Способ изоляции аварийного участка шахты через скважину и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для изоляции горных выработок через скважину при тушении подземных пожаров. Техническим результатом изобретения является повышение безопасности труда и расширение оперативных возможностей воздействия на развивающиеся очаги горения на начальной стадии. Для этого осуществляют подачу по скважинам замкнутой опалубки из воздухонепроницаемой ткани и дистанционное разворачивание ее в пространстве аварийной горной выработки путем заполнения внутриопалубочного пространства сжатым газом с ингибирующим наполнителем. При этом перед подачей опалубки, через скважину на почве горной выработки формируют буферную подушку из сыпучего материала с последующим закреплением на ней опалубки. Для этого закрепление опалубки осуществляют анкерованием посредством внедрения в буферную подушку контейнера для подачи опалубки через скважину. В качестве ингибирующего наполнителя используют смесь пиротехнической аэрозоли продуктов горения газогенерирующих шашек с огнетушащим порошком и инертным флегматизатором в виде добавок газообразного азота, возможно совместно с микрокапсулированным хладоном. Устройство для изоляции содержит корпус, выполненный в виде контейнера с газогенерирующими шашками, средство дистанционного воспламенения шашек и отсек охлаждения, выполненный в виде заполненной охлаждающей жидкостью емкости. Цилиндрический корпус контейнера разделен на отсеки, а в его хвостовой части закреплен отделяемый защитный кожух с размещенной в нем складной эластичной опалубкой. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для изоляции горных выработок через скважину при тушении подземных пожаров.

Известен способ изоляции аварийного участка при подземной разработке, включающий возведение в горной выработке складной опалубки, выполненной из воздухопроницаемой ткани и возводимую путем подачи заполнителя во внутриопалубочное пространство (авт. свид. СССР 1668693, кл. Е 21 F 5/00, 1989).

Недостаток известного способа в том, что его из-за большого объема предварительных работ, которые необходимо провести непосредственно на месте возведения перемычки, невозможно оперативно использовать при тушении пожаров в труднодоступных местах горных выработок, куда нельзя проникнуть вследствие высокой температуры, загазованности и опасности взрыва.

Известен способ тушения пожара и устройство для его осуществления, заключающийся во введении в защищаемый объем аэрозольного ингибитора горения с использованием пиротехнической смеси, которую предварительно охлаждают. При этом устройство содержит корпус с пиротехнической шашкой, средство ее дистанционного воспламенения, и блок охлаждения, выполненный в виде заполненной охлаждающей жидкостью емкости (патент РФ 2008045, кл. А 62 С 3/00, 1992).

Недостаток известного технического решения состоит в том, что, оказывая ингибирующее воздействие, оно, тем не менее, не препятствует прохождению ударных волн и ядовитых продуктов горения и взрывов в действующие горные выработки, что снижает безопасность труда.

Целью изобретения является повышение безопасности труда и расширение оперативных возможностей воздействия на развивающиеся очаги горения на начальной стадии.

Поставленная цель достигается, тем, что в способе изоляции аварийного участка шахты через скважину, включающем подачу по скважине замкнутой опалубки из воздухонепроницаемой ткани и дистанционное разворачивание ее в пространстве аварийной горной выработки путем заполнения внутриопалубочного объема сжатым газом с ингибирующим наполнителем, перед подачей опалубки, через скважину на почве горной выработки формируют буферную подушку из сыпучего материала с последующим закреплением на ней опалубки. Закрепление опалубки осуществляют анкерованием посредством внедрения в буферную подушку контейнера для подачи опалубки через скважину. При этом в качестве ингибирующего наполнителя используют смесь пиротехнической азрозоли продуктов горения газогенерирующих шашек с огнетушащим порошком, в который может быть добавлен микрокапсулированный хладон, и инертным флегматизатором в виде добавок газообразного азота.

Устройство для изоляции аварийного участка через скважину содержит цилиндрический корпус, выполненный в виде контейнера с газогенерирующими шашками, средство дистанционного воспламенения шашек и блок охлаждения, выполненный в виде заполненной охлаждающей жидкостью емкости. При этом цилиндрический корпус контейнера разделен на отсеки, а в его хвостовой части закреплен отделяемый защитный кожух с размещенной в нем складной эластичной опалубкой, выполненной в виде замкнутой оболочки с горловиной, посредством которой она прикреплена к отсеку с огнетушащим порошком и отделена от него разрывной мембраной. Блок охлаждения выполнен в виде отсека, сообщенного через обратный клапан с отсеком огнетушащего порошка. При этом в нем размещены теплообменные трубки, сообщенные с одного конца с коллекторным отсеком и введенные другими концами в отсек огнетушащего порошка, а коллекторный отсек сообщен с камерой сгорания отсека газогенерирующих шашек. Введенные в отсек огнетушащего порошка концы теплообменных трубок могут быть снабжены легкосъемными защитными колпачками, а в качестве охлаждающей жидкости использовался жидкий азот. Кроме того, отделяемый защитный кожух соединяется с корпусом контейнера посредством легкоразрушаемых при нагревании элементов крепления, а обратный клапан выполнен в виде золотникового распределителя, который в режиме ожидания сообщает отсек с жидким азотом с атмосферой, а в рабочем режиме - с отсеком огнетушащего порошка.

Предложенная совокупность отличительных признаков позволяет установить изолирующую перемычку в любом труднодоступном месте горной выработки через скважину и обеспечить ее надежную изоляцию с одновременным ингибированием процессов горения в случае воздействия на перемычку взрывной волны.

На фиг. 1 изображен контейнер с отсеками и уложенной в него опалубкой, продольный разрез; на фиг.2 изображено поперечное сечение горной выработки с установленной в ней перемычкой; на фиг.3 показан вариант исполнения золотникового клапана, продольный разрез.

Устройство для осуществления способа включает цилиндрический корпус 1 с наконечником 2, отсек с газогенерирующими шашками 5 и средством 4 их дистанционного поджига; камеру сгорания 5, коллекторный отсек 6, отсек 7 с охлаждающей жидкостью (жидким азотом) и теплообменными трубками 8. На свободные торцы этих трубок одеты легкосъемные защитные колпачки 9, предохраняющие от просыпания огнетушащего порошка в коллекторный отсек 6. Огнетушащий порошок размещен в отсеке 10. Обратный клапан 11 выполнен в виде золотникового распределителя, в корпусе 12 которого размещен плунжер 13 с кольцевым пазом 14 и каналами 15. Плунжер 13 подпружинен пружиной 16. В корпусе 12 выполнены отверстия 17 и закреплена трубка 18 для сообщения отсека 7 в режиме ожидания с атмосферой. В отделяемом защитном кожухе 19 размещена опалубка 20, выполненная в виде замкнутой оболочки из воздухонепроницаемой ткани и прикрепленная горловиной к отсеку 10, от которого она отделена разрывной мембраной 21. Кожух 19 с одной стороны посредством строп 22 зачален на тросик 23, а другой стороной с помощью шин 24 и легкоразрушаемого от нагревания кольца 25 прикреплен к корпусу 1 контейнера 26, который через скважину 27 внедряется в буферную подушку 28, отсыпанную в горной выработке 29, и которая вместе с развернутой опалубкой 20 образует перемычку 30.

Способ осуществляют следующим образом.

В горную выработку 29, в которой необходимо возвести перемычку 30, бурят скважину 27 и обсаживают ее трубами. Затем через нее формируют буферную подушку 28 из какого-либо подходящего сыпучего материала, например, гранулированного шлака или мелкодробленого горельника. Перед началом спуска контейнера 26, его отсек 7 заправляют жидким азотом через заправочный штуцер (не показан). При этом, после температурной стабилизации, образующийся газообразный азот дросселируется по каналам 15 и трубке 18 в атмосферу, что дает возможность предохранить контейнер 26 от разрыва в период его спуска в горную выработку 29. Контейнер 26 опускают в скважину 27 на тросике 23. Опускают его с такой скоростью, чтобы он мог приобрести необходимую кинетическую энергию для внедрения корпуса 1 с наконечником 2 в буферную подушку 28. Затем при помощи средства 4 осуществляют дистанционное воспламенение газогенерирующих шашек в отсеке 3. Образующиеся в камере сгорания 5 горячие газы поступают в коллекторный отсек 6 и далее по теплообменным трубкам 8 вдуваются в камеру 10. Одновременно в результате нагревания боковых стенок коллекторного отсека 6 кольцо 25 разрушается и защитный кожух 19 отделяется от корпуса 1. После этого он может быть извлечен на поверхность через скважину 27 посредством тросика 23. В результате опалубка 20 освобождается для разворачивания. В тепло-обменных трубках 8 горячие газы и ингибирующие аэрозоли охлаждаются. Сдувая защитные колпачки 9 сжатые газы поступают в отсек 10, где резко возрастает давление. В результате этого мембрана 21 разрывается и охлажденные газы вместе с вспушенным ими огнетушащим порошком поступают во внутриопалубочное пространство опалубки 20, которая начинает разворачиваться. Вследствие большого притока тепла жидкий азот в отсеке 7 бурно испаряется. Образующаяся большая масса газообразного азота не успевает дросселироваться по трубке 18 и поэтому, преодолевая давление пружины 16, сдвигает плунжер 13. При этом открывается проход для газа через каналы 15, кольцевой паз 14 и отверстия 17 в отсек 10. Здесь газообразный азот смешивается с продуктами горения газогенерирующих шашек и огнетушащим порошком. Развернувшаяся опалубка 20 плотно прилегая к боковым стенкам горной выработки 29 и буферной подушке 28, образует перемычку 30. При этом за счет давления сжатого газа контейнер 26 полностью внедряется в буферную подушку 23 и тем самым надежно, подобно анкеру, закрепляет опалубку. Если, в результате действия мощной ударной волны опалубка 20 разорвется, то наполняющие ее огнетушащий порошок, аэрозоли и инертные газы окажут ингибирующее и флегматизирующее воздействие на пламя, надавят его, не дав распространиться по горной выработке.

Предложенные способ и устройство для его осуществления позволяют оперативно и надежно изолировать аварийные горные выработки, повысить безопасность производства работ по ликвидации пожара в условиях высоких температур, дефицита времени и угрозы взрыва.

Формула изобретения

1. Способ изоляции аварийного участка шахты через скважину, включающий подачу по скважине замкнутой опалубки из воздухонепроницаемой ткани и дистанционное разворачивание ее в пространстве аварийной горной выработки путем заполнения внутриопалубочного объема сжатым газом с ингибирующим наполнителем, отличающийся тем, что перед подачей опалубки, через скважину на почве горной выработки формируют буферную подушку из сыпучего материала с последующим закреплением на ней опалубки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что закрепление опалубки осуществляют анкерованием посредством внедрения в буферную подушку контейнера для подачи опалубки через скважину.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ингибирующего наполнителя используют смесь пиротехнической аэрозоли продуктов горения газогенерирующих шашек с огнетушащим порошком и инертным флегматизатором в виде добавок газообразного азота, возможно совместно с микрокапсулированным хладоном.

4. Устройство для изоляции аварийного участка через скважину, содержащее цилиндрический корпус, выполненный в виде контейнера с газогенерирующими шашками, средство дистанционного воспламенения шашек и блок охлаждения, выполненный в виде заполненной охлаждающей жидкостью емкости, отличающееся тем, что цилиндрический корпус контейнера разделен на отсеки, а в его хвостовой части закреплен отделяемый защитный кожух с размещенной в нем складной эластичной опалубкой, выполненной в виде замкнутой оболочки с горловиной, посредством которой она прикреплена к отсеку с огнетушащим порошком и отделена от него разрывной мембраной, причем блок охлаждения выполнен в виде отсека, сообщенного через обратный клапан с отсеком огнетушащего порошка, при этом в нем размещены теплообменные трубы, сообщенные с одного конца с коллекторным отсеком и введенные другими концами в отсек огнетушащего порошка, а коллекторный отсек сообщен с камерой сгорания отсека газогенерирующих шашек.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3