Способ профилактики эндогенных пожаров в выработанном пространстве при разработке крутых пластов угля системами подэтажного обрушения с гидроотбойкой Советский патент 1984 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной про ;МЫ111ленности и н зправлено на снижение эндогенной пожароопасности выработанного пространства при отработке преимущественно крутых пластои угля, CKJIOHHIJIX к самовоигоранию, системамн подэтажиого, обру1ПРННЯ с гндроотбойкой.

По оснопному aF3T. св. № 972144 известен способ про()илактики эндогенных пожаров в выработанном пространстве нри разработке крутых пластов угля системами гюдэтажного обруи ения с гидроотбонкой, включающий возведение изолирующих перемычек на oтpaбoтa н ЫA подэтажах, контроль Пожароопасности отработан1 ых подэтажей и последующую обработку жидкостью обрушенных пород в проветриваемой зоне выработанного пространства, при чтом контроль Пожароопасности отработанных иодэтажей осуществляют путем измерения tУlarocoдepжatiия атмосферы выработанного пространства на уровне каждого отработанного -подэтажа, сравнивают величины влагосодержания атмосферы контролируемого н нижележащего отработанных подэтажей и при соотношении , где dj - влагосодержание атмосферы контролируемого подэтажа; d-p - влагоеодержание атмосферы нижележащего отработанного подэтажа, производят дробление и уплот:нение обрушенных гюрод, а также увлажнение атмосферы тонкоднспергированной водой в проветриваемой зоне контролируемого подэтажа путем подачи .за изолирующую перемычку жидкости под давлением fl,

Однако при применении известного способа возможны случаи, когда изолирующие перемычки не выдают, а принимают воздух, что затрудняет отбор проб воздуха из выработанного пространства и вносит неточ ности в результаты контрольных измерений Кроме того, низка эффективность обработ ки изо,ированных участков с малыми скоростями фильтрации воздуха, так как образонапн1аяся аэрозоль практически не движется по путям фильтрации.

Для улуч1пения объемной обработки обpyineHHoio массива нужно увеличить осаждение распыленной жидкости из воздушного потока. При использовании способа не было случаев возникновення пожаров в обрабатываемой зоне, прилегающей к скату, однако имелись случаи перепуска пожаров с вышележащего ранее отработанного горн,зонта. При проведении выработок ннжелажашего блока (печи, подэтажные штреки и т. д.) и с началом отработки этого блока к сильно деформированным со стороны выработанного пространства межгоризонтному, противопожарному целикам и целику вда,ть 1юга пенной печи из выработок нового горизонта начинает поступать воздух с бо.тьн1им содержанием кислорода, что приводит к интенсификации процесса окисления с возникновением очага пожара с последующим неренуском его на нижний горизонт. Перед началом очистных работ на нижнем горизонте для предупреждения эндогенного пожара желательно обработать зон, контакта указанных целиков и выработанного пространства, чтобы снизить сорбционную способность угля.-Пзвестный способ в этих условиях яв,1яется недостаточно эффективным 113-33 иччзки скоростей движения ЕЮ.Т0 длха в зоне обработкИ к трудности контро.та.

Цель изобрет(Ч1и - пввъпненпе :)ффекТИ-В1ТОСТШ Профилакти:к.и путеэд обеспечеШИЯ принудительной циркулядитч воичха и конт, роля профилактики в процессе обработки независимо от направления и параметров утечек воздуха.

Поставлен({ая цель достигается тем, что при способе профилактики эндогенных пожаров в выработанном пространстве при

0 разработке крутых пластов угля системами гюдэтажного обрушения с гидроотбойкой при подаче жидкости под давлением в выработанном пространстве формируют направленные поЛжн воздЛха через область

, образоваьп1я тонкодиспергированной жидкости путем установки за каждой изолирующей перемычкой со сторо 1ы выработанного пространства эжектируюшей насадки, сое-, линенной нри помощи трубопровода, выве денного за изолир тошую перемычку со сто0 РОНЫ вентиляционной печи, с выработанным пространством вьшгележаше о подэтажа, при этом контролируют содержание окиси у.глерода в указанных потоках.

При возведении перемычек в подэтажных штреках и установки в них сопел для по5 дачи высоконапорной воды последние для ограничения зоны эжектирования оборудуют эжектирующимн насадками, патрубки которых выводят за перемычку. Контроль эндогенной Пожароопасности выработанного

0 пространства осуществляют по влагосодержанию воздуха за перемычками на уровне каждого подэтажа и, если обнаруживают повышение влагосодержания в каком-либо из отработанных подэтажей по сравнению с нижележащим, производят обработку его.

5. Для этого к патрубку эжектируюшей насадки в перемычке на нижней границе подэтажа подключают через перемычку на верхней границе этого же подэтажа атмосферу выработанного пространства и начинают подавать жидкость под давлением. Под действием разрежения в эжектируюшей }1асадке через верхнюю перемычку происходит подсос воздуха из выработанного пространства- и принудительная циркуляция воз-духа по схеме выработанное пространство-

5 верхняя перемычка - эжектирующая насадка в нижней перемычке - выработанное пространство, причем на направленность, скорость, движения воздухаи качество об

работки оказывает болыиое влияние и поток сжатого воздуха, выходящий из эжек тора, насыщенный тонко распыленной жидкостью. Создание принудительной циркхчпяции воздуха в выработанном пространстве и повьпнениескорости переноса аэрозоля позволяет увеличить велпчину зоны и качество обработки выработанного пространства и обеспечивает надежный контроль хода обработки.

На фиг. I показана схема применения способа для обработки проветриваемой зоны выработанного пространства, прилегаюн1ей к вентиляционной печи; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - схема применения способа для обработки межгоризонтного целика.

Пример I. Угольньж пласт мощностью 4,5 м и углом падения 70° разделен на блоки, каждый из которых вскрыт промежуточными квершлагами и 2. Г1одготовка блока осуществлена аккумулирующим 3 и вентиляционным 4 штреками, грузолюдским скатом 5, вентиляционной печью 6 и подэтажными штреками 7. В выемочном блоке всего семь Лодзтажей высотой 8- 10 м. Подэтажи I - III отработаны, выемка ведется в полТэтаже IV, остальные подэтажи находятся в стадии подготовки. Отбитый уголь по подэтажному штреку 7 поступает в пульпоспускную печь 8, а затем в аккумулирующий штрек 3. Отбойка угля ведется с помои1ью гидромониторов 9 типа ГМДЦ- 3м или 12ГД, которые питаются от напорной магистрали 10 по трубопроводу диаметром 150 мм.

Давление жидкости у гидромониторов 10 МПа. Изоляция отработанных подэтажей 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 0 16-32 мм от гидромониторов ГМДЦ-3м. Трубопроводами 14 через задвижку 15 сопла содинены с напорной магистралью 10. За перемычками на каждое сопло 13 установлена эжектирующая насадка 16, патрубок 17 которой выведен через перемычку и подключен через задвижку 18 к трубопроводу 19, соединяюш.ему насадку данной перемычки с трубкой 12 в переиычке выше расположенного подэтажного штрека. В эту же линию включают прибор 20 .для газового контроля потока воздуха.

Начало процесса самонагревания угля в каком-либо подэтаже определяется по влагосодержанию атмдсферы выработанного пространства путем подключения измерительного прибора 20 к трубке 12. Если в выработанном пространстве давление ниже, чем в выработке, т. е. перемычка принимает .воздух, от открывают задвижку 15 кратковременно включают сопло 13 в нижиен перемычке, к эжоктпруюп1Рй иисгьчке кот()(;ого подк.мочены дан1 1я труГ,-). llpii подаче воды под /laB.TLMiMCM л ыр;)ботанп()го пространен ва по t рубке 12 и ()iip(ii«) 19 происходи подсос воздуха и производятся заморы его вллжности. (IjiH фильтрации воздуха через проветриваемую зшту I м/мин время движения аэрозоли до верхней гра1П1Ц1 1 п дчтажп. где нроизподится подсос воздух.. состав.-1яет 10 iini, что

вполне дост.:1точ11(; я.чя ироизводстнп замеров (извест 1ым способом в данном случае контроль произЕ ести невозможно}. Таким же образом можно г)су|ц;чтп.1ять и контроль содержания газов в вырабспанном пространстве.

При обнаружении поиьииения влпгосодержания воздуха „в каком-.1пбо подэтаже (например, 11) по сравнению с нижележашим (III), ч го свид.етельсгвует о появле НИИ в нем очага с и1на1реваиия угля,

изводят профилактическую обработку дан ного подэтажа. Для этого включают сопло 13, находящееся за перемычкой 11 в штреке между подэтажами П и III. и открывают задвижку 18 в трубопровод 19. соединяюший эжектор данного сопла с трубкой 12 в перемычке, на одяше1 |сн в штреке между подэтажами II и 1. В результате этого высоконапорпая вода производит дробление и уплотнение пород на |-рапии,е подэтажа II и объемное увл; жнеии их по всей

высоте подэтажа. Одповроменпо по трубке 12, трубопроводу 19 и патрубку 17 в эжектор всасывается воздух с всрхпей границы обрабатываемого по,аэтажа 11 и в выработанном пространстве формируется восходящий поток воздуха, параметры которого зависят от типа эжектора, дав.1ения жидкости и характеристи1-:и обрушенных пород.

При известном способе скорость фил,трации воздуха по проветриваемой зоне перед началом обработки 0.01-0,02 м/с, однако с началом обработки за счет уплотнения пород, взаимодействия струи с возду-хом и стекания потоков воды вниз движение воздуха вверх практически прекращается и даже наблюдаются спучаи опрокидывания

струи. За 5 мин обработки в выработанное пространство поступает 2. м- воды, из которых или 5,6 кг/с переходит во взвешенное состояние, насыщает нижнюю часть обрабатываемой зоны и только после окончания обработки, когда восстанавливаются восходящие потоки воздуха, начинает двигаться вверх с потоком. При этом для выработанного пространства с диаметр|рм кусков 0,15 м и пустотност1,ю fii 0,3 скорость воздуха 0,007 м/с, т. е. облако аэрозоли поднимается на высоту подэтажа (10 м) за 424; мин. В составе облака 30Vo аэрозоля (d & 40 мкм) и 70/о аэровзвеси (d 40-200 мкм).

Мя расстоянии 10 м оседает п)и ллииги скорости аэрозоля (7 г/с) и: ;i jpoвзвеси (1680 г/с), т.е. в результате пятиминутной обработки по известному способу по высоте подэтажа Bijiria/iacT из ноздушносо яотока 188 кг юды или 0,47 хс/м обрабатываемого массива, остальная вода стекает fiHH3 или уносится в вьииележащие иодПаЖн. Э()()ект11вност1) обработки характеризуется количеством жидкости, осеви1ей на куски обрушенного массива, и ско()остьк} фильтрации воздуха.

Для оире/геления Э(|)фектив 1ост11 предлагаемого способа ирИ1И1ма1отся те же исходи.ые данные, что для известного способа.

Эжектор принят со следующими параметрами: отноп;.еиие сечеиий ка.ме)ы и сопла 26,45 , отношение диаметров эжектора и соила 5,14; давление жидкости 10 Ml hi, обт,емггый коэффициент инжекции 3,37. Объемы подаваемой жидкости и жидкости, нсреходяшей во взвешенное состояние, соответственно 5 (25 м) и (5,6 кг/с).

За счет избыточного давления воздуха, выходящего из эже1сгора (14,4 ати) на нижней границе подэтажа, и соответственно разрежения около перемычки на верхней границе подэтажа ()Ормируетея в нроцессе обработки восходящая струя воздуха, имеющая скорость 0,02 м/с. При этой скорости на расстоянии 10 м аэрозоля { d 4 40 мкм) выпадает из воздушного потока 28 % или 470 г/с, а аэровзвеси ( d 40-200 мкм) 73% или 2860 г/с. Суммарный осевшей воды состав.гяет за пятиминутную обработку 999 кг или 2,49 кг/м обрабатываемого массива.

Таким образом, предлагаемый споеоб обработки обеспечивает снижение скорости фильтрации воздуха после обработ {и до тех же значений, что и известный, однако эффективность его выше за ечет того, что по вьгсоте подэтажа оседает зоды из потока воздуха в 5,12 раза больше при одинаковом расходе воды.

В процессе обработки осуществляется анализ газового состава постунаюшего из выработанного пространства к эжектору 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 продвижение очистного забоя по падению, а также для обработки изолированных выработанных пространств, прилегающих к угольным цеЛнкам, при решении вопроса подвода высоконапорной воды.

Пример 2. Использование способа для профилактической обработки выработанных пространств, примыкающих к угольным целикам.

скважин и установлено несколько сопел с эжекторами, которые включаются олиг)1феменно или поочерс-дпо.

После окончания оПраПоткн выемка угля в нижнем блоке ведется в обычном норядке.

При предлагаемом способе профилактики эндогенных пожаров повынгается эффективность обработки за счет увеличения в 5 раз количества воды, выпадающей из воздун:ного потока в обрабатываемой зоне. Кроме того, расширяется область применения способа на пожароопасные зоны, которые рань8

1не ие обрабагыинлись. Способ может б1,1ть нсно.мьзован при различных системах ра.чрпботки и разных iMax паления пластов, при эгом обесли чшию ся na,ie Kiiijn i контрол1 атмос(||сры выработанного нр)ст)анства не тол1)Ко перед пача.гом обработки, но н в холе ее независимо от характера перепада давления без остановки работы участка и реверсирования вентиляционной струи.

Положительн|,1Й эффект, от исполюования способа заключается в повышении безопасности работ шахтеров и снижении убытков, связанных с эндогенными пожйрами.

СПОСОБ ПРОФИЛАКТИКИ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПРИ РАЗРАБОТКЕ КРУТЫХ ПЛАСТОВ УГЛЯ СИСТЕМАМИ ПОДЭТАЖНОГО ОБРУШЕНИЯ С 77/77. (//// ////// //// ГИДРООТБОИКОЙ по авт. св. № 972144, отличающийся тем. что, с целью повы1пения э(|1(|1ективности 11ро(|)нлактикп путем обеспечения принудительной циркуляции воздуха и контроля про