Способ снижения эндогенной пожароопасности угольного массива Советский патент 1992 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при выемке пластов угля, склонного к самовозгоранию.

Известен способ предупреждения эндогенных пожаров, заключающийся в том, что массив угля или целики пропитывают через шпуры 0.1%-ным раствором полиак- риламида.

Однако данный способ имеет низкую эффективность, так как краевая часть массива находится в зоне опорного давления и характеризуется низкой проницаемостью.

При обработке массива большая часть раствора антипирогена уходит в глубь массива или по трещинам гидроразрыва выходит на поверхность забоя.

Известен также способ снижения эндогенной пожароопаснрсти, заключающийся в том, что в краевую часть целиков угля, остающихся в выработанном пространстве, бурят шпуры и заполняют их порошковым антипирогеном, а затем с помощью направленного гидроразрыва производят обрушение пород кровли по контуру целика для снижения прососов воздуха.

Недостатком известного способа является невысокая эффективность.

В результате проведенных наблюдений и экспериментов установлено, что на инициирование и дальнейшее развитие процесса самоокисления угля существенное влияние оказывают такме факторы, как величина и динамика опорного давления, действующего на массив, а также характеристика прочностных свойств массива в целом и отдельных пачек.

Под действием опорного давления может происходить упругая деформация и раздавливание отдельных пачек угля, при этом вследствие механодеструкции происходит повышение температуры. Замерами установлено, что в зависимости от интенсивности этого процесса температура может повышаться на величину от долей градуса до 50 - 60°С, в результате чего возникает пожароопасная зона, в которой возрастает активность разрыхленного угля к окислению и происходит вынос влаги.

Цель изобретения - повышение эффективности профилактики самовозгорания путем исключения процессов механодеструкции в краевой части массива и снижения выноса влаги.

Поставленная цель достигается тем, что по наиболее слабой пачке в неразгруженный массив бурят шпуры, размещают в них датчики температуры, герметизируют шпуры и контролируют температуру массива, причем при превышении температуры массива над фоновой производят обработку массива водным раствором антипирогена, а затем производят разгрузку массива проре- занием щели в краевой части пласта.

Для обеспечения равномерной пропитки массива антипироген подают в область, находящуюся за зоной опорного давления.

Кроме того, дополнительно подают антипироген в массив после его разгрузки.

На фиг.1 показана схема, поясняющая применение способа для защиты от самовозгорания угля в краевой части массива, прилегающей к горной выработке; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - схема, поясняющая применение способа для защиты от самовозгорания угля в целике, остающемся, г выработанном пространстве; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.З; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.З.

Пример. После проходки по пожароопасному пласту выработки 1 в краевой части массива угля с обеих сторон сформировались зоны 2 опоного давления, характеризующиеся эпюрами 3 (фиг.1 и 2). Зона

опорного давления ограничена на фиг.1 с одной стороны бортом выработки 1, а с другой - условной линией 4.

По результатам исследований в пласте

выделяют наиболее слабую пачку и по ней из выработки бурят шпуры 5, длину которых принимают не меньше ширины зоны опорного давления. В шпурах устанавливают датчики 6 температуры, после чего шпуры

0 герметизируют и систематически контролируют показания датчиков. При отсутствии деформации пачки угля показания датчиков не отличаются от фоновой температуры угля в пласте и профилактическая обработка

5 массива не производится. При превышении величины опорного давления прочности наиболее слабой пачки угля начинаются деформации, развивается процесс механодеструкции и происходит нагревание угля в

0 деформирующейся пачке. Рост температуры находится в прямой зависимости от степени деформации. Процесс механодеструкции фиксируется при превышении показания датчика температуры над фоновой

5 более чем на величину точности измерения. С началом деформации в массиве создаются условия для развития интенсивного процесса самоокисления угля и для предупреждения возникновения очага эндогенно0 го пожара необходимо провести профилактическую обработку массива ан- типирогеном. Обработку пожароопасного участка можно провести в пределах зоны опорного давления, однако обработка в

5 этих условиях является малоэффективной, так как массив в зоне опорного давления практически не принимает жидкость в режиме фильтрации, а увеличение давления жидкости приводит к гидроразрыву пласта.

0 В связи с этим рекомендуется проводить обработку по следующей схеме. На гра- нице зоны опорного давления вблизи условной линии 4 в шпурах 5 устанавливают герметизаторы и через них производят про5 питку массива за зоной опорного давления, а затем производят разгрузку краевой части массива прорезанием щели 7. За счет разгрузки зона опорного давления смещается от краевой части вглубь массива на участок,

0 ограниченный условно линиями 8 и 9, при этом новая зона характеризуется эпюрой 10. При перемещении волны опорного давления по обработанному участку происходит смыкание трещин и часть жидкости

5 выдавливается из них и движется впереди, что обеспечивает равномерную пропитку массива. Разгруженная краевая часть пласта может быть обработана через короткие шпуры 11 водным раствором антипирогена, причем обработку проводят в режиме фильтрации, так как после разгрузки приемистость массива резко возрастает. Последующая обработка снижает пожароопасное™ разгруженного массива и, кроме того, защищает новую зону опорного давления от до- ступа воздуха и выноса влаги.

П р и м е р 2. Отработку угольного пласта осуществляют длинными столбами по простиранию с обрушением кровли и оставлением целика в выработанном пространстве (фиг.3-5). В целик 12, расположенный около штрека 13, по самой слабой пачке угля пробуривают шпуры 14, в которые устанавливают герметизаторы и датчики 15 температуры. Зона опорного давления в глубине целика ограничена условной линией 16, а распределение давления в зоне представлено эпюрой 17. При подвигании очистного забоя 18 на угольный массив начинает действовать опорное давление, представленное эпюрой 19, которое как по величине, так и по площади воздействия значительно превосходит опорное давление в бортах штрека 13. В зоне сопряжения очистного забоя со штреком на краевой ча- сти целика 12 происходит наложение опорных давлений, в результате чего происходит деформация массива угля, в первую очередь по наиболее слабой пачке, что регистрируется по повышению температуры угля дат- чиками 15.

Для приведения целика в пожаробезопасное состояние через шпуры 14 за границу 16 зоны опорного давления подают раствор антипирогена. После окончания пропитки производят разгрузку краевой части целика путем прорезания щели 7 аналогично примеру 1, а затем через короткие шпуры 20 обрабатывают раствором антипирогена разгруженную часть целика. При подходе очистного забоя 18 на целик воздействует вторая волна давления, впереди которой происходит повторное перераспределение жидкости. Таким образом, за линией очистного забоя в выработанном пространстве остается обработанный и разгруженный по контуру целик, за счет чего исключается механодеструкция в краевой части, отжим угля и формирование направленного процесса выноса влаги.

Формула изобретения

1.Способ снижения эндогенной пожа- роопасности угольного массива, включающий бурение шпуров в массив угля и нагнетание антипирогенов в шпуры, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности профилактики самовозгорания путем исключения процессов меха- нодеструкции в краевой части массива и снижения выноса влаги, шпуры бурят в неразгруженный массив по наиболее слабой пачке, размещают в них датчики температуры, герметизируют шпуры и контролируют температуру массива, причем при превы-. шении температуры массива над фоновой производят обработку массива водным раствором антипирогена, а затем производят разгрузку массива прорезанием щели в краевой части пласта.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что, с целью обеспечения равномерной пропитки массива, антипироген подают в область, находящуюся за зоной опорного давления.

3.Способ по п.1,отличающийся тем, что дополнительно подают в массив антипироген после его разгрузки.

Фиг. 2

Изобретение относится к горному делу, а именно к технике безопасности при подземной разработке, и может быть использовано при выемке пластов угля, склонного к самовозгоранию. Целью изобретения является повышение эффективности профияактики самовозгорания за счет исключения процессов механодеструкции в краевой части массива и снижения выноса влаги. Сущность способа заключается в том, что в краевую часть угольного массива (КУМ) бурят скважины за границу зоны опорного давления (ОД), герметизируют и устанавливают в них датчики температуры (ДТ), причем скважины бурят по самой слабой пачке. При деформации угля в результате термодеструкции повышается температура массива, что регистрирует ДТ. Для снижения пожароопасное™ деформируемой части пласта производят разгрузку КУМ известными способами, в результате чего зона ОД смещается, вглубь массива. Перед разгрузкой часть, массива за зоной ОД может быть обработана водным раствором антипирогена. В этом случае при перемещении волны ОД происходит равномерная пропитка массива за счет перетока раствора. Разгруженная часть массива также может быть пропитана антипирогеном через шпуры. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. у Ё ы N5 СО л Сл Ч)

Фиг. 3