Способ профилактики эндогенных пожаров в отработанных щитовых столбах Советский патент 1984 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам предупреждения эндогенных пожаров при разработке крутых пластов угля, склонного к самовозгоранию, щитовой системой. ,

Известен способ . профилактики эндогенных пожаров в выработанном пространстве отработанных щитовых столбов, заключающийся в том, что с поверхности или из подземных горных выработок в выработанное пространство бурят скважины и по ним подают глинистую пульпу 1.

Недостатком этого способа является высокая стоимость работ по профилактике, так как требуется бурить значительное число скважин и подавать большие объемы пульпы (на один щитовой столб расходуется 1,5-2 тыс. м пульпы илл 0,17- 0,25 тыс. м- глины (в целике). Кроме того, способу присуща низкая эффективность профилактики в связи с тем, что пульпа обладает высокой подвижностью и содержит примеси, увеличивающие склонность угля к окислению.

Наиболее близким к изобретению является способ профилактики эндогенных пожаров в отработанных щитовых столбах, включающий подачу антипирогена в выработанное пространство путем бурения скважин в межгоризонтный целик, заряжения их порощковым антипирогеном (мочевина, сульфат аммония и др.) и обрущение целика на щит. При окислении угля происходит нагревание, и порощок антипирогена при 40°С начинает разлагаться с поглощением тепла и выделением соединений (аммиак), которые сорбируются углем и снижают его способность к окислению 2.

Однако при движении щита неопределенная часть порощка за счет обновления «подущки над щитом теряется, поэтому невозможно гарантировать высокую эффективность профилактики.

Кроме того, на нижнем положении щита эндогенную пожароопасность, представляет не только надщитовая «подущка, но и целики между столбами и над «щтреком, однако обработка их не предусматривается.

Цель изобретения - повыщение эффективности профилактики за счет снижения воздухопроницаемости отработанного столба.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу профилактики эндогенных пожаров в отработанных щитовых столбах, включающему подачу в выработанное пространство антипирогена, после остановки щитового перекрытия производят секционирование подщитового пространства и щтрека перемычками, а затем в каждую секцию и через первую стойку над щитом со стороны подготавливаемого столба подают вспененный гелеобразующий состав, причем заполняют сначала подщитовое пространство и щтрек, начиная с дальней от подготавливаемого столба секции, а в последнюю очередь заполняют надщитовое пространство.

В основу предлагаемого способа положена обработка окружающего щит пространства с целью снизить его воздухопроницаемость до таких значений, когда исключается опасность интенсификации процесса окисления разрыхленного угля, т. е. чтобы скорость фильтрации воздуха через отработанный щитовой столб имела бы пожаробезопасные значения ( с 0,5 м/ мин). Для достижения этих условий после остановки щита над откаточным щтреком в подщитовом пространстве и в откаточном щтреке по длине щитового столба устанавливают перемычки, разбивая все пространство на отдельные секции. Воздухонепроницаемую перемычку устанавливают также в сбойке выще щита, и через все перемычки в каждую секцию укладывают трубопроводы для подачи пены. Основными путями поступления воздуха в отработанный щитовой столб являются откаточный щтрек, углеспускные печи, деформированный горным давлением целик угля над щтреком, межстолбовой целик со стороны подготавливаемого столба и щитовое перекрытие. Секционирование окружающего щит пространства путем установки перемычек повыщает аэродинамическое сопротивление системы «штрек-надщтрековый целик-подщитовое пространство-щитовое перекрытие разделяет всю указанную систему на независимые друг от друга секции. Кроме того, использование вспененных гелеобразующих составов исключает необходимость перемещения пены по выработкам на длинные расстояния и обеспечивает рассредоточенную подачу пены для качественного заполнения пространства.

Подача вспененного состава через первую сбойку над щитом предусматривает цель создать воздухонепроницаемую завесу со стороны подготавливаемого столба, куда подается большое количество свежего воздуха, а также произвести частичную обработку надщитовой «подущки, так как вдоль этого целика, как правило, происходит зависание обрущенных пород и наблюдается высокая их воздухопроницаемость.

Применение вспененных гелеобразующих составов имеет значительные преимущества перед порощковыми или жидкими антипирогенами, так как позволяет произвести объемную обработку и снизить расход компонентов. Преимуществами перед обычной пеной является высокая устойчивость (100- 160 сут и более против 5-6 ч) и инертизация атмосферы выработанного пространства за счет выделения при гелеобразовании аммиака. На чертеже приведена принципиальная схема, осуществления способа. На выемочном участке закончена отработка щитового столба 1, ранее был отработан столб 2, а в подготовке находится столб 3. Щитовое перекрытие 4 лежит на надштрековом целике 5 (приведена схема отработки столба без параллельного щтрека). Наибольщую эндогенную пожароопасность в отработанном столбе представляет разрыхленный уголь в надщитовой «подущке 6 и дефорл1ированный целик 5. Ос тальные потери угля рассредоточены по выработанному пространству и особой опасности не представляют, хотя при больших прососах воздуха также возможно их самовозгорание. Для профилактики отработанного столба необходимо увеличить аэродинамическое сопротивление окружающего щитовое перекрытие 4 пространства и произвести его секционирование, для чего в подщитовом пространстве между углеспускными печами под каждой секцией щита (т. е. через б м) возводят перемычки 7. Воздухонепроницаемые перемычки 8 возводят также в откаточном щтреке 9 и в сбойке 10, расположенной выше щитового перекрытия со стороны подготавливаемого столба 3. Каждую секцию, ограниченную перемычками, соединяют трубопроводами 11 с пеногенераторной установкой 12, например, типа ПГУ-1. В качестве гелеобразующего состава используют состав, содержащий следующие компоненты, вес %: Жидкое стекло2,0 Сульфат аммония2,1 Пенообразователь ПО-12,0 Полиакриламид0,5 Вода93,4 Пена имеет кратность 5-6. Для определения расхода компонентов принимают следующие исходные данные. Объем штрека Объем подщитового пространства40 Объем углеспускных пе чей60 Объем пустот в обрабатываемой зоне над щитовым перекрытием100 Расход пены составит 500 м или в пересчете на компоненты: Жидкое стекло, т2,0 Сульфат аммония, т2,1 Пенообразователь ПО-1, т2,0 Полиакриламид0,5 Вода, 193,4 Данный вспененный гелеобразующий состав имеет следующую характеристику: Время гелеобразования, мин ВоздухопроницаеПри перепаде мость давления 1000 мм вод. ст. практически воздухонепроницаеемВремя распада пены (20 об.°/о) 20 сут, полного разрущения не наблюдается Напряжение сдвига. Па200 Плотность, Вязкость, Пас12 Дисперсность (0,3-1). 10 Объемный вес пены, 0,18-0,22 Подачу пены начинают с дальней от подготавливаемого участка 3 секции. После подачи расчетного количества пены (100 м) переключают пеногенератор на следующую секцию и поочередно заполняют их. Перемычки 7 и 8, кроме повыщения аэродинамического сопротивления, служат также для ограничения обрабатываемых объемов. За счет этого уменьшается растекание пены в пределах сроков гелеобразования и создается подпор для проникновения пены за щитовое перекрытие. После процесса гелеобразования пена теряет подвижность, превращаясь в устойчивую мелкоячеистую массу, пузырьки которой заполнены воздухом и аммиком. Для приготовления пены можно использовать вместо воздуха инертные газы (азот и т. д.). После заполнения штрека и подщитового пространства подают 100 м пены по сбойке на щитовое перекрытие, чем создают воздухонепроницаемую завесу со стороны подготавливаемого столба 3, а также обрабатывают надщитовую подущку на высоту до 2 м. В этом случае из-за большого сопротивления образовавщегося под щитовым перекрытием 4 пеногеля пена из сбойки 10 распространяется только над щитом. Производительность пеногенераторной установки обеспечивает возможность произвести обработку в течение одной рабочей смены, т. е. за 6 ч. В результате все пространство от воздухонепроницаемой перемычки 8, включающее щтрек 9, целик 5, подщитовое пространство, щитовое перекрытие 4 и надшитовую «подущку 6, будет заполнено пеногелем и при действующих в щахтах перепадах давления (до 200 мм вод. ст.) будет практически воздухонепроницаемым, т. е. потоки воздуха через откаточный щтрек, деформированные целики из соседнего рабочего столба 3 не будут проникать к опасным скоплениям угля в отработанном столбе 1.

Длительный срок стойкости пеногеля (50°/о его объема разлагается только через 130-150 сут) обеспечивает сохранение воздухонепроницаемости ,до окончания отработки и аналогичной обработки следующего столба. За это время происходит естественное уплотнение обрушенных пород в столбе.

Применение предлагаемого способа профилактики эндогенных пожаров в отработанных щитовых столбах по сравнению с базовым объектом (заиливание выработанного пространства глинистой пульпой) позволяет значительно снизить стоимость профилактических работ, так как исключается необходимость бурения скважи-н

с поверхности, в 5-6 раз сокращается расход материалов, обеспечить высокую воздухонепроницаемостьобработанного

объема, обработка носит направленный характер, так как прекращается доступ воздуха к концентрированным потерям угля (целики «подущка) и производится их обработка.

В предлагаемом способе затраты времени на профилактику (на все работы, включая установку перемычек, затрачивается 1-2 рабочих смены против 20- 30 смен), кроме того, исключаются прорывы растворов в действующие горные выработки.

СПОСОБ ПРОФИЛАКТПКИ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ В ОТРАБОТАН НЫХ ШПТОВЫХ СТОЛБАХ, включаюпщй подачу в выработанное пространство амти1 ироге} з,отличающийся том, что, с цс.чыо noBbiuJoiiMH эффективности профилактики ;ui счет снижения воздухопроницаемости отработанного cTo.iQii, iioc.ie остановки шитсия)го перекрытия производят секципнирова1П1о нодшитового иространства и И1трека перемычками, а затем в каждую сокпию и через первую стойку над шитом со CTopoiii.i no.iготан.чиваемого столба подают вспенепп1) гелеобразуюпип состав, прпчем заио.шяки сначала иодпипопое пространство и штрек, начппая с да.п.ией от под|()тав,1иваем(||(1 CTo.ina секции, а в 11ос,1еднюю оче1НДь I и1П().1пяюг падщитовое пространство. (Л N3 4;; ел 1 W