Способ обнаружения очага самовозгорания угля в массиве Советский патент 1986 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к угольной Промышленности, а более конкретно к профилактике эндогенных пожаров, и , может быть использовано для обнаружения скрытых очагов самовозгорания угля в шахтах.

Цель изобретения - повышение точности определения расстояния до очага самовозгорания угля путем учета влияния горной выработки на температурное поле массива.

Влияние горной выработки на температурное поле массива в предлагаемои способе учитывается введением в ,соотношение, полученное из условия теплового баланса на поверхности массива, коэффициента теплоотдачи со стенки выработки и температуры воздуха в ней.

Определекие расстояния до очага самовозгорання углей по данным измерения температуры стенки выработки в нескольких точках на фиксированном расстоянии от точки с максимальной температурой применялось в прототипе однако с совершенно иной целью. В из iBecTHOM способе измеряли температуру стенки выработки в трех точках на фиксированном расстоянии от зоны максимального прогрева с тем, чтобы по- лучить соотношение, позврлякщее оп- редедить расстояние до очага только |по данным измерения температуры стен ки без определения коэффициента теп- |лопроводности угля и температуры очага самовозгорания. При этом предпола гали, что массив угля является однородным.

В предлагаемом способе измерения температуры проводят в п точках (где п 1) с тем, чтобы за счет усреднения результатов определения расстояния до очага самовозгорания угля устранить ошибку, обусловленную неоднородностью массива.

На чертеже изображена расчетная схема определения расстояния до оча га само-возгорания угля в массиве.

Расстояние до очага пожара в мае- сиве можно определить, решая прямоугольный треугольник, например,

ОАВ

«

г s

f - r 2 дг

(1)

где f - расстояние от точки с максимальной температурой

стенки до точки с измеряемой температурой-ABj , м; ,С,- расстояние между изотермами, соответствующими тем- пературам Т и Т, м.

Поскольку процесс самонагревания угольных массивов развивается медленно, можно с достаточной степенью точности считать, что за время определе- ния температуры стенки выработки последняя не меняется, т.е. теплопо- ступления к стенке выработки из массива равны количеству тепла, отдаваемому в горную выработку. Тогда, сог- ласно теории теплопроводности, справедливо соотношение

«id - Tg), (2)

д

откуда получаем выражение для определения расстояния между изотермами

дг

.iT«aj Tl

(3) .

ы(т - т„)

где и - коэффициент теплопроводности угля, Дж/м-с С; ot - коэффициент теплоотдачи со стенки выработки к воздуху, Дж/м2 с.°С. .

Ввиду того, что. дг значительно меньше г, величиной формуле (1) можно пренебречь. Тогда из (1) и (3) получаем простое расчетное

соотношение для определения расстояния до очага пожара по данньм измерения максимальной температуры стенки выработки и температуры стенки на определенном расстоянии от точки с максимальной температурой

- (Тл,акс- )

(4)

Чтобы исключить ошибку определения расстояния до очага самовозгорания угля, вызванную неоднородностью массива, достаточно определить температуру TJ в других точках В; на фиксированном расстоянии 1; от точки А с максимальной температурой, ш числить по формуле (А) расстояния до очага пожара, соответствующие, измерениям в этих точках, и полученные значения усреднить. Таким обра- зом, окончательно получаем формулу

- (Ii:Ii) - n ;, 2- (,гтЛ

Способ заключается в следующем. Посредством бесконтактного измерения температуры стенки выработки находят точку А, в которой наблюдается максимальная температура поверхности массива Т , после чего измеряют температуру стенки выработки Т- в п точках (где п ,2,3...) по обе стороны от точки А на расстоянии Е .

Затем по стандартной методике определяют коэффициент теплопроводносрти угля и измеряют температуру

воздуха в выработке Tg,

После этого находят коэффициент теплоотдачи ei со стенки выработки :по известной формуле Института тех- нич еской теплофизики АН УССР в зависимости от аэродинамических параметров выработки

S (5)

где - коэффициент,.-учитывающий влияние шероховатости стенки выра- ботки (находится по данньм института технической теплофизики АН УССР);

V - скорость движения оздуха в выработке, M/c.j

р - плотность воздуха кг/м ;

Р5 - периметр сечения выработки, м;

S - площадь сечения выработки, м .

Затем вычисляют расстояние до очага самовозгорания угля, соответствующее замерам температуры Т; в точках Bj

- LiT;-T t .

г-й (т,,-тГ)

и определяют среднее значение

. .lf lL(TilTBl (7) n fc i nf. 2 (T,,-T; )

Пример. Предлагаемый способ опробован на шахте Западная п,о. Тулауголь для обнаружения скрытого очага самовозгорания угля в межл штрековом целике между 4-ым и 6-ым главными восточными вентиляционными штреками.

Для определения местоположения очага самовозгорания углей обследо3А661

вали с помощью приемника теплового излучения стенку 6-го главного восточного штрека и установили максимальную температуру Т;,д поверхнос- 5 ти - 18,2 С. После этого замерили температуру стенки еще в 6 точках на расстоянии 0,5; 1; и 1,5 м слева и справа от точки с максимальной температурой.

10 После этого в соответствии со стан- стандартной методикой цилиндрического мгновенного источника определили коэффициент теплопроводности угля Я 0,25 Дж/ мс С , а также замерили температуру воздуха в выработке Т ,

Для определения коэффициента теплоотдачи со стенки выработки определили ее периметр Р 9,4 м, площадь

сечения S 7 м и по справочным данным для данного, вида крепи установили коэффициент влияния шероховатости 6 2,5, а, также измерили с по - мощью анемометра скорость движения.

воздуха в выработке V 1 м/с. По полученным данным рассчитали коэффициент теплоотдачи со стенки выработки по формуле (5)

„ О.в

oi

2,33

г . Ц29 .2

0,9

.2i

0,1

- f f, .OC

Затем по формуле (6) вычислили

расстояние до очага пожара, соответствующее измерениям в каждой из шести точек (результаты расчета сведены в таблицу) после чего .определили среднее значение г (г 10,26 м )

Для получения сравиительиых данных опр елнпи расстояние до очага пожара способом-прототипом, в качестве которого пр1именили известный метод обнаружения скрытого очага пожара посредством бесконтактного измерения максимальной теютературы стенки выработки и температуры стенки на фиксированном расстоянии от точки наибольшего прогрева.

, , .

В taблицe приведены результаты определения расстояния до о.чага пожара в массиве предпагаемым и известшим способами

17,4

16,3

Расстояние до очага пожара м, рассчитанное

Анализ полученных данных свидитель ;ствует о существенном отличии результатов определения расстояния до очага самовозгорания угля предлагаемым и известным способами. При этом фак- тические данные о местоположении очага самовозгорания угля в обследованном целике, полученные при бурении скважины, показали, что очаг находился на расстоянии 9 м от штрека,-еле- довательно, результаты определения местоположения очага самовозгорания угля предлагаемым способом более

достоверны, чем результаты, получен

Редактор М.Товтин

Составитель И.Федяева

Техред О.Гортвай Корректор А.Тяско

Заказ 2965/42 Тираж 436Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

15,8

17,2

16,3

15,7

ные базовым способом. Кроме того,приведенный пример свидетельствует о том, что предлагаемый метод позволяет существенно уменьшить ошибку, вызванную неоднородностью массива.

Таким образом, предлагаемый способ обнарз жения скрытого очага самовозгорания угля позволяет более точно по сравнению с известным определить расстояние до очага пожара благодаря учету влияния горной выработки на температурное поле массива и уменьшению ошибки определения расстояния вследствие неоднородности массива.