Способ профилактики эндогенных пожаров в выработанном пространстве при разработке крутых пластов угля системами подэтажного обрушения с гидроотбойкой

".ФСОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХРЕСПУБЛИК 1112127 А 3(я) 1:1: 5,иг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ ъ а.1гОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г юеей(71) Восточный научно-исследовя гельскийинститут по безопасности работ в горнойпромышленности(56) 1. Авторское свидетельство ССС 1 э972144, кл. Е 21 Е 5/00, 1980 (ггрототип).(54) (57) СПОСОБ ПРОФИЛАКТИКИ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПРИ РАЗРАБОТКЕ КРУТЫХ ПЛАСТОВ УГЛЯ СИСТЕМАМИ ПОДЭТАЖНОГО ОБРУ 111 Е 11 ИЯ С ГИДРООТБОПКОР 1 по двт. св.972144, гэт,ггпгающггйс;г тем, что, с целью попыпения эффективности профилактики путем обеспе. геия Григгъдггтел 0 цггркуляции воздуха и контроля профилактики в процессе обработки независимо ог направления и парамет ров утечек возхххчг, при подаче жидкости гол;г;гв,геггггехг в выработанном пространстве формиругот ггяпрдвленцые потоки воздукя через об.гясть обрязовация тонкодиспер- гировдцной жилкосги путем установки за кяжлой изолируюшсй перемычкой со сторо ны. выработанного пространства эжектируюшс й цасалкц, соелиггеггггой при помощи трубопроводд, выведеггцого за изолируюгцую перемычку со стороны вентиляционной печи, с вырдботдццым пространством вы.шележашего полэтяжд, при этом контроли груют содержание окиси углерода в указаггцых потоках.Изобретение относится к горной про мышленности и направлено ня сцижЬцце эндогенцой цожяроопясости выработанного пространства при отработке преимунественно крутых пластов угля, склонных к самовозгоранию,истемами Подэгажцого, обрушения с гцдроотбойкой.По оснсиному явт. св. Мо 972144 известен способ профилактики эцдогенцых пожя.ров в выработанном пространстве цри рззряботке крутых пластов угля системами подэта жного обрушения с гндроотбой кой, включяюгццй возведение изолируощих перемычек нз отработанных подэтажях, контроль пожароопасности отработацньх подэтажей и последующую обработку жидко.стью обрушенных пород в проветриваемой зоне выработанного пространства, при этом контроль пожароопасности отработанных ыодэтажей осуществляют путем измерс ния Глагосодержация атмосферы выработан.нОго пространства на уровне каждого от.работанного . подэтажа, сравнивакт величины влагосодержяция атмосферы контролируемого и нижележащего отработанных подэтажей и при соотношении 0)г 1, глс д; - влагосодержацие атмосферы контрол ируемого подэтзжа; 6 - влагосодержание атмосферы нижележащего отработанного подэтажа, производят дробление и уплот:нение обрушенных пород, а 1 акже увлажнение атмосферы тонкодиспергировацной водой в и рове 1 ри раем ой зоне коцтрол ируемого подэтяжа путем подачи за изолирующую перемычку жидкости под давлением 111,Однако при применении известного способа возможны случаи, когда изолируюцие перемычки це вылаот, а принимают воздух, что затрудняет отбор проб воздуха из вы работзнного пространства и вносит неточ нос и в результаты контрольных измерений Кроме ггцо, низка эффективность обработ,ки изо;ированных участков с малыми скоростями фильтрации воздуха, так как образовавшаяся аэрозоль практически не движется по путям фильтрации.Для улучпгенця объемной обработки обрушенцого массива нужно увеличить осажление распыленной жидкости из воздушного потока. При использовании способа не было случаев возникновения пожаров в обрабатываемой зоне, прилегающей к скату, однако имелись случаи перепуска пожаров с вышележащего ранее отработаццого горизонта, При гроведенцн выработок нижелзжящего блока (печи, подэтажные штреки и т. д.) и с началом о 1 работки этого блока к сильно деформированным со стороны выработанного пространства межгоризонтному, противопожарному целикам и педику вдоль погашенной печи из выработок нового горизонта начинает поступать воздух с ботьцим содержанием кислорода, что приводит к интенсификации процесса окисле. ния с возникновением очага пожара с после дуки и перепус ком его ця и ик и ий горизонт.Перед началм очистных работ на нижнем горизонте для предупреждения эцдогенцого пожара желзгельцо обработать зону контакта указанных целиков и вьряботзнного пространства, чтобы снизить сзрбционную способность угля.-Известный способ в этих условиях является недостаточно эффективным я-за низких сюрхстея движения воз,туха н зоне вброткя в трудности кантрм- ЛЯ .Пель изобрет нич - пввьппение эффектцвях 1 стю и рофи,я акти ки путем обеспечемвя принудительной циркуляция во духа и контроля профилактики в процессе обработки независимо от направления и параметров утечек воздуха.Поставленная цель дости ается тем, чтопри способе профилактики эндогенцых по.жаров В выработанном прострацстве при 20 разработке крутых пластов угля системами подэтажного обрушения с гидроотбойкой при подаче жидкости под давлением в выработанном пространстве формирукт направленные поЖки воздуха через область образования тонкодиснергцронянной жидкости путем установки за каждой изолирук- гцей перемычкой со стороны выработанного пространства эжектирующей насадки, соединенной при помощи трубопровода, выве денного за изолируюгцук перемычку со стоЗо роны вентиляционной печи, с выработаннымпространством вышележаце о подэтажа, при этом контролируют содержание окиси углерода в указанных потокахПри возведении перемычек в подэтажныхштреках и установки в них сопел для поЗ 5 дачи высоконапорцой воды последние дляограничения зоны эжектирования оборудуют эжектнруюгцими насадками, патрубки ко.торых выводят зя перемычку. Контроль эндогенцой пожароопасности выработанного пространствд осуществляют по влагосодерканию воздуха за перемычками на уровне каждого подэтяжа и, если обнаруживают повышение влзгосодержания в каком-либо из отработаннык подэтажей по сравнению с нижележащим, производят обработку его.45 Лдя этого к патрубку эжектирующей насадки в перемычке на нижней границе подэтяжа подключают через перемычку на верхней границе этого же подэтажа атмосферу выработанного пространства и начинают подавать жидкость под давлением. Под действием разрежения в эжектирующей насадке через верхнюю перемычку происходит подсос воздуха из выработанного просгранства и принудительная циркуляция воз-.духа по схеме выработанное пространство - 5 верхняя перемычка - эжектирующая насадка в нижней перемычке - выработанное пространство, причем на направленность, скорость движения воздуха и качество обработки оказывает большое Влияние и п 1 ток сжатого воздуха, выходящий из эжек тора, насыценный тонко распыленной жилкостью. Создание принудительной сиркудяции воздуха в вь)работанюм пространстве и повышение скорости цереноса аэрозоля позволяет увеличить величину зоны и качество обработки выработанного прострли тва и обеспечивает надежный контроль хола обработки.На фиг, 1 показана схема применения способа лля обработки проветриваемой зоны выработанного пространства, прилегакнцей к вентиляционной пеци; на фцг. 2 -- узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 - схема применения способа для обработки межгоризонтцого целика.Пример /. Угольный пласт моцностью4,5 м и углом Гален)я 70 разлелен нд блоки, каждый из которых вскрыт промежуточными квершлагамии 2. Г 1 олготовка блокаосуцсествленя аккумулирующим 3 и вентиляционным 4 штрекдми, грузолюлским скатом 5, вентиляционной печью 6 и подэтажными штреками 7. В выемочном блоке всего семь одэтажей высотой 8 - 10 м. Полэтажи 1 - 111 отработаны, выем ка ведется в полэтя же Ч, остальные подэтажи нахолятся в сталин подготовки. Отбитый уголь по цолэтажному штреку 7 поступает в пульцоспускцую печь 8, а затем в аккумулируосций штрек 3. От.бойка угля ведется с ГОмоцсьо гидромониторов 9 типа ГМДЦ - Зм или 12 ГД, которые питаются от напорной магистрали 10 по трубопроводу диаметром 150 мм.Давление жидкости у гидромониторов 10 МПа. Изоляция отработанных полэтажей производится путем установки в подэтажных штреках двойных перемычек 11, в которых установлены трубки 12 для подключения приборов и трубопровода и сопла 13, в качестве которых могут быть приняты также насадки )о 1 б - 32 мм от гидро- мониторов ГМДЦ - Зм. Трубопроводами 14 через задвижку 5 сопла содинены с напорной магистралью 10. За перемычками на каждое сопло 13 установлена эжектирующая насадка 16, патрубок 17 которой выведен через перемычку и полключен через задвижку 18 к трубопроводу 19, соединяющему насадку данной перемычки с трубкой 12 в перемычке выше расположенного подэтажного штрека. В эту же линию включают прибор 20 для газового контроля потока воздуха.Начало процесса самоцагревания угля в каком-либо подэтаже определяется по влагосодержанию атм;)сферы выработанного пространства путем подклюцения измерительного прибора 20 к трубке 12. Если в выработанном пространстве давление ниже, чем в выработке, т. е.перемычка принимает,возлух, от открывают задвижку 5 у кратковременно включают сс)пло 13 в чиж.При известноспособе скорость фильт.рации воздуха цо проветриваем 1 зоне пе ред началом обработки 0.01 - -0,02 м/с, ол.няко с началом обработки за счет уплотцеция пород, взаимодействия струи с Воздухом и стекация потоков волы вниз лвижсцие т)оздуха вверх практически прекращается иДаже наблюлаются случаи Опрокидывания струи. За 5 мин обработки В выработанное пространство поступает 25 м волы, из которых 8/, или 5,6 кг/с переходит во взвешенное состояние, насьццает цижнюю часть обрабатываемой зоны и только после окончания обработки, когда восстдца вливаются восходящие потоки воздуха, начинает двигаться вверх с потоком. При этом для выработанного пространства с лидметррм кусков 0,15 м и пустотностьк) Гц 0,3 скорость воздуха 0,007 м/с, т. е. облако аэрозоли под нимается на высоту полэтджл 10 м) за424 мин. Б составе облака 30% аэрозоля (д й 40 мкм) и 70 О)о аэровзвеси (д40 - 200 мкм). 10 )520 2530 цей нерсмьцке, к эжс ктирхюии нлс ллке кото)ОГО цолксцочнь лянН 1 я т)мб. 11 ри ИО. Ляце воды НОЛ Ллвле,исм из ВыработанИ)го прострс)н 1 ВС ИО рубкс 12 и рубонроИ)лу 19 происхоли Г нолете ВОзлх хя и црОН Вс)л) тся 311,"ры сГ) Влкц)сти. 11 ри скО)осГц фильтрации Воз:Суха через нрс)ветрцвдемую ЗсттТ 1 м/мин время Лвцжсния яэр)зс)ли ЛОверхнси грдципь ИН 1)1;жд. глс производит. ся нолсос Возлххд, составляет 10 мнн, цтовполне лс)сг:то но лля цроизв 0.1 стпд замеров известным сгОссбо в л;)ином случдс контроль произвести невозможно). Таким же образом мояно оунтсГВ Ять н контроль содержания газов В Выработанном пространстве.Г 1 ри обцарх )кении НОВыцОпия Вл;)гос 0- лержания возлу х 1. В кс)ко 5 ГНбэ цолэтлже (например, 11) ИО сравнению с нцегежащим (111). чго свилстельсгвует О поцвлеции В нем ОцяГя сдмОдГрссвлни 5 ТГля, Гр 0изВОлят про)цлс)ктиСс кх к) Ос)рлбйткх ляц ного цодэтлжл. Для этого включают сопзо 13. нзхолЯИСесся зд перемычкой 11 В ц)треке межлу нолэтяжямц 1 и 111, и открывлОт зялвижкъ 18 В трл)с)прОВ)л 19, сослнн 5 О- щий эжектор ллнного сопля с трубкой 12 В срех Яке, на хйляцссйся В нтреке 1 с)клх ПОлэтлжс хи 11 и 1. В рсзм,1 т)тсс этОГО Вьсо конацорндя Воля нроизцолит дробление иуплотнение порол нд цижцси Грднннс пол. этзжа 11 и объемное увллжн ни-. Н.с по вссй высоте полэтажа. Олцоврсхенно цо трубке 12, трубопроводу 19 и пдтпубку 17 В эжск.тор всасывается воздух с Всрхцеи грации), обрабатываемого по,чэтаж 5 11 и В выработанном пространстве формируется восходя. сций поток возлухл, параметры которого зависят от типа эжсктора, лавлення жилкости и характеристики обруНецьх порол.6) 1 л рдсстолни иО ( О е,ге)ст при,Ели И)й скорости)о Я)рОЯОЛ 51 (7 )йи 1 О ) 1)1)0. взвеси (680 г/с), т.е. в резульг )ге пятими. путной обработки по извсстпому сюсобу пц ВЬСОТС ПОДЭтажа ВЫГ 1 аДЛСт ИЗ ВОЗДУШНОГО ПО- тока 88 к водь) пги Г),47 хг,ч брлбдть Вясмого массива, (стллшлл )п)дл стсклс 13 НИЗ ИЛИ )НОСИТ(51 13 3 ЫП)СЛСЖЕ)ПЕИГ ПОДЭТД жи, Эффективность Обработки хдрлкт( ризу. ется количеством жидкости, осевпГй на кусе(и Обрупге)ИОГО мяс.ивя, и скоростьн; фильтрации воздуха. Для определения эффективности пред.1 гаемого снос(эба принимаютсл те 1(е исходные данные, то длл известного снн Оба.;.)(ситор принят со слсдуюп 1 имн параметрами: отееошеис ссч(ний камеры и сопла 26,45, отношеЕие диаметров эжектора и соплд 5,4; давление жидкости 10 М 111., Объ.емный коэффициент игкекции 3,37. Объемы подяВЯ 1 емой жидкости и жидкос)и, пс 1)еходяпеей во взвешенное состояш)е, соответственно 5 м "/мин (25 м) и 8% (5,6 кг)с).За счет избыгочного даплснпл воздуха,выходящего из эжектора (14,4 ати) на нижней границе подэтажг, и соответственно разрежения около перемычки на верхней гра.нице подэтака формируетсл в процессе обработки восходящая струя Воздуха, имевшая скорость 0,02 м/с, При этой скорости на расстоянии 10 м аэрозоля 1, 4 40 мкм) выпадает из воздушного потока 28 /о или 470 г/с, а яэровзвеси ( д = 40- - 200 мкм) 73% или 2860 г/с. Суммарный объем осевшей воды составляет за пятиминутную обработку 999 кг или 2,49 кг/м обрабатываемого массива.Таким образом, предлагаемый способ обработки обеспечивает сникение скорости фильтрации воздуха после обрабоки до тех же значении, что и известный, однако эффективность его выше за счет того, что по вьгсоте подэтажа оседает Воды из потока в(эздуха в 5,12 раза больше при одинаковом расходе воды.В процессе обэяботе(ее осуществляетсяанализ газового состава поступающего нз вырдботанного пространства к экектору воздуха с целью контроля пожароопасности в более отдаленных участках выработанного пространства и эффективности обработки, что в известном способе исключалось. Способ может также применяться и при других системах, предусматривающих про 11 вижение очистного забоя по падению, я также для обработки изолированных выработанных пространств, прилегающих к угольным целикам, при решейии вопроса подвода высоконапорной воды.Пример 2. Использование способа дляпроф ил актической обработки выра бота нных пространств, примыкающих к угольным целикам. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Вь)1 э;)60)липи и)Ос) ряпс 110 2 Отрябо. т;пно О блока Верхне)0 1)ризон гл О рлниче. 10 протившо.карпыч п(х коч 22 и снизу м(ОИГО)Г)ОПГпьч ц(.1 и)(0) 2,),:(ОэорьЙ чясти ИО илп полног 11 и) Оу,сОт)11)01 г и под. этекох) 24 со ппрскл 25 с;стех:ой подэтдж- ПО 0 н)рупсни 5 Ир)3 ВЕ)од) В работу пижнсго горизонта. Опасной по самог)о:)горянио угля 511)л лстс 51 з 013 я ) 3 Вь)1) д 6 лсп 11101 Г) и рОстрег нст не 2. ИрЕГГе)Опге)51 к цслнкч, як кяк 13 этОЙ ЗОНС И 1 СЮГЛ СКОНЛСНИ 51 ОТбИТОГО ГЛ 51 ОГ- тдвшиссл при отрабо)кс последнего подэтяжя н блоке, кроче того, вследствие деформации от горного давления целик 23 обладает повьшгенной воздухопроницаемо. стью, Положение усугубляется еце тем, что увлажн(ппый при отбойкс уголь ко времени не)13,е работ нд псре)0(1 ГОризонтс е 0)1 веэ Гс 51 су)п ке и их) еет новы нси ную сор бцион ную способность к кислороду. При проведении п)дэтажпого штрскд 25 воздух поступает че 1)сз цслик и вмсп 111 ОИЕис П 01 эодь )3 эту зону и и короткие сроки 3зникшот (эчяги эндогенного пожара, которыс по .",ер отра/ки пээтлкеЙ и Обрун)сни 51 Остатка цР- .,3 кд 23 и ПОэод перс)усе(дОТС 51 е) нижниЙ блок, что может вызвать крупные аварии (Взрывы четановоздуш)нэй смеси в выработанном пространстве и в забое, вынос продуктов горения и т. д.). Б пастояшее Время профилактической Обработки этих зон не проводится и в связи с псреходом гидрошдхт на нижние горизонты участились слу. чаи возникновения и псрспуска покяров.; Межгоризонтный целик 23 имеет ширину О- - 15 м. С подэтяжного штрека 25 чср(з целик в выработанное пространство бурят сквя)кипы 26 - 28 ня расстоянии 8 -- 1 О м одна от другой диаметром 150 мч и В них мста)ЯВЛИВЯют т 1)хбки 29 д 151 отсосд воздуха из выработанни.о пространства 2 и Еерметизяторы 30 типаТ. Скважину 27 бурят диаметром 400 м.; и в ней устянавливаОт сопло 31 с эжсктором, аналогичным описавочу в примере 1, и герметизатор 32. Трубки 29 подключают к эжектору, а соплок Высоконапорной магистрали 33. При подаче воды под давлением 10 МГ 1 д по скважие 27 в выработанном пространстве образуется аэрозоль и потоки воздуха. Паправленне от скважины 27 к скважинам 26 и 28 (если они работают одновременно) или к какой-либо из них. Потоки воздуха переносят аэрозоль по вссй длине обрабатываемой зоны. С момента началд обработки замеряют содержание СО в потоке, отсдсываемом из выработанного пространства, и контролируют его содержание в течение обработки всей пожароопасной зоны. Обработку прекращают при достижении концентрации СО предельно допустимого значения (0,0001%).Б зависимости от величины пожароопасной зоны может быть пробурено несколькоскважин и установлено несколькс ссцел с эжекторами, которые вклочак 1 тс я одцоцре. менно или поо ерс:дс.После окончания обрабогки выемки угля в нижнем блоке ведется в обычном цо. рядке.При предлагаемом спссос профилактики эндогенных пожаров повышается эффективность обработки за счет увеличения в 5 раз количества воды, выпадакицей из воздуц 1- ного потока в обрабатываемой зоне. Кроме того, расширяется область применения способа на пожароопасные зоны, которые рань цс 1 Г ссбр 11 б 1111 э 111,ись. (.,пс)сос л 1)жет быть использован црц ра личных сисгсмах разработк 11 и р 11.ць 1 х х 1.ах п 1 леци 51 1,истов, прц э гом Оссс цсчц ц 1 сс ц 11 лсж вы Й конт рс)л ь ятхос 11 с рь вырабог;нного ростра истца це тслько пс ред началом обработки, цо и в ходс сс независимо от характера перепада дплени без остановки работы хчастк 11 ревсрсировация вентиляционной струи.Положительный эффект от цспользова. О ция способа заключсется в новыпении бзопасцости работ шахтеров и снижении убытков, связан цы х с эндогенцыми пожара ми.лзйчух нлипенко ИИПИ Го по дела 35, Моска ППП ПаКорректор ЛПодписноекомитета СССРи открытийская наб., д. 4/5од, ул. Проектная, 4