Способ тушения эндогенных пожаров в разрыхленных массивах угля

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для тушения эндогенных пожаров, возникших в обрушенных массивах выработанного пространства угольных шахт. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности тушения пожара путем создания вокруг очага пожара прочной газонепроницаемой оболочки, усиленной наполнителем. Для этого способ включает двухстадийную обработку обрушенной горной массы. При этом на первой стадии в обрушенный массив разрыхленной массы нагнетают галоидированную активную пену, содержащую в том числе до 10% микрокапсулированного хладона. На второй стадии нагнетают смесь силиката натрия, хлорной извести с пенообразователем и водой в соотношении соответственно, мас.%: 5...7, 2....6, остальное. В качестве наполнителя для создания активной барьерной монолитной завесы в разрушенную горную массу нагнетают смесь золы-уноса и золошлакомариалов до 30% объема. Из подземных действующих горных выработок на пути движения пожарных газов создают пенную объемную завесу по второй стадии обработки. Способ позволяет исключить генерацию тепла и летучих продуктов и, следовательно, устранить взрывоопасную ситуацию. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для тушения эндогенных пожаров, возникших в обрушенных массивах выработанного пространства угольных шахт.

Известен способ тушения эндогенных пожаров в разрыхленных массивах угля, заключающийся в двухстадийной обработке горной массы, при которой на первой стадии в обрушенный массив разрыхленной горной массы нагнетают силикат натрия, а на второй - воздушно-механическую пену, содержащую антипироген (Авт. свид. СССР № 979646, кл. Е 21 F 5/00,1981).

Недостатком этого способа тушения эндогенных пожаров является относительно невысокая эффективность тушения пожара ввиду газопроницаемости пенной завесы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ тушения подземного пожара, включающий обработку обрушенного горного массива, имеющего очаг пожара, антипирогеном в две стадии. На первой стадии используют галоидированную пену, которая ингибирует горение летучих продуктов реакции окисления угля. На второй стадии обработки используют смесь хлорной извести или гипохлорита кальция с пенообразователем и водой в соотношении компонентов соответственно, мас.%, 5-7, 2-6, остальное (Авт. свид. СССР № 1305388, кл. Е 21 F 5/00,1935).

Недостатком этого способа тушения эндогенных пожаров является невысокая эффективность воздействия на очаг пожара ввиду газопроницаемости пенной завесы, вследствие завершения процесса профилактической обработки после синерезиса разрушения пены.

Целью изобретения является повышение эффективности тушения пожара путем образования вокруг очага пожара в сторону действующих выработок прочной газонепроницаемой оболочки, усиленной наполнителем.

Это достигается тем, что в способе тушения эндогенных пожаров в разрыхленных массивах угля, включающем двухстадийную обработку обрушенной горной массы, имеющей очаг пожара, на первой из которых в обрушенный горный массив разрыхленной горной массы нагнетают галоидированную активную пену, а на второй создают барьерную завесу из смеси хлорной извести с порошковым пенообразователем и воды, согласно изобретению, активная галоидированная пена дополнительно содержит до 10% микрокапсулированного хладона, а смесь для создания барьерной монолитной завесы дополнительно содержит силикат натрия и жидкую суспензию твердого наполнителя, выполненного в виде пенообразующей смеси золы-уноса и золошлакоматериалов, в следующем соотношении, мас.%:

Хлорная известь в смеси с силикатом натрия 5...7

Пенообразователь 2...6

Зола-унос с золошлакоматериалами До 30

Вода Остальное

При этом из действующих подземных горных выработок на пути движения пожарных газов действующего пожара создают пенную завесу по обработке второй стадии.

Предложенная совокупность отличительных признаков (микрокапсулированного хладона, компонентов силиката натрия, золы-уноса, золошлакоматериалов (ЗШМ)) позволяет по сравнению с прототипом иметь следующие преимущества:

- повысить интенсивность создания пенной монолитной завесы (пробки) на пути движения пожарных газов из очага пожара;

- создать долговременную барьерную пробку (завесу) у изолированного пространства от действующих подземных горных выработок;

- снизить расход материальных и трудовых ресурсов на вяжущие материалы при создании барьерной монолитной пробки (завесы).

Возможность использования местных глин, ЗШМ, золы-уноса и отходов флотации производства обогатительных фабрик в качестве твердой мелкодисперсной фазы в пенообразующей суспензии проверялась в РосНИИГД на 17 образцах глин Прокопьевско-Киселевского района, 4 образцах золы-уноса и 7 ЗШМ с ТЭС Кузбасса. В связи с ограниченностью промышленных запасов глины в районе рекомендовано применение золы-уноса (Кемеровская ГРЭС и Западно-Сибирская ТЭЦ) в смеси с ЗШМ с гидроотвалов Южно-Кузбасской и Томусинской ГРЭС. Величины показателей гранулометрического состава ЗШМ фракции 0,005 мм (более 80%) этих станций близки между собой. Показатель dcp для золы-уноса Кемеровской ГРЭС и Западно-Сибирской ТЭЦ на порядок ниже, чем у отмеченных ЗШМ. При этом частицы фракций более 1 мм в них отсутствуют. Если произвести сравнение показателей состава глин, зол и ЗШМ, то следует отметить, что зола-унос близка к чистым глинам и сравнима по доле фракций менее 0,05 мм в их составах.

На чертеже приведена технологическая схема локализации и тушения эндогенных пожаров в разрыхленных массивах угля. Технологическая схема включает пенопровод 1 подачи пульпы (воды) в смеси с микрокапсулированным хладоном, автоматический дозатор 2 пенообразователя, пожарную автоцистерну 3, смеситель 4, обустройство 5 устья обсадной профилактической скважины, установку 6 газификационную ГАС-100, аэратор 7 потока, обсадную скважину 8, цементовоз 9 для транспортирования смеси силиката натрия, хлорной извести, используемых в качестве вяжущих для золы-уноса или ЗШМ, транспортируемых в одной емкости цементовоза 9. В качестве жидкой фазы аэратор 7 потока снабжен патрубком 16 подачи раствора пенообразователя в смеси с микрокапсулированным хладоном.

В подземной горной выработке размещен подземный модульный испаритель-газификатор 10 и 13 типа МКГ 0,3/1,6, производительность 300 м³/ч с рабочим давлением до 1,6 МПа (конструкция РосНИИГД), установка 11 тампонажная подземная шахтная УТПШ-500 (конструкция РосНИИГД), перфорированный аварийный участок 12, пенопровод 14 инертной пены для создания пенной пробки (завесы) за угледобывающим комплексом 15.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. В выработанное пространство угольного пласта, склонного к самовозгоранию, бурят, как правило, несколько скважин с их обсадкой трубами, с герметизацией, обустройством 5 скважины, выполненным посредством промораживания мокрого грунта непосредственно жидким азотом от газификатора ГАС-100 (производительность до 100 м³/_ч с рабочим давлением до 1,6 МПа 9, выполнено по ТЗ РосНИИГД).

К обсадной трубе скважины подводится пенопровод 1 на смеситель 4 или аэратор 7 потока, подсоединяется установка 6 газификационная и цементовоз 9 к аэратору 7, при этом в цементовозе приготовлена специальная смесь силиката натрия, хлорной извести, ЗШМ в смеси с золой-уносом необходимой концентрации. Микрокапсулированный хладон транспортируется в смеситель 4 и аэратор 7 через патрубок 16 с жидкой фазой пенообразующего раствора от пенопровода 1. На аэратор 7 микрокапсулированный хладон может транспортироваться в смеси цементовоза 9. Концентрация пенообразователя в растворе регламентируется 2....6%, исходя из общепринятых норм расхода в зависимости от его природы, а концентрация ингибаторов принята, исходя из их растворимости до полного насыщения расхода. На начальной стадии через пенопровод 1 подают раствор пенообразователя в смеси с жидким хладоном 114В2, добавляя в этот состав до 10% микрокапсулированного хладона. Генерирование происходит подачей газообразного азота через установку 6. Образуемая при этом пена через скважины поступает в район очага пожара. Необходимая концентрация галоидуглеводорода регулируется до 2% содержания от объема выработанного пространства, исходя из нормативных документов по тушению.

Галоидированная пена поступает в район очага пожара и флегматизирует рудничную атмосферу, изменяя газовый состав в сторону невзрывоопасных смесей. В зоне очага пожара пена разрушается с выделением галоидированных углеводородов, устраняющих пламенное горение, при этом микрокапсулированный хладон исключает возможность повторного самовозгорания угля.

После ликвидации пламенного горения в этом же режиме уже с работой цементовоза 9 производят подачу ранее подготовленной в емкости (не показана) жидкой фазы наполнителя (хлорная известь в смеси с силикатом натрия и ЗШМ). Содержание хлорной извести и силиката натрия в жидкой фазе поддерживается 5....7% за счет изменения состава компонентов смеси в цементовозе 9. Слой активной вспененной суспензии дезактивирует угольную поверхность в разрыхленных массивах угля в районе очага пожара, ингибирует гетерогеные окислительные процессы, прекращает доступ кислорода и снижает процесс горения. Выделение при этом хлора способствует флегматизации окружающей среды. По мере приближения порошка силиката натрия к очагу пожара твердые частицы его нагреваются и вспениваются, увеличиваясь в размерах. С ростом объема частиц движения их замедляются и они застревают в порах и каналах нагретой разрыхленной массы. При этом вспененный порошок закупоривает проходы и пустоты в обрушениях вокруг зоны горения, затрудняя тем самым приток к очагу пожара кислорода воздуха и выход из него пожарных газов. На второй стадии для улучшения условий герметичности оболочки, образованной вспененным порошком силиката натрия, производят одновременное нагнетание смеси ЗШМ для создания на пути движения пожарных газов от очага пожара активной барьерной завесы; при этом цементирующие вяжущие добавки создают плотный монолит.

Из зоны работающих горных выработок аналогично создается барьерная монолитная пробка путем использования подземного газификатора 10 и 13 профилактической смеси, подаваемой от установки 11 тампонажной УТПШ-500, и созданием за угледобывающим комплексом 15 пенной защиты пенопроводом 14.

Таким образом, вокруг очага эндогенного пожара образуется прочная, непроницаемая для газа оболочка, своеобразный мешок, в котором пожар быстро задыхается и гаснет. Это исключает генерацию тепла и летучих продуктов, а следовательно, устраняет рецидив возгорания и повторения образования взрывоопасной ситуации.

Формула изобретения

1. Способ тушения эндогенных пожаров в разрыхленных массивах угля, включающий двухстадийную обработку обрушенной горной массы, имеющей очаг пожара, на первой из которых в обрушенный горный массив разрыхленной горной массы нагнетают галоидированную активную пену, а на второй - создают барьерную завесу из смеси хлорной извести с порошковым пенообразователем и воды, отличающийся тем, что активная галоидированная пена дополнительно содержит до 10% микрокапсулированного хладона, а смесь для создания барьерной монолитной завесы дополнительно содержит силикат натрия и жидкую суспензию твердого наполнителя, выполненного в виде пенообразующей смеси золы-уноса и золошлакоматериалов, в следующем соотношении, мас.%:

Хлорная известь в смеси с силикатом натрия 5-7

Пенообразователь 2-6

Зола-унос с золошлакоматериалами До 30

Вода Остальное

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что из действующих подземных горных выработок на пути движения пожарных газов действующего пожара создают пенную завесу по обработке второй стадии.

РИСУНКИ

Рисунок 1