СПОСОБ БОРЬБЫ С ПОЖАРАМИ В ШАХТАХ
METHOD FOR FIRE FIGHTING IN MINES

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для борьбы с пожарами в шахтах.
Известен способ борьбы с пожарами в шахтах, включающий изоляцию горных выработок с очагом пожара (Скочинский А.А., Огиевский В.М. Рудничные пожары. - М.: Углетехиздат, 1954. - 387 с.).
Недостатком известного способа является длительность и низкая эффективность тушения пожаров в шахтах из-за прососов воздуха в нарушениях горных пород и теплоизоляционных свойств угля.
Известен также способ борьбы с пожарами в шахтах, включающий подачу инертного газа в выработанное пространство (Линденау Н.И., Маевская В.М., Крылов В.Ф. Происхождение, профилактика и тушение эндогенных пожаров. - М.: Недра, 1977. - 319 с.).
Недостатком известного способа является его низкая эффективность из-за небольшого теплосъема из скопления угля инертным газом.
Наиболее близким техническим решением является способ борьбы с пожарами в шахтах, включающий подачу инертного газа в выработанное пространство в жидком состоянии (АС СССР 368410, кл. Е21F 5/00, 1973 г.).
Недостатком известного способа является его низкая эффективность из-за быстрого выноса испарившегося газа из выработанного пространства сохраняющимися утечками воздуха.
Задачей изобретения является повышение эффективности способа борьбы с пожарами в шахтах.
Поставленная задача достигается тем, что в способе борьбы с пожарами в шахтах, включающем подачу в выработанное пространство инертного газа в жидком состоянии, согласно изобретению инертный газ в жидком состоянии подают в выработанное пространство в герметически закрытой емкости с разрушаемой оболочкой, причем разрушение оболочки емкости происходит при заданной температуре и регулируется изменением механической прочности оболочки.
Указанную задачу достигают также тем, что заполненные жидким инертным газом герметично закрытые емкости с разрушаемой оболочкой подают в выработанное пространство по скважинам, пробуренным с поверхности или из горных выработок, или помещают в выработанном пространстве со стороны забоя при движении лавы.
Подача в выработанное пространство инертного газа в жидком состоянии приводит к быстрому испарению жидкости. Образующийся инертный газ выносится утечками воздуха в действующие горные выработки или на поверхность, а замещающий его воздух способствует развитию процесса самовозгорания или горению в очаге пожара.
В случае подачи в разогретое выработанное пространство инертного газа в жидком состоянии в герметично закрытой емкости с разрушаемой оболочкой происходит повышение давления внутри емкости за счет испарения жидкого инертного газа, однако утечки инертного газа не возникают при сохранении целостности оболочки. Только в случае повешения температуры угля и горной породы в выработанном пространстве из-за развития процесса самовозгорания до критического заданного значения давление газа в герметически замкнутой емкости превышает предел прочности оболочки, и она разрушается. Образующийся скачок давления уплотняет обрушенные массы угля и горных пород, что препятствует притоку свежего воздуха к очагу и выносу инертного газа в действующие выработки. Сохраняющаяся инертная атмосфера предотвращает выделение тепла, что приводит к остыванию горной массы.
Для доставки жидкого инертного газа в герметически закрытой емкости с разрушаемой оболочкой используют скважины, пробуренные с поверхности или из горных выработок. При необходимости быстро изолировать действующие выработки от выработанного пространства жидкий инертный газ в герметически закрытой емкости с разрушаемой оболочкой размещают в образующиеся пустоты в горных породах со стороны забоя при движении лавы.
Способ осуществляют следующим образом.
Для предупреждения самовозгорания, локализации или тушения возникшего пожара в выработанное пространство шахты подают инертный газ в жидком состоянии в герметически закрытой емкости с разрушаемой оболочкой. В качестве оболочки можно использовать металлы, керамику, а также другие материалы, не пропускающие используемые инертные газы, например азот. Предварительными расчетами и испытаниями устанавливают закономерности разрушения оболочки емкости в зависимости от ее размеров, применяемого материала и окружающей температуры. Поэтому при изготовлении емкостей регулируют их размеры по объему и толщине стенок, устанавливая температуру разрыва оболочки, например, на 60, 80, 100°С или другие значения. Герметично закрытые емкости подают через скважины или закладывают в выработанное пространство со стороны забоя. При попадании закрытых емкостей с жидким инертным газом, например азотом, в область самовозгорания горючего материала жидкий инертный газ интенсивно испаряется, давление внутри емкости возрастает, и при достижении заданной критической температуры происходит разрыв оболочки. Возникающий при разрыве оболочки емкости скачок давления уплотняет окружающие породы, препятствуя проникновению воздуха в выработанное пространство и истечению выделившегося инертного газа в действующие горные выработки.
За счет инертизации атмосферы выработанного пространства прекращается выделение тепла горючим материалом. Одновременно происходит охлаждение горной массы жидким инертным газом, например азотом, а также снижается температура инертного газа при резком снижении его давления в момент разрыва оболочки.
Применение предложенного способа позволяет повысить безопасность горных работ, а также снизить затраты, необходимые на предупреждение, локализацию и тушение пожаров в шахтах.