Способ снижения эндогенной пожароопасности угольного массива

(19) (11 1723339 А 1 1)Ю Е 21 Р 5 00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТО МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Ы рному делу, сти при подть использосклонного к етения явля- и профилак"Ч Сд ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Восточный научно-исследовательскийинститут по безопасности работ в горнойпромышленности(56) Авторское свидетельство СССРЬЬ 188440, кл. Е 21 Е 5/00, 1966.Авторское свидетельство СССРЬЬ 1465603, кл, Е 21 Р 5/00, 1988.(54) СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ЗНДОГЕННОИПОЖАРООПАСНОСТИ УГОЛЬНОГО МАССИВА(57) Изобретение относится к гоа именно к технике безопасноземной разработке, и может бывано при выемке пластов угля,самовозгоранию, Целью изобрется повышение эффективност Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при выемке пластов угля, склонного к самовозгоранию.Известен способ предупреждения эндогенных пожаров, заключающийся в том, что массив угля или целики пропитывают через шпуры 0,10-ным раствором полиакрила мида.Однако данный способ имеет низкую эффективность, так как краевая часть массива находится в зоне опорного давления и характеризуется низкой проницаемостью,тики самовозгорания за счет исключения процессов.механодеструкции в краевой части массива и снижения выноса влаги. Сущность способа заключается в том, что в краевую часть угольного массива (КУМ) бурят скважины за границу зоны опорного давления (ОД), герметиэируют и устанавливают в них датчики температуры (ДТ), причем скважины бурят по самой слабой пачке.При деформации угля в результате термодеструкции повышается температура массива, что регистрирует ДТ. Для снижения пожароопасности деформируемой части пласта производят разгрузку КУМ известными способами, в результате чего зона ОД смещается. вглубь массива. Перед разгрузкой часть массива за зоной ОД может быть обработана водным раствором антипирогена. В этом случае при-перемещении волны ОД происходит равномерная пропитка массива за счет перетока раствора, Разгруженная часть массива также может быть пропитана антипирогеном через шпуры. 2 з.п. ф-лы, в 5 ил. При обработке массива большая часть раствора антипирогена уходит в глубь массива или по трещинам гидрораэрыва выходит на поверхность забоя.Известен также способ снижения зндогенной пожароопасности, заключающийся в том, что в краевую часть целиков угля, остающихся в выработанном пространстве, бурят шпуры и заполняют их порошковым антипирогеном, а заем с помощью направленного гидроразрыва производят обрушение пород кровли по контуру целика для снижения прососов воздуха.Недостатком известного способа является невысокая эффективность.В результате проведенных наблюдений и экспериментов установлено, что на инициирование и дальнейшее развитие процесса самоокисления угля существенное влияние оказывают таКие факторц, как величина и динамика опорного давления, действующего на массив, а также характеристика прочностных свойств массива в целом и отдельных пачек,Под действием опорного давления может происходить упругая деформация и раздавливание отдельных пачек угля, при этом вследствие механодеструкции происходит .повышение температуры. Замерами установлено, что в зависимости от интенсивности этого процесса температура может повышаться на величину от долей градуса до 50 - 60 С, в результате чего возникает пожароопасная зона, в которой возрастает активность разрыхленного угля к окислению и происходит вынос влаги.Цель изобретения - повцшение эффективности профилактики самовозгорания путем исключения процессов механодеструкции в краевой части массива и снижения выноса влаги.Поставленная цель достигается тем, что по наиболее слабой пачке в неразгруженный массив бурят шпуры, размещают в них датчики температуры, герметизируют шпуры и контролируют температуру массива, причем при превышении температуры массива над Фоновой производят обработку массива водным раствором антипирогена, а затем производят разгрузку массива прорезанием щели в краевой части пласта,Для обеспечения равномерной пропитки массива антипироген подают в область, находящуюся за зоной опорного давления,Кроме того, дополнительно подают антипироген в массив после его разгрузки,На фиг,1 показана схема, поясняющая применение способа для защиты от самовозгорания угля е краевой части массива, прилегающей к горной выработке; на Фиг.2 - сечение А-А на фиг,1; на фиг.3- схема, поясняющая применение способа для защиты от самовозгорания угля в целике, остающемся, в выработанном пространстве; на фиг.4- сечение Б-Б не фиг,3; на Фиг.5 - сечение В-В на фиг.3.П р и и е р 1, После проходки по пожароопасному пласту выработки 1 в краевой чести массива угля с обеих сторон сформировались зоны 2 опоного давления, характеризующиеся эпюрами 3 (фиг,1 и 2). Зона опорного давления ограничена на фиг.1 содной стороны бортом выработки 1, а с другой - условной линией 4,По результатам исследований в пласте5 выделяют наиболее слабую пачку и по нейиз выработки бурят шпуры 5, длину которыхпринимают не меньше ширины зоны опорного давления. В шпурах устанавливаютдатчики 6 температуры, после чего шпуры10 герметизируют и систематически контролируют показания датчиков. При отсутствиидеформации пачки угля показания датчиковне отличаются от фоновой температуры угляв пласте и профилактическая обработка15 массива не производится. При превышениивеличины опорного давления прочностинаиболее слабой пачки угля начинаютсядеформации, развивается процесс механодеструкции и происходит нагревание угля в20 деформирующейся пачке, Рост температуры находится в прямой зависимости отстепени деформации. Процесс механодеструкции фиксируется при превышении показания датчика температуры над фоновой25 более чем на величину точности измерения,С началом деформации в массиве создаются условия для развития интенсивногопроцесса самоокисления угля и для предупреждения возникновения очага эндогенно 30 го пожара необходимо провестипрофилактическую обработку массива антипирогеном. Обработку пожароопасногоучастка можно провести в пределах эоныопорного давления, однако обработка в35 этих условиях является малоэффективной,так как массив в зоне опорного давленияпрактически не принимает жидкость в режиме фильтрации, а увеличение давления жидкости приводит к гидроразрыву пласта.40 В связи с этим рекомендуется проводить обработку по следующей схеме. На границе зоны опорного давления вблизиусловной линии 4 в шпурах 5 устанавливаютгерметизаторы и через них производят про 45 питку массива за зоной опорного давления,а затем производят разгрузку краевой частимассива прорезанием щели 7, За счет разгрузки зона опооного давления смещаетсяот краевой части вглубь массива на участок,50 ограниченный условно линиями 8 и 9, приэтом новая зона характеризуется эпюрой10, При перемещении волны опорного давления по обработанному участку происходит смыкание трещин и часть жидкости55 выдавливается из ник и движется впереди,что обеспечивает равномерную пропиткумассива, Разгруженная краевая часть пласта может быть обработана через короткиешпуры 11 воднцм раствором антипирогена,причем обработку проводят в режиме филь1723339 9 8 Фиг, 1 трации, так как после разгрузки приемистость массива резко возрастает. Последующая обработка снижает пожароопасность разгруженного массива и, кроме того, защищает новую зону опорного давления от доступа воздуха и выноса влаги,П р и м е р 2. Отработку угольного пласта осуществляют длинными столбами по простиранию с обрушением кровли и оставлением целика в выработанном пространстве (фиг,3-5). В целик 12, расположенный около штрека 13, по самой слабой пачке угля пробуривают шпуры 14, в которые устанавливают герметизаторы и датчики 15 температуры, Зона опорного давления в глубине целика ограничена условной линией 16, а распределение давления в зоне представлено эпюрой 17. При подвигании очистного забоя 18 на угольный массив начинает действовать опорное давление, представленное эпюрой 19, которое как по величине, так и по площади воздействия значительно превосходит опорное давление в бортах штрека 13. В зоне сопряжения очистного забоя со штреком на краевой части целика 12 происходит наложение опорных давлений, в результате чего происходит деформация массива угля, в первую очередь по наиболее слабой пачке, что регистрируется по повышению температуры угля датчиками 15.Для приведения целика в пожаробезопасное состояние через шпуры 14 за границу 16 зоны опорного давления подают раствор антипирогена. После окончания пропитки производят разгрузку краевой части целика путем прорезаиия щели 7 аналогично примеру 1, а затем через короткие шпуры 20 обрабатывают раствором антипи 2 4 5 6 рогена разгруженную часть целика, При подходе очистного забоя 18 на целик воздействует вторая волна давления, впереди которой происходит повторное перераспре деление жидкости. Таким образом, за линией очистного забоя в выработанном пространстве остается обработанный и разгруженный по контуру целик, за счет чего исключается механодеструкция в краевой 10 части, отжим угля и формирование направленного процесса выноса влаги. Формула изобретения 1. Способ снижения эндогенной пожа.5 роопасности угольного массива, включающий бурение шпуров в массив угля и нагнетание антипирогенов в шпуры, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности профилактики самовозго рания путем исключения процессов механодеструкции в краевой части массива и снижения выноса влаги, шпуры бурят в неразгруженный массив по наиболее слабой пачке, размещают в них датчики температу ры, герметизируют шпуры и контролируюттемпературу массива, причем при превы-.шении температуры массива над фоновой производят обработку массива водным рас. твором антипирогена, а затем производят 30 разгрузку массива прорезанием щели в краевой части пласта.2. Способ по п 1, о тли ч а ю щи й с ятем, что, с целью обеспечения равномерной пропитки массива, антипироген падают в 35 область, находящуюся за зоной опорногодавления.3. Способ по п.1, отл и ч а ю щи й с ятем, что дополнительно подают в массив антипироген после его разгрузки.1723339 Фиг. 4Составитель И. ФедяеТехред М,Моргентал иг. едактор А, 0 ректор И, Муска тельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 ои твенн каз 1053 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5