Способ предупреждения и подавления самовозгорания породных отвалов
Владельцы патента RU 2547186:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) (RU)
Изобретение относится к горной промышленности, борьбе с эндогенными пожарами. Техническим результатом является повышение эффективности способа предупреждения и подавления самовозгорания породных отвалов. Предложен способ предупреждения и подавления самовозгорания породных отвалов, включающий нагнетание раствора антипирогена в породный отвал. При этом подачу антипирогена осуществляют через перфорированный трубопровод, уложенный в насыпных породах по периметру отвала вдоль его бортов. Причем подачу антипирогена чередуют с подачей по трубопроводу инертного газа. Кроме того расстояние от поверхности до перфорированного трубопровода превышает глубину промерзания пород в зимнее время.
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для борьбы с пожарами, возникающими от самовозгорания на породных отвалах.
Известен способ предупреждения и подавления самовозгорания породных отвалов путем покрытия инертным изолирующим материалом поверхности отвала (Правила безопасности при разработке угольных месторождений открытым способом. ПБ 05-619-03. НТЦ «Промышленная безопасность», М., 2004).
Недостатком способа является неэффективность изоляции из-за размыва изолирующего слоя осадками, необходимости большого количества изолирующего материала.
Известен способ предупреждения и подавления самовозгорания породных отвалов, включающий частичную или полную перевалку отвалов (Твердов А.А., Яновский А.Б., Никишичев С.Б., Апель Г. Профилактика и ликвидация горения породных отвалов // Уголь. - 2010. - №2. - С.3-6.).
Недостатком способа является большая трудоемкость, необходимость значительного количества бульдозерной и экскаваторной техники.
Наиболее близким техническим решением является способ тушения горящих породных отвалов - патент №2347076, МПК кл. E21F 5/00. Способ включает бурение в породные отвалы скважин и нагнетание через скважины известковой суспензии, являющейся антипирогеном, препятствующим самовозгоранию, для обработки породного отвала
Недостатком данного способа является его низкая эффективность из-за обработки антипирогеном только зон породных отвалов, прилегающих к скважинам. Кроме того, область применения способа ограничена из-за применения одного вида антипирогена - известковой суспензии. В настоящее время появляются новые, более эффективные вещества - антипирогены, препятствующие самовозгоранию углесодержащих пород.
Техническое решение заявляемого изобретения - повышение эффективности предупреждения и подавления самовозгорания породных отвалов.
Указанное техническое решение достигается тем, что в способе предупреждения и подавления самовозгорания породных отвалов, включающем нагнетание раствора антипирогена в породный отвал, подача антипирогена осуществляется через перфорированный трубопровод, уложенный в насыпных породах по периметру отвала вдоль его бортов, причем подачу антипирогена чередуют с подачей по трубопроводу инертного газа, а расстояние от поверхности до перфорированного трубопровода превышает глубину промерзания пород в зимнее время.
Исследование пожаров, возникающих на породных отвалах, показывает, что очаги самовозгорания обычно формируются в зоне фильтрации воздуха через насыпные породы. Такие зоны возникают по периметру отвалов вдоль его бортов. Поэтому подача раствора антипирогена через перфорированный трубопровод, проложенный в насыпных породах по периметру отвала вдоль его бортов, приводит к обработке углесодержащих масс в наиболее пожароопасной зоне, в которой постоянно фильтруется воздух. Такая обработка позволяет предупредить развитие очагов пожара, а также охладить уже разогретые углесодержащие массы пород.
Чередование подачи через перфорированный трубопровод антипирогена и инертного газа позволяет повысить эффективность предупреждения и подавления самовозгорания углесодержащих масс пород за счет увеличения дальности распространения раствора антипирогена в насыпных породах, а также создания в породах инертной газовой среды, не поддерживающей горение. В качестве инертного газа используют, например, азот.
Размещение перфорированного трубопровода на глубине, превышающей промерзание породного отвала в зимнее время, позволяет избежать замерзания антипирогена в зимний период и проводить работы по предупреждению и подавлению самовозгорания в любое время года.
Способ осуществляют следующим образом.
В насыпных породах по периметру отвала вдоль его бортов прокладывают траншею. На дно траншеи укладывают перфорированный трубопровод с выводом патрубка на поверхность, по которому раствор антипирогена подают в перфорированный трубопровод. Затем траншею засыпают. Для возможности проведения работ по предупреждению и подавлению самовозгорания в зимний период глубина залегания перфорированного трубопровода превышает глубину промерзания пород.
При подаче раствора антипирогена в перфорированный трубопровод антипироген выходит из отверстий в окружающие трубопровод горные породы, производя их охлаждение и снижая химическую активность углесодержащих масс в наиболее опасных зонах, находящихся на пути фильтрации потоков воздуха, возникающих за счет ветрового напора. После подачи раствора антипирогена в перфорированный трубопровод нагнетают инертный газ, например азот. Подаваемый инертный газ перемещает по порам и трещинам ранее поданный раствор антипирогена, увеличивая объем обработанных пород. Подаваемый газ также приводит к инертизации среды, что снижает интенсивность окисления углесодержащих масс.
Пример конкретного применения способа
При формировании породного отвала из углесодержащих масс, имеющих большую химическую активность, возникла опасность возникновения очагов самовозгорания. Проведенные замеры показали, что в скоплениях пород, прилегающих к бортам отвала в зоне фильтрации потоков воздуха, создаваемых под действием ветрового напора, начала повышаться температура, достигая 40-50°C.
Для предупреждения самовозгорания и подавления очагов самонагревания по периметру породного отвала, равного 620 м, прорывают траншею глубиной 1,4-1,6 м, что превышает глубину промерзания пород в зимний период. По всему периметру отвала в траншею укладывают перфорированный трубопровод диаметром 100 мм. Патрубок для подачи антипирогена и инертного газа в перфорированный трубопровод выводят на поверхность. Затем траншею засыпают породами.
Через патрубок в перфорированный трубопровод подают раствор антипирогена для предупреждения самовозгорания и снижения температуры разогретых масс. Расход раствора антипирогена составляет 10 л на 1 м3 углесодержащих масс. Затем в перфорированный трубопровод подают инертный газ - азот для интенсивного перемещения раствора антипирогена в породном отвале и создания инертной атмосферы.
Подачу раствора антипирогена в перфорированный трубопровод с последующим нагнетанием инертного газа повторяют один раз в неделю. Замеры, проведенные через месяц, показали, что температура ранее разогретых масс горных пород в отвале снизилась до естественной температуры окружающей среды. В дальнейшем новых очагов самовозгорания не возникало.
Применение предложенного способа позволяет снизить экономический ущерб, наносимый угольным предприятиям очагами самовозгорания, и повысить безопасность ведения работ.
Способ предупреждения и подавления самовозгорания породных отвалов, включающий нагнетание раствора антипирогена в породный отвал, отличающийся тем, что подачу антипирогена осуществляют через перфорированный трубопровод, уложенный в насыпных породах по периметру отвала вдоль его бортов, причем подачу антипирогена чередуют с подачей по трубопроводу инертного газа, а расстояние от поверхности до перфорированного трубопровода превышает глубину промерзания пород в зимнее время.
