Способ профилактики эндогенных пожаров Советский патент 1985 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предупреждения эндогенных пожаров в обрушенной горной массе выработанного пространства шахт, а также в штабелях и породных отвалах.

Известен способ предупреждения эндогенных пожаров в разрыхленных массивах угля, заключаюш,ийся в обработке обрушенной горной массы воздушно-механической пеной, содержашей в качестве антипирогена поверхностно-активное веш,ество, а также жидкое стекло и хлорид 1.

Недостатком этого способа является то, что с течением времени пленка, образованная на угольной поверхности скоагулированным жидким стеклом, растрескивается и отслаивается. При этом поверхность угля обнажается и к ней возобновляется доступ кислорода воздуха, что может привести к его самовозгоранию.

Наиболее близок к предложенному способ предупреждения эндогенных пожаров, заключаюшийся в обработке обрушенного массива породы и угля антипирогеном, в качестве которого используют вспененную глинистую пульпу 2.

Недостатком известного способа является то, что с течением времени пленка жидкости, образованная при разрушении пены на частицах угля, испаряется, а глина обсыпается, что может привести к его самовозгоранию.

Цель изобретения - повышение эффективности профилактики путем ускорения процесса дезактивации угля при его окислении.

Поставленная цель достигается тем, что при способе профилактики эндогенных пожаров, включаюшем обработку обрушенной горной массы антипирогеном, содержаШ.ИМ вспененную глинистую пульпу, последнюю подвергают во время подачи ее в обрушенную горную массу периодическому насышению озоном с концентрацией озона 0,5-2,0 мг/л.

Важнейшими факторами, обусловливающими возникновение эндогенного пожара, являются величина и продолжительность притока воздуха к поверхности угля и содержание кислорода в нем. Обычно для предохранения угольных скоплений от самовозгорания процесс регулирЪвания осуш,ествляют путем снижения тем или иным способом содержания кислорода в рудничной атмосфере, чтобы по возможности максимально затормозить сорбционнЫе и окислительные реакции, протекаюш,ие на угле. Процессы дезактивации угля тесно связаны с образованием на его поверхности окисленного слоя за счет реакции вешества угля с кислородом воздуха. Снижение температуры угольных масс и содержания кислорода в рудничной атмосфере являются широко распространёнными методами

борьбы с эндогенной пожароопасностью. Эти методы позволяют затормозить или полностью исключить возникновение автогенных процессов и постепенно приводят к увеличению толшины окисленного слоя и химическому выветриванию вещества угля. По мере увеличения толщины окисленного слоя возрастает степень окисленности угля и уменьшается его способность к самовозгоранию. Однако управление дезактивацией угля путем постепенного химического выветривания требует длительного промежутка времени и не всегда приводит к желаемым результатам.

Предложенный способ создает условия

5 для максимального ускорения окислительных реакций, но без повышения температуры угля. Это достигается воздействием на уголь сильного окислителя - озона. Даже кратковременная, порядка нескольких десятков секунд, обработка озоном с концентрацией

0 2 мг/л приводит к полной потере способности почти всех марок угля к самовозгоранию. Действуюшим началом в окислительных процессах, протекающих в поверхностных слоях угля, является, по-видимому, атомарный кислород, образуюшийся при распаде молекулы озона. Вещество угля под действием озона очень быстро деазактивируется, переходя в окисленное состояние. Тепло, генерируемое при этом в поверхностях, вследствие плохой теплопроводности

Q угля не успевает проникнуть в его глубинные слои и подвергается интенсивному рассеиванию. При этом съем тепла с по-верхности ускоряется за счет периодических обра,боток угольных скоплений охлаждающей инертной пенопульпой. Высокая

реакционная способность озона позволяет добиться больших скоростей протекания дезактивирующих процессов при сравнительно низких температурах угольного массива, не приводящих к самовозгоранию угля. Таким образом, появляется качественно но вый принцип орьбы с эндогенной пожароопасностью, что в отличие от известных приемов снижения температуры угля и содержания окислителя в рудничной атмосфере, а также нейтрализации его ме, ханическими пленками или постепенным химическим выветриванием методами газовой профилактики, значительно быстрее приводит к дезактивации угля без опасности его самовозгорания.

При предложенном способе используется

0 периодический режим обработки озоном угольных скоплений с равными интервалами. Это позволяет чередовать процессы интенсивного окисления с охлаждением и последовательным полным заполнением обрабатываемого объема пенопульпой. При этом

5 достигается необходимая степень окисленности угля за сравнительно короткий срок без повышения температуры обрабатываемой горной массы. Кроме того, озон, заключенный в пузырьки пены, теряет аэродинамическую связь с рудничной атмосферой. Пенопульпа препятствует проникновению озонного газа, в действующие горные выработки с воздушными потоками и в то же время обеспечивает свободный контакт с веществом угля. Вывод формулы для определения периода контакта обработки основан на условии, что за время процесса озонирования глинистой пульпы, равно го половине периода, т. е. t l/27, пенопульпа, продвигаясь в обрушенной горной массе с постоянной средней скоростью V, должна заполнить обрабатываемый объем, охваченный радиусом R. Таким образом, получаем , откуда после подставки времени озонирования, находим искомый период . При этом скорость V может быть определена экспериментально путем измерения времени прохождения пульпой расстояния от скважины, в которую осуществляют ее подачу, до скважины, в которой производят фиксацию выхода пены.

На чертеже схематично представлена возможная технологическая схема предложенного способа.

Пример. Технологическая схема способа включает в себя пульпопровод I для подачи глинистой пульпы из карьера, эжектор 2, обсадную трубу 3, скважины 4, емкость -5 с пенообразователем и щлангом 6, а также краны 7-9 регулирования и магистраль 10 инертного газа. Озон в глинистую пульпу подают по трубопроводу 11 из передвижной озонаторной установки 12, предназначенной для его получения.

Способ осуществляется следующим образом.

Приготовленную в карьере глинистую пульпу по пульпопроводу 1 насосом через

эжектор 2 зака чивают в обсадную трубу 3 скважины 4, пробуренной в участок обрушенной горной массы, предназначенной для профилактической обработки. В поток пульпы по шлангу 6 за счет создаваемого эжектором 2 разрежения подают пенообразователь из емкости 5 и регулируют его расход краном 7. Одновременно в эжектор 2 из магистрали 10 через кран 8 всасывается воздух или инертный газ. Через 20-30 мин после выхода системы на режим закрывают кран 8, а кран 9 открывают. При этом озон из передвижной озонаторной установки 12 по трубопроводу 11 поступает в эжектор 2 и насыщает вспененную глинистую пульпу, заполняя пузырьки пены и частично растворяясь в ее жидкой фазе.

Концентрацию озона замеряют прибором. 13 и устанавливают ее в пределах 0,5- 2,0 мг/л, в зависимости от глубины подачи пенопульпы, разрыхленности обрабатываемого объема горной массы и мерки угля. Концентрация озона в пределах 0,5-2,0 мг/л определена лабораторным путем с учетом максимально возможного снижения вредного биологического влияния используемых концентраций озона, которые обеспечивают необходимую глубину окисления угольной поверхности с гарантией полной дезактивации марок для угля средней стадии метаморфизма. При этом учитывается скорость разложения озона в глинистой пенопульпе при ее транспортировании по скважине к месту использования и в период продвижения в обрабатываемом объеме к границам участка.

Озон с концентрацией меньше 0,5 мг/л

5 не обеспечивает необходимую скорость протекания окислительных реакций и глубину окисленности угля. Значительная его часть распадается уже в процессе транспортирования, расходуясь на окисление взвещенных веществ в самой пенопульпе. Концентрация озона выше 2,0 мг/л приводит к тому, что озон при достижении пенопульпой границ обрабатываемого участка не успевает полностью разложиться и израсходоваться на окислительные процессы. Излищки озонного газа, высвобождаясь из пузырьков пенопульпы при их распаде, могут постепенно накапливаться в опасных для людей концентрациях и проникать в действующие горные выработки.

0 Чтобы определить оптимальный режим насыщения пенопульпы озоном, перед началом обработки экспериментально или дюбым другим известным методом находят скорость продвижения пенопульпы в обрабатываемом объеме и по приведенной формуле определяют необходимый период обработки. Например, если средняя скорость движения пенопульпы 0,25 м/мин, а скважины расположены на расстоянии 10 м одна от другой, то период обработки

0 принимают равным 40 мин. Таким образом, озонирование пенопульпы должно происходить в течение 20 мин с таким же интервалом между подачами озона в эжектор Z. За полупериод насыщенная озоном вспененная глинистая пульпа успевает

5 пропитать весь обрабатываемый объем обрущенной горной массы. В поверхностных слоях раздроб1ленногЬ угля, вследствие воздействия озона, начинают интенсивно протекать окислительные реакции с выделением тепла. Пенопульпа нагревается с частичным испарением жидкой фазы и разрушением пены. По истечении установленного времени насыщения подачу озона в эжектор 2 прекращают. Для этого закрывают кран 9 и открывают кран 8. Теперь вместо озона

5 в эжектор 2 поступает инертный газ из магистрали 10. Таким образом, в течение следующего полупериода обрабатываемый объем полностью заполняется инертной

пенопульпой. При этом окислительные процессы прекращаются и происходит охлаждение угольных скоплений. Для обеспечения надежной дезактивации угля за счет увеличения глубины окисленного слоя, циклы озонирования повторяют многократно в течение всего установленного времени профилактических работ. Такой режим обработки позволяет резко снизить сорбционную способность угля по отношению к кислороду воздуха и быстро перевести склонные к самовозгоранию угли в стадию полного химического вывертывания, что дает

возможность исключить возникновение эндогенных пожаров на обработанных озоном участках.

Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность борьбы с эндогенной пожароопасностью за счет гарантированной нейтрализации угольных скоплений, сократить число повторных профилактических обработок, ускорить процессы дезактивации угля, что приводит к сокращению продолжительности профила стических работ и снижению материальных и трудовых затрат.

СПОСОБ ПРОФИЛАКТИКИ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ, включающий обработку обрушенной горной массы антипирогеном, содержащим вспененную глинистую пульпу, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности профилактики путем ускорения процесса дезактивации угля при его окислении, вспененную глинистую пульпу подвергают во время подачи ее в обрушенную горную массу периодическому насыщению озоном с концентрацией озона 0,5-2,0 мг/л. (Л ел ю О) ю