Способ предупреждения эндогенных пожаров в выработанном пространстве шахт Советский патент 1991 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горному делу а именно к профилактике эндогенных пожаров в выработанном пространстве действующих и отработанных выемочных полей шахт на пластах угля, склонного к самовозгоранию, разрабатываемых, в основном, системами с полным обрушением кровли.

Цель изобретения - повышение эффективности предупреждения пожаров за счет интенсификации процесса выделения инертных газов при разложении антипирогена в начальной стадии нагревания угля.

Способ осуществляют следующим образом.

Смесь диаммоний фосфата с бикарбонатом натрия в соотношеии 1:1,3 оставляют в определенном месте выработанного пространства и подводят к этому месту трубопровод или бурят скважину. Пожароопасность выработанного пространства контролируют известными способами, например по содержанию СО в пробах или по изменению температуры. При появлении признаков самонагревания угля в выработанном пространстве (превышение фоновой температуры на 2-3°С, появление СО и т.д.) по трубопроводу в смесь подают воду в количестве ,5% от сухой массы и начинается ре акция гидролиза

№НСОз+ Н20 - С02 + HaO + NaOH НСОз + НаО - НаСОз + ОН (NH4)2HP04+2NaOH - - Na2HP0 2NH:ih +2Н20

fe Ј

го

Реакция может проходить при нормальной температуре (11-17°С), причем вода участия в ней не принимает, а является средой. В результате гидролиза из 1 кг смеси выделяется 0,3м С02 и МНз, которые вытесняют кислород, инертизируют атмосферу выработанного пространства и образуют на поверхности угля химические соединения, тем самым снижая его способность к окислению. Воды может быть подано меньше 9-9,5%, при этом начальная стадия реакции гидролиза будет протекать медленнее, но затем, за счет выделения собственной воды, скорость возрастает. Без реакции гидролиза данный состав не обеспечивает повышения эффективности предупреждения пожаров, так как при температуре до 50°С диаммоний фосфат практически не разлагается, а бикарбонат натрия разлагается с выделением всего 0,13 м /кг С02 Соотношение компонентов в смеси 1:1.3 выбрано из условия полного участия их в реакции гидролиза. В противном случае или диаммоний фосфат, или бикарбонат натрия оказываются в избытке, что подтверждается таблицей, где представлено газовыделение 1 кг предлагаемого состава на основе диаммоний фосфата и бикарбоната натрия.

На фиг.1 показана схема, поясняющая предлагаемый способ при отработке пласта длинными столбами по простиранию, на фиг.2 - то же, при отработке щитовых столбов.

П р и м е р 1. Пласт угля мощностью 2 м с углом падения 12°, имеющий геологическое нарушение 1, отрабатывается механизированными комплексами системой разработки пласта длинными столбами по простиранию с полным обрушением кровли. Проветривание очистного забоя осуществляется путем подачи свежего воздуха по конвейерному штреку 2 и подсвежающей струи по вентиляционному штреку 3 Исходящая струя отводится по стойкам 4 на дре- нажный штрек 5. Пожароопасными являются зона 6 в районе геологического нарушения 1 и целик 7 между дренажным штреком 5 и выработанным пространством 8.

При выемке угля в указанных зонах (вдоль нарушения и целика) на почве в выработанном пространстве оставляют порошковую смесь диаммоний фосфата и бикарбоната натрия при соотношении компонентов 1:1,3 в количестве, достаточном для инертизации среды в пожароопасной зоне. Например, для обработки зоны 6 в районе геологического нарушения 1 количество антипирогена (в килограммах) определяется из выражения b h О 3 0,3,

где I 110 м - длина нарушения в выработанном пространстве отрабатываемого столба;

Ь 4 м - ширина пожароопасной зоны;

h 3 м - высота зоны обрушения;

0,3 - коэффициент пустотности выработанного пространства:

0,3 м /кг - количество инертных газов, выделяющихся из 1 кг антипирогена.

0М 2640 кг,

Для получения среды с содержанием 10% кислорода достаточно израсходовать 1320 кг смеси, в которой содержится 574 кг диаммоний фосфата и 746 кг бикарбоната

5 натрия,

Развод воды на выемочном участке производится с помощью трубопровода 9, проложенного по дренажному штреку, и его отростков 10 и 11, выведенных через стойки

0 4 в пожароопасные зоны. Контроль пожаро- опасности в выработанном пространстве осуществляют путем забора проб воздуха из-за перемычек и по датчикам нагрева, оставленным в пожароопасных зонах.

5При появлении признаков самонагревания, например по датчикам в зоне 6, в выработанное пространство по трубопроводу 10 подают воду, например из расчета 9.9,5% от сухой массы антипирогена, и в пожароопас0 ной зоне начинается процесс гидролиза, со- провождающийся выделением 396 м инертных газов (аммиак и углекислый газ). В результате этого происходит вытеснение кислорода и в пожароопасной зоне создает5 ся инертная среда с содержанием кислорода менее 10%. Образовавшиеся инертные газы сорбируются на поверхности угля, образуя химические соединения, тем самым снижая его способность к окислению.

0П р и м е р 2. Пласт угля вынимаемой

мощностью 6 м с углом падения 75° отрабатывается щитами на высоту 90 м. Объем выработанного пространства при длине щита 24 м составляет 12960 м3. Наибольшую

5 пожэроопасность в действующем щитовом столбе представляет разрушенный уголь в зоне 12 над щитовым перекрытием 13. При монтаже щита на его перекрытие укладывают смесь антипирогена, состоящую из диам0 мония фосфата и бикарбоната натрия в соотношении по масса 1:1,3. Количество смеси выбирается, исходя из необходимости инертизации всего объема выработанного пространства При коэффициенте

5 пустотности 0.3 и содержании кислорода в инертной среде не более 10% необходимо получить 1944 м3 инертных газов, для чего потребуется 6480 кг. антипирогена, в том числе 2818 кг диаммония фосфата и 3662 кг бикарбоната натрия.

Контроль пожароопасное™ проводят путем забора про5 воздуха из-за перемычек. При появлении признаков самонагревания в выработанное пространство щитового столба по трубопроводу 14 подают воду для начала реакции гидролиза. Выделившиеся инертные газы заполняют выработанное пространство над щитом, и за счет дезактивации угольной массы процесс окисления затормаживается и самовозгорания не происходит.

Для профилактики отработанного щитового столба смесь располагают в участке откаточного штрека 15 до изоляции его перемычками, а после изоляции по трубопроводу 16 подают воду и инертизируют атмосферу отработанного столба.

При применении предлагаемого способа предупреждения эндогенных пожаров исключаются затраты на бурение скважин и их заполнение, повышается эффективность профилактики, особенно в начальной стадии развития пожара за счет интенсификации процесса инертизации среды,

появляется возможность оперативного управления процессом профилактики, т.е. задавать скорость и сроки разложения антипирогена за счет подачи разного коли- чества воды в зависимости от интенсивности процесса самоокисления.

Формула изобретения Способ предупреждения эндогенных

пожаров в выработанном пространстве шахт, включающий обработку порошковыми антипирогенами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности предупреждения пожаров за счет интенсификации процесса выделения инертных газов при разложении антипирогена в начальной стадии нагревания угля, в качестве антипирогена используют смесь диаммо- ний фосфата с бикарбонатом натрия в

соотношении 1:1,3, при этом осуществляют контроль пожэроопасности и при появле- нии признаков самонагревания в выработанное пространство в места нахождения антипирогена подают воду.

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повышение эффективности предупреждения пожаров за счет интенсификации процесса выделения инертных газов при разложении антипирогена в начальной стадии нагревания угля. Смесь диаммоний фосфата с бикарбонатом натрия в соотношу ии 11.3 оставляют в определенном месте выработанного пространства и подводят к этому месту трубопровод или бурят скважину. Пожароопасность выработанного пространства контролируют по содержанию СО в пробах или по изменению т-ры. При появлении признаков самонагревания угля в выработанном пространстве по трубопроводу в смесь подают воду 9-9,5% от сухой массы. При использовании данного способа исключаются затраты на бурение скважин и заполнение их. а также повышается эффективность профилактики, особенно в начальной стадии развития пожара, за счет интенсификации процесса инертиза- ции среды. 2 ил., 1 табл. (/ С

7

////4//S/.ZZ/// r///////ZЈЈZ//////

Фиг.1

т10

15

Фиг. 2