Способ предотвращения взрывов газа в выработанном пространстве шахт

 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам профилактики и снижения вероятности взрывов пылегазовоздушной смеси в выработанном пространстве и прилегающих к нему выработках угольных шахт. Способ предотвращения взрывов газа в выработанном пространстве очистных забоев угольных шахт включает подачу пены в выработанное пространство. Новым является то, что пену подают ограниченной устойчивости циклично перед посадкой непосредственной кровли до полного заполнения пустот. При этом разлив пены ведут от низа лавы вверх на расстояние длины зоны запенивания, которое определяют из математического выражения. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам профилактики и снижения вероятности взрывов пылегазовоздушной смеси в выработанном пространстве и прилегающих к нему выработках угольных шахт.

Известен способ локализации взрыва пылегазовоздушной смеси в выработанном пространстве, заключающийся в возведении предохранительной бутовой полосы, изолирующей выработанное пространство от сети действующих горных выработок [1] Недостатками способа являются его трудоемкость и невозможность применения в выработанном пространстве за крепью очистного забоя.

Известен способ локализации взрыва газа при тушении подземных пожаров [2] принятый за прототип, заключающийся в заполнении горной выработки воздушно-механической пеной с образованием пенной пробки, причем пенную пробку образуют гелеобразной пеной с переменной кратностью.

Недостатками способа являются узкая направленность применения амортизационной пробки при динамических нагрузках и недостаточная устойчивость при длительных статических нагрузках.

Задача изобретения снижение вероятности и предотвращение взрывов газа путем управления утечками воздуха в выработанном пространстве, равномерным распределением утечек по длине вентиляционной выработки, снижение количества метана, поступающего в выработку с утечками воздуха.

Это достигается тем, что в выработанное пространство за механизированную крепь подают пену ограниченной устойчивости, циклично перед посадкой непосредственной кровли, до полного заполнения пустот, причем разлив пены ведут от низа лавы вверх на расстояние L_п, определяемое по формуле: L_п = L_л(1-τ_пv_л/L_max) (м), где L_л длина очистного забоя, м; τ_п время устойчивости пены, ч; V_л скорость подвигания лавы, м/ч; L_max зона максимума удельных утечек или максимальной концентрации взрывчатых газов, м.

Благодаря такому решению уменьшается вероятность взрывов газа и пыли в выработанном пространстве и вентиляционной выработке, а также снижается массовый расход утечек воздуха из очистной выработки и увеличивается его коэффициент доставки к ее нижней части.

На чертеже показана схема действия пены на участке, опасном по взрыву.

Способ осуществляется при разработке угольных пластов с полным обрушением пород непосредственной и основной кровли за крепью 1 при прямоточном проветривании участка (движение воздуха показано стрелками 2) по воздухоподающему штреку 3, очистному забою 4, вентиляционному штреку 5. При этом часть воздуха (утечки) проходит через свободную зону между крепью и обрушенными породами 6 и через зону 7 обрушения, поступая на вентиляционный штрек 5. В зависимости от шага обрушения непосредственной кровли ширина свободной зоны между крепью очистного забоя 1 и обрушенными породами может изменяться от десятых долей до нескольких метров.

При максимальной ширине свободного пространства 6 оно заполняется эластичной, например, водовоздушной со стабилизаторами пеной, подаваемой по гибкому шлангу с вентиляционного штрека от пеногенератора к распределительным стволам, выведенным за ограждение крепи с заданными интервалами по длине очистного забоя (5-10 м).

Заполнение пеной свободного пространства в пределах вынутого пласта угля обеспечивает ее всплывание между кусками обрушивающейся затем на нее непосредственной кровли, заполнение пустот и даже обрушивающейся полости между непосредственной и основной кровлей за счет разрежения воздуха в этом пространстве. В результате этих процессов увеличивается сопротивление движению утечек воздуха и снижается их расход, вплоть до полной изоляции выработанного пространства (жесткие пены).

Время устойчивости пены τ_п для воздушно-механических пен ограничено десятками часов или суток, что меньше времени движения очистного забоя на расстояние L_max, соответствующее максимальной концентрации взрывчатых газов в утечках, часто совпадающей с максимумом удельных утечек воздуха, поступающих на вентиляционный штрек, т.е. τ_п < L_max/V_л, где V_л скорость подвигания лавы (очистного забоя).

Время τ_п определяет длину зоны запенивания свободного пространства L_п в нижней части очистного забоя, обратно пропорционального относительному расстоянию устойчивого состояния пены τ_п · V_л, т. е.

откуда L_п = L_л(1-τ_пv_л/L_max) При устойчивости пены, соответствующей L_max, длина ее полосы вдоль лавы минимальна (L_п → 0). При весьма неустойчивой пене (τ_п → 0) длина ее полосы L_п соответствует длине лавы (L_п → L_л).

Формула изобретения

Способ предотвращения взрывов газа в выработанном пространстве очистных забоев угольных шахт, заключающийся в подаче пены в выработанное пространство, отличающийся тем, что за механизированную крепь в выработанное пространство подают пену ограниченной устойчивости циклично перед посадкой непосредственной кровли до полного заполнения пустот, причем разлив пены ведут от низа лавы вверх на расстояние длины зоны запенивания L_п, определяемое по формуле
L_п = L_л(1-τ_пv_л/L_max),
где L_л длина очистного забоя, м;
τ_п - время устойчивости пены, ч;
v_л скорость подвигания лавы, м/ч;
L_max зона максимума удельных утечек или максимальной концентрации взрывчатых газов, м.

РИСУНКИ

Рисунок 1