Способ снижения эндогенной пожароопасности угольного массива

 

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)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Е 21 F 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

"Ч Сд

4д

Ы

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4808718/03. (22) 04.04,90 (46) 30.03.92. Бюл. М 12

Ф (71) Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (72) B.À.Ñêðèöêèé, Л.П.Белавенцев, А.Я.Каминский, А.П.Григорьев, П.А.Нацаренус, З.Т.Мартынов, А.H.Çëàòèöêèé. А.П.Колесников, В.И.Мурашев и Б.Г.Никишичев (53) 622.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

M 188440, кл. Е 21 F 5/00, 1966.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1465603, кл, Е 21 F 5/00, 1988. (54) СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ЗНДОГЕННОИ

ПОЖАРООПАСНОСТИ УГОЛЬНОГО МАССИВА (57) 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 профилакИзобретение 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 полиакриламида.

Однако данный способ имеет низкую эффективность, так как краевая часть массива находится в зоне опорного давления и характеризуется низкой проницаемостью, Ы2 1723339А1 тики 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), герметиэируют 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 пожароопасности 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.

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

Известен также способ снижения зндогенной пожароопасности, заключающийся в том, что в краевую часть целиков угля, остающихся в выработанном пространстве, бурят шпуры и заполняют их порошковым антипирогеном, а за ем с помощью направленного гидроразрыва производят обруше1723339 ние пород кровли по контуру целика для снижения прососов воздуха.

Недостатком известного способа является невысокая эффективность.

В результате проведенных наблюде- 5 ний и экспериментов установлено, что на инициирование и дальнейшее развитие процесса самоокисления угля существенное влияние оказывают такие факторы, как величина и динамика опорного давления, 10 действующего на массив, а также характеристика прочностных свойств массива в целом и отдельных пачек.

Под действием опорного давления может происходить упругая деформация и раз- 15 давливание отдельных пачек угля, при этом вследствие механодеструкции происходит .повышение температуры. Замерами установлено, что в зависимости от интенсивности этого процесса температура может 20 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. 25

Цель изобретения — повышение эффективности профилактики самовозгорания путем исключения процессов механодеструкции в краевой части массива и снижения выноса влаги. 30

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, 35 причем при превышении температуры массива над фоновой производят обработку массива водным раствором антипирогена, а затем производят разгрузку массива прорезанием щели в краевой части пласта. 40

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

Кроме того, дополнительно подают антипироген в массив после его разгрузки, 45

На фиг.1 показана схема, поясняющая применение способа для защиты от самовозгорания угля е краевой части массива, прилегающей к горной выработке; на фиг.2 — сечение А-Д на фиг,1; на фиг.3 - 60 схема, поясняющая применение способа для защиты от самовозгорания угля в целике, остающемся, в выработанном пространстве; íà фиг.4- сечение Б-Б не фиг,3; на фиг.6 — сечение В-B на фиг.3. 55

Il р и и е р 1, После проходки по пожароопасному пласту выработки 1 в краевой чести 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 герметизируют и систематически контролируют показания датчиков. При отсутствии деформации пачки угля показания датчиков не отличаются от фоновой температуры угля в пласте и профилактическая обработка массива не производится. При превышении величины опорного давления прочности наиболее слабой пачки угля начинаются деформации, развивается процесс механодеструкции и происходит нагревание угля в деформирующейся пачке. Рост температуры находится в прямой зависимости от степени деформации. Процесс механодеструкции фиксируется при превышении показания датчика температуры над фоновой более чем на величину точности измерения.

С началом деформации в массиве создаются условия для развития интенсивного процесса самоокисления угля и для предупреждения возникновения очага эндогенного пожара необходимо провести профилактическую обработку массива антипирогеном. Обработку пожароопасного участка можно провести в пределах эоны опорного давления, однако обработка в 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.

В связи с этим рекомендуется проводить обработку по следующей схеме. На границе зоны опорного давления вблизи условной линии 4 в шпурах 5 устанавливают герметизаторы и через них производят пропитку массива за зоной опорного давления, а затем производят разгрузку краевой части массива прорезанием щели 7. За счет разгрузки зона опооного давления смещается от краевой части вглубь массива на участок, 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 выдавливается из ник 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 филь1723339

9 8

Фиг. i трации, так как после разгрузки приемистость массива резко возрастает. Последующая обработка снижает пожароопасность разгруженного массива и, кроме того, защищает новую зону опорного давления от доступа воздуха и выноса влаги, Пример 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 части 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 датчиками 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 прорезаиия щели 7 аналогично примеру 1, а затем через короткие шпуры 20 обрабатывают раствором антипи2 4 5 6 рогена разгруженную часть целика. При подходе очистного забоя 18 на целик воздействует вторая волна давления, впереди которой происходит повторное перераспре5 деление жидкости. Таким образом, за линией очистного забоя в выработанном пространстве остается обработанный и разгруженный по контуру целик, за счет чего исключается механодеструкция в краевой

10 части, отжим угля и формирование направленного процесса выноса влаги.

Формула изобретения

1. Способ снижения эндогенной пожа1.5 роопасности угольного массива, включающий бурение шпуров в массив угля и нагнетание антипирогенов в шпуры, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности профилактики самовозго20 рания путем исключения процессов механодеструкции в краевой части массива и снижения выноса влаги, шпуры бурят в неразгруженный массив по наиболее слабой пачке, размещают в них датчики температу25 ры, герметизируют шпуры и контролируют температуру массива, причем при превы-. шении температуры массива над фоновой производят обработку массива водным рас. твором антипирогена, а затем производят

30 разгрузку массива прорезанием щели в краевой части пласта.

2. Способ по п.1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью обеспечения равномерной пропитки массива, антипироген падают в

35 область, находящуюся за зоной опорного давления.

3. Способ по п.1, от л и ч а ю шийся тем, что дополнительно подают в массив антипироген после его разгрузки.

1723339

Фиг. 2

Фиг. 3

8-В

Фиг. 4 Фиг. 5

Составитель И. Федяева

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор И. Муска

Редактор A. Огар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 10S3 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/б