СПОСОБ ТУШЕНИЯ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК E21F5/00 A62C5/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предупреждения и тушения подземных пожаров инертной пеной и вспененной инертной суспензией в изолированных пространствах шахт через скважины с поверхности.

Известно устройство, содержащее емкость для воды с насосом и водомером, пеносмеситель емкости с пенообразователем и жидким азотом, генератор инертной пены, расходомеры и трубопровод подачи инертной пены (SU 625719 А, кл. А 62 С 1/22, Е 21 С 5/00, 1977).

Однако при подаче жидкого азота, имеющего низкую температуру (-196^oС), происходит мгновенное его испарение, при этом не исключается обмерзание трубопровода, особенно при повышении производительности подачи азота при транспортировании пены или пенопульпы по трубопроводам или скважинам с поверхности.

Кроме того, нарушается оперативный ввод системы установки в работу при реализации способа, вследствие необходимости ее мобильности и монтажа на месте производства работ.

Известна установка для тушения подземных пожаров через скважины с поверхности, включающая установленную на автомобиле емкость для жидкого азота, емкость для пенообразователя, пеносмеситель, генератор инертной пены и трубопроводы, при этом она снабжена нагревательным элементом, выполненным в виде трубы с внутренним винтовым каналом и патрубками для подвода и отвода выхлопных газов автомобиля (SU 956811 А, кл. Е 21 F 5/00, 1981).

Недостатком известной установки является недостаточная теплоемкость выхлопных газов автомобиля на большую производительность, большой расход ГСМ при постоянном производстве работ установки, отсутствие ее комплектности для производства работ в полевых условиях на земной поверхности шахтного поля.

Известен способ тушения эндогенных пожаров, включающий бурение с дневной поверхности в выработанное пространство профилактической скважины с установкой азотного теплообменника для герметизации ее устья, подачу компонентов на генерирование инертной пены в виде раствора пенообразователя и формирование барьерной перемычки путем подачи наполнителя в виде золы-уноса с одновременным ее смачиванием пеной. Устройство для осуществления этого способа содержит средство герметизации устья скважины, включающее обустройство его устья для заполнения цементным раствором и кольцевой азотный теплообменник с входным и выходным патрубками, автомобильный газификатор с металлорукавами выдачи аэрозоля газообразного азота, пожарную автоцистерну с выкидным рукавом подачи горячей воды с пенообразователем, цементовоз с выкидным рукавом выдачи сухого твердого материала и пеногенератор.

Недостатком известных способа и устройства является низкая производительность работы автономного газификационного комплекса и отсутствие комплектности установки для производства работ в полевых условиях на земной поверхности шахтного поля.

Цель изобретения - повышение стабильности и производительности работы автономного газификационного комплекса путем повышения его производительности и распределения подачи газообразного продукта и суспензий на основе азота по нескольким скважинам с дневной поверхности в очаг подземного пожара.

Предложенная цель достигается тем, что в способе тушения эндогенных пожаров, включающем бурение с дневной поверхности в выработанное пространство профилактической скважины с установкой азотного теплообменника для герметизации ее устья, подачу компонентов на генерирование инертной пены в виде раствора пенообразователя и формирование барьерной изолирующей перемычки путем подачи наполнителя в виде золы-уноса с одновременным ее смачиванием пеной, предварительно вблизи устья профилактической скважины, пробуренной с поверхности в аварийный участок шахты, формируют монтажную камеру в виде ниши, устанавливают в ней испарительный блок подогрева аэрозоля газообразного азота, поступающего с автомобильного газификатора, после герметизации устья на выносной испаритель подают сжатый газ, а в монтажную камеру подают теплоноситель в виде проточной теплой воды, поступающей от пожарной автоцистерны, бурят дополнительную скважину и формируют в выработанном пространстве дополнительную барьерную изолирующую пенную перемычку, а изолирующую барьерную перемычку формируют в выработанном пространстве пласта подачей компонентов через профилактическую скважину, в затрубное пространство которой сбрасывают проточную теплую воду из слива монтажной камеры. При этом пену для смачивания барьерной перемычки получают из затрубного пространства профилактической скважины путем ее генерирования из бросовых компонентов - воды из слива монтажной камеры и из патрубка сброса газообразного продукта из теплообменника герметизации устья скважины, а в теплоноситель в виде теплой воды добавляют пенообразователь в количестве не менее 2%.

Реализация способа обеспечивается устройством для тушения эндогенных пожаров, содержащим средство герметизации устья скважины, включающее обустройство ее устья для заполнения цементным раствором и кольцевой азотный теплообменник с входным и выходным патрубками, автомобильный газификатор с металлорукавами выдачи аэрозоля газообразного азота, пожарную автоцистерну с выкидным рукавом подачи горячей воды с пенообразователем, цементовоз с выкидным рукавом выдачи сухого твердого материала и пеногенератор. Устройство снабжено монтажной камерой, выполненной в виде ниши в почве пласта со съемным люком, имеющим патрубок сброса избыточного теплоносителя на поверхность, и размещенным в ней выносным испарительным блоком подогрева аэрозоля газообразного азота, а монтажная камера снабжена обсадной трубой на соседнее устье профилактической скважины.

Предложенная совокупность отличительных признаков, а именно технология повышения производительности по газификации жидкого азота посредством дополнительного испарительного блока его размещения для любых погодных условий, в т. ч. в условиях отрицательных температур обеспечивает посредством предлагаемого устройства решение вопроса повышения эффективности локализации и тушения подземных пожаров с использованием скважин с поверхности.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена технологическая схема реализации способа с устройством для его осуществления.

Технологическая схема содержит автомобильный газификатор 1 с металлорукавами 2 и 3 выдачи газообразного и низкотемпературного аэрозоля на обсадную трубу 4 профилактической скважины, а также на выносной испарительный блок 5 подогрева аэрозоля газообразного азота и обустройство 6 устья обсадной скважины 7, кольцевой азотный теплообменник - змеевик 8 на отрезке трубы 9. Схема предусматривает применение пожарной автоцистерны 10 с выкидным рукавом 11 подачи горячей воды вместе с пенообразователем и цементовоза 12 с выкидным рукавом 13 выдачи сухого твердого материала (золы-уноса). Металлорукава 2 и 3 и выкидные рукава подачи газообразного азота и сухого твердого материала из цементовоза 12 снабжены расходными вентилями 14, 15, 16, пеногенератором 17 и соответствующими манометрами исходных продуктов техпроцесса. Обсадные трубы 4 и 7 скважин имеют затрубное пространство 18, обсадную отводную трубу 19 на соседнее устье профилактической скважины для сброса теплоносителя (горячей воды) из монтажной камеры - ниши 20, выполненной в почве пласта со съемным люком и патрубком сброса избыточного теплоносителя на поверхность и патрубок 21 сброса газифицированного минусового аэрозоля азота в затрубное пространство 18.

Технологическая схема тушения пожара в выработанном пространстве 22 имеет перфорированные трубные выходы 23 выдачи инертной пены для барьерной изолирующей пенной перемычки 24 или для изолирующей барьерной перемычки 25 из твердого сухого наполнителя вместе с пенным оросителем 26 с целью ликвидации подземного пожара 27 в изолированной части 28 угольного отработанного пласта.

Способ и устройство для его осуществления работают следующим образом.

Для реализации одной из ведущих технологических схем с целью защиты действующего выемочного добычного угольного комплекса технологическая схема предусматривает бурение профилактической скважины с дневной поверхности в выработанное пространство 22 угольного пласта, на которые монтируется предложенная технологическая схема. Для герметизации обсадных труб 4 и 7 устанавливаются кольцевые змеевики 8 на отрезках труб 9, обустройство 6 заполняется тампонажным цементным раствором с последующей подачей на змеевики 8 сжатого газообразного низкотемпературного аэрозоля с температурой ниже -100^oС. После герметизации устья скважин производят подачу сжатого газа на выносной испарительный блок 5 с подачей в нишу 20 теплоносителя из пожарной автоцистерны 10 и дальнейшим формированием через отрезки труб 23 барьерной изолирующей пенной перемычки 24.

Одновременно через автомобильный газификатор 1 по выкидному рукаву 2 производят подачу низкотемпературного азота на вторую обсадную трубу 4 скважины для создания из сухого материала из золы уноса подаваемого по рукаву 13 из цементовоза 12 для формирования в изолированной части 28 на выходе пожарных газов из очага 27 изолирующей барьерной перемычки 25. При этом скрепление материала происходит за счет подачи через затрубное пространство сбрасываемой воды из ниши 20 по трубе 21 и отработанного газифицированного азота через патрубок 21 сброса со змеевика 8 и выхода газообразного продукта через перфорированный отрезок трубы 23. Рабочее давление и выход количества компонентов смеси для создания двойного изолирующего сооружения из перемычек 24 и 25 на пути движения пожарных газов от подземного пожара 27 регламентируется по показаниям манометра и вентилям 14, 15 и 16, установленных в системе устройства для осуществления способа.

Техническое решение способа тушения подземных пожаров и рационального устройства для его осуществления с использованием системы комплексно для его использования позволяет повысить эффективность предупреждения и тушения эндогенных пожаров в выработанных пространствах шахт через пробуренные о поверхности скважины за счет оперативной укомплектованности дополнительным испарительным блоком и вспомогательного технологического оборудования.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предупреждения и тушения эндогенных пожаров инертными суспензиями через скважины с поверхности. Техническим результатом изобретения является повышение стабильности и производительности работы газификатора за счет повышения качества герметизации и выдачи газообразного продукта через дополнительный теплоноситель. Для этого осуществляют бурение в выработанное пространство с дневной поверхности профилактической скважины с установкой азотного теплообменника для герметизации ее устья и подачу по ним компонентов на генерирование инертной пены в виде раствора пенообразователя. Формируют барьерную изолирующую перемычку путем подачи наполнителя в виде золы-уноса с одновременным ее смачиванием пеной. Предварительно вблизи устья профилактической скважины, пробуренной с поверхности в аварийный участок шахты. Формируют монтажную камеру, выполненную в виде теплоизоляционной ниши в почве пласта. Устанавливают в ней выносной испарительный блок подогрева аэрозоля газообразного азота, поступающего с автомобильного газификатора. После герметизации устья на выносной испаритель подают сжатый газ. В монтажную камеру подают теплоноситель в виде проточной теплой воды, поступающей от пожарной автоцистерны. Бурят дополнительную скважину и формируют в выработанном пространстве дополнительную барьерную изолирующую пенную перемычку. При этом изолирующую барьерную перемычку формируют в выработанном пространстве пласта подачей компонентов через профилактическую скважину. Затем в затрубное пространство профилактической скважины сбрасывают проточную теплую воду из слива монтажной камеры. При этом монтажная камера снабжена съемным люком, имеющим патрубок сброса избыточного теплоносителя на поверхность, и обсадной трубой на соседнее устье профилактической скважины. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ тушения эндогенных пожаров, включающей бурение с дневной поверхности в выработанное пространство профилактической скважины с установкой азотного теплообменника для герметизации ее устья, подачу компонентов на генерирование инертной пены в виде раствора пенообразователя и формирование барьерной изолирующей перемычки путем подачи наполнителя в виде золы-уноса с одновременным ее смачиванием пеной, отличающийся тем, что предварительно вблизи устья профилактической скважины, пробуренной с поверхности в аварийный участок шахты, формируют монтажную камеру в виде ниши, устанавливают в ней выносной испарительный блок подогрева аэрозоля газообразного азота, поступающего с автомобильного газификатора, после герметизации устья на выносной испаритель подают сжатый газ, а в монтажную камеру подают теплоноситель в виде проточной теплой воды, поступающей от пожарной автоцистерны, бурят дополнительную скважину и формируют в выработанном пространстве дополнительную барьерную изолирующую пенную перемычку, а изолирующую барьерную перемычку формируют в выработанном пространстве пласта подачей компонентов через профилактическую скважину, в затрубное пространство которой сбрасывают проточную теплую воду из слива монтажной камеры. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пену для смачивания барьерной перемычки получают из затрубного пространства профилактической скважины путем ее генерирования из бросовых компонентов - воды из слива монтажной камеры и из патрубка сброса газообразного продукта из теплообменника герметизации устья скважины. 3. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в теплоноситель в виде теплой воды добавляют пенообразователь в количестве не менее 2%. 4. Устройство для тушения эндогенных пожаров, содержащее средство герметизации устья скважины, включающее обустройство устья для заполнения цементным раствором и кольцевой азотный теплообменник с входным и выходным патрубками, автомобильный газификатор с металлорукавами выдачи аэрозоля газообразного азота, пожарную автоцистерну с выкидным рукавом подачи горячей воды с пенообразователем, цементовоз с выкидным рукавом выдачи сухого твердого материала и пеногенератор, отличающееся тем, что оно снабжено монтажной камерой, выполненной в виде ниши в почве пласта со съемным люком, имеющим патрубок сброса избыточного теплоносителя на поверхность, и размещенным в ней выносным испарительным блоком подогрева аэрозоля газообразного азота, а монтажная камера снабжена обсадной трубой на соседнее устье профилактической скважины.