемой зоны и происходит объемна  обработка обрушенного массива. Величина пробки зависит от времени подачи высоконапорной струи, давлени  жидкости и физико-механических свойств пород. Одновременно-обработку можно вести в нескольких подэтажах. После окончани  -цикла обработки периодически осуш.естБл ют замеры влагосодержани  и если снова будет установлено, что , где dj - влагосодержание какого-либо из контролируемых отработанных подэтажей; d - влагосодержание нижележащего отработанного подэтажа, провод т профилактическую обработку .данного подэтажа . На чертеже приведена схема обработки блока системой подэтажного обрушени  с гидроотбойкой. Пример. Угольный пласт мощностью 4,5м и углом падени  70° разделен на блоки, каждый из которых вскрыт промежуточными квершлагами 1 и 2. Подготовка блока осуществлена аккумулирующим 3 и вентил ционным 4 щтреками, грузолюдским скатом 5, вентил ционной печью 6 и подэтажными штреками 7. Высота каждого подэтажа 8 прин та 8-10 м. В выемочном блоке всего дес ть подэтажей, из которых с I по VI уже отработаны, отбойка угл  ведетс  в VII подэтаже. Отбитый уголь по штреку 7 поступает в пульпоспускную печь 9, а затем на аккумулирующий щтрек. Отбойка угл  ведетс  с помощью гидромониторов 10 типа ГМ ДЦ-3 м или 12 ГД, которые питаютс  от напорной магистрали 11 по трубопроводу диаметром 150 мм. Давление жидкости у гидромониторов 10,0 МПа. Проветривание очистного забо  осуществл етс  с помощью вентил тора 12 местного проветривани  по трубопроводу 13. Количество подаваемого воздуха по услови м газообильности прин то 90 . Изол ци  отработанных подэтажей производитс  путем установки в подэтажных щтреках двойных перемычек 14, в которых установлены контрольные трубки дл  подключени  приборов и поворотные сопла 15, в качестве которых могут быть прин ты так же насадки 0 16-32 мм от гидромониторов ГМДЦ-3 м. Трубопроводами 16 р 150 мм насадки соедин ютс  с напорной магистралью. Дл  отвода утечек воздуха перемычка в последнем (VI) отработанном подэтаже временно не устанавливаетс . По результатам депрессионной съемки установлено, что из 90 воздуха, посту пившего в забой 52 возвращаетс  по штреку 7 действующего подэтажаУ//, рассеиваетс  по выработанному пространству , а 32 по штреку 7 отработанного подэтажа VI возвращаетс  к вентил ционной печи 6, при этом 20 выходит в вентил ционную печь.а 12 движетс  по проветриваемой зоне А шириной 8-10 м. При давлении воды 10,0 МПа температура возду-ха в очистном забое во врем  работы гидромониторов составл ет 22°С, а влагосодержание - 20 г/кг. Замерами установлено, что на выходе из отработанного последнего подэтажа VI температура утечек воздуха составл ет 16°С, а влагосодержание - г/кг при температуре обрушенных поод 14°С. Одновременно провод тс  замеры влагосодержани  (dj) утечек воздуха на уровне каждого вышележащего отработанного подэтажа с V по I. Влагосодержание определ етс  расчетным путем на основании замеров влажности и давлени  воздуха. На 20-й день отработки результаты замеров составл ли d6 16-5 г/кг, ,5 г/кг, ,8 г/кг, dj 15,2 г/кг, da 14,3 г/кг, di 13,0 г/кг. Эти результаты свидетельствуют о том, что в проветриваемой зоне не происходит нагревани  угл . Некоторое увеличение значени  dg объ сн етс  приближением очистного забо . На 47-й день отработки получены следующие замеры: г/кг, d5 16,5 г/кг, ,0 г/кг, ,2 г/кг, da 15,1 г/кг, d| 13,7 г/кг, что свидетельствует о том, что в проветриваемой зоне отработанного подэтажа II по вилс  очаг самонагревани  угл , в результате чего происходит выпаривание влаги. Профилактическую обработку выработанного пространства производ т через перемычку 14, установленную в подэтажном щтреке подэтажа I. Воду под давлением 10,0 МПа от магистрали 11 по трубопроводу 16 подают в течение 5 мин через насадок 15, при этом расход составит 25 м. При диаметре насадка 16 мм за это врем  высоконапорна  стру  разрушит свод зависани  и произведет дробление обрушенных пород в зоне ее действи  на грубину до 6 м. Таким образом, на уровне верхней границы пожароопасного подэтажа на всю ширину проветриваемой зоны образуетс  участок уплотненных раздробленных пород , обладающий высоким аэродинамическим сопротивлением. Основна  масса введенной воды, разбита  на множество струй,

стекает по обрушенному массиву и создает объемное увлажнение в опасной зоне, чем затормозитс  развитие окислительного процесса . Часть воды в виде мельчайших капель с утечками воздуха поднимаетс  в вышележаш .ие подэтажи и также обеспечивает их объемную обработку.

В результате уплотнени  и дроблени  пород резко повышаетс  аэродинамическое сопротивление выработанного пространствам снижаютс  размеры проветриваемой зоны, о чем свидетельствует сокращение -утечек воздуха через указанную зону до 5 и, соответственно, увеличение объема воздуха , выход ш,его в вентил ционную печь непосредственно из подэтажного штрека последнего отработанного подэтажа. В дальнейшем при отработке блока VII и последующих происходит перепуск обрушенных пород и разрущение образованных пробок, т. е. периодически происходит восстановление проветриваемой зоны. Поэтому после проведени  цикла обработки осуществл ютс  посто нные замеры влагосодержани , и при по влении очага самоокислени  угл  циклы повтор ютс . После обработки всего блока производ т демонтаж оборудовани  и изол цию блока перемычками, возводимыми на промежуточном и вентил ционном квершлагах I и 2. По сравнению с известными способами предлагаемый  вл етс  технологическим , так как не преп тствует ведению других видов работ и основан на использовании оборудовани  и средств, которые имеютс  на участке.

Педлагаемый способ позвол ет сократить расходы на профилактику с 19 до 3,4 коп. на 1 т добываемого угл  за счет сокращени  или исключени  расхода материалов и некоторых видов работ (бурение скважин, создание заиловочного комплекса и т. д.).

Профилактические работы ведутс  не посто нно, а только в зависимости от состо ни  выработанного пространства, т. е. при по влении необходимости, определенной

на основании систематического контрол . Кроме того, повышаетс  эффективность профилактики , так как обработка носит направленный характер, т. е. обрабатываетс  не все выработанное пространство, а только пожароопасные зоны.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 746123, кл. Е 21 F 5/02, 1978.

2.Инструкци  по предупреждению и тушению эндогенных пожаров в шахтах Кузбасса , ВостПИИ. Кемерово, 1978, с. 20- 23 (прототип).

ff

ЭС

l

12