СПОСОБ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ ДЕЙСТВУЮЩИХ ОЧИСТНЫХ ЗАБОЕВ
METHOD FOR PREVENTING SPONTANEOUS FIRES IN WORKED-OUT AREA OF ACTING MINING FACES

Изобретение относится к горному делу, а именно к выемке пластов угля подземным способом, и может быть использовано для предупреждения эндогенных пожаров в выработанном пространстве действующих очистных забоев при выемке пластов угля, опасных по самовозгоранию и проветриваемых через выработанное пространство.
Известно изобретение по авторскому свидетельству СССР №1240915 «Способ предупреждения эндогенных пожаров в шахтах» (кл. E21F 5/00, заявлено 02.10.1984 г., опубликовано в 1986 году, бюллетень №24). Известный способ заключается в том, что определяют объем обрабатываемой зоны выработанного пространства, начальную влажность и плотность обрушенной горной массы, а затем обрабатывают ее воздушно-механической пеной заданной кратности и плотности. При определении необходимых объемов зон обработки используют математическую формулу.
К основным недостаткам этого способа предупреждения эндогенных пожаров относится низкая точность определения объемов выработанного пространства действующих очистных забоев, подлежащих профилактической обработке воздушно-механической пеной.
Кроме того, указанная профилактическая обработка является неэффективной при наличии в скоплениях составляющих с большой сорбционной способностью.
В качестве прототипа принят способ профилактики и локализации эндогенных пожаров в выработанном пространстве, заключающийся в том, что через скважину в выработанное пространство подают по трубопроводу инертный газ, насыщенный аэрозолем и водяным паром, чередуя с подачей пены, с инертным газом (авторское свидетельство СССР №1620650, кл. E21F 5/00, заявлено 14.02.1989 г., опубликовано в 1991 году, бюллетень №2).
В результате продувки увлаженным инертным газом уголь и порода увлажняются, а каналы и трещины прочищаются потоком газа. При движении по ним пены практически не происходит потерь пенообразующей жидкости, что приводит к увеличению скорости распространения пены.
К недостаткам известного способа следует отнести отсутствие связи его с управлением газовыделением средствами вентиляции, поэтому он не используется в действующих очистных забоях, в частности при столбовых системах разработки пожароопасных пластов.
Кроме того, профилактические составы подают по всему выработанному пространству, а не только в зоны концентрированных потерь угля, поэтому известный способ весьма трудоемок, т.к. приходится бурить большое число скважин в выработанное пространство и подавать много пены, инертного газа и пара.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности профилактической обработки за счет отвода метановоздушной смеси по скважинам от очистного забоя через выработанное пространство и осуществление затем через них профилактической обработки.
Способ предупреждения эндогенных пожаров в выработанном пространстве действующих очистных забоев включает бурение скважин в выработанное пространство и профилактическую обработку потерь угля.
Отличие заключается в том, что поочередно по пробуренным скважинам сначала производят отвод от очистного забоя метановоздушной смеси, а по мере возрастания аэродинамического сопротивления очередной скважины через нее осуществляют профилактическую обработку сформировавшейся под нею пожароопасной зоны.
Преимуществом предложенного способа является то, что через одни и те же скважины, пробуренные в выработанное пространство выемочного столба, сначала отводят от очистного забоя метановоздушную смесь, создавая при этом под скважинами пожароопасные зоны из обрушенных пород и выпавшей из струи воздуха угольной пыли, и производят профилактическую противопожарную обработку. За счет этого значительно снижается трудоемкость как проветривания и управления газовыделением, так и профилактики эндогенных пожаров. Сформированные под скважинами пожароопасные зоны легко поддаются необходимым расчетам (размеры, объемы, расход материалов и т.д.), и контролируется эффективность их профилактической обработки.
Сущность предложенного способа поясняется примером его выполнения и чертежом, где на представленной фиг.1 показана технологическая схема предложенного способа, вид в разрезе I-I, а на фиг.2 - то же, вид в плане (разрез по II-II).
С поверхности на угольный пласт 1 бурят вертикальные скважины 2, из которых скважины, попавшие на кровлю неотработанного пласта, т.е. впереди очистного забоя 3, перекрывают. На скважинах устанавливают вентиляционные установки 4 и производят по ним отсос части воздушной струи с метаном, выделяющимся из угля, и угольной пылью, образующейся при выемке угля.
Скважины бурят на расстоянии 1/3 длины очистного забоя от борта выработки (штрека), по которой должна двигаться исходящая струя. Часть исходящей струи под действием разрежения, создаваемого вентиляторной установкой 4, уходит в выработанное пространство к скважине 2, и из нее выпадает большая часть угольной пыли, которая отлагается под скважиной, образуя в обрушенных породах «пятно» диаметром L=15-30 м. По мере перемещения очистного забоя 3 в выработанном пространстве оказывается очередная пробуренная скважина 2 с вентилятором, а «пятно» под ранее использованной для проветривания скважиной увеличивается, и аэродинамическое сопротивление ее резко увеличивается, в связи с чем отводимый через выработанное пространство поток воздуха с примесью метана замыкается на новую скважину 2. На ранее использованной скважине устанавливают противопожарный комплекс 5 и производят через нее противопожарную обработку, которая может включать, например, поочередную подачу по скважине в «пятно» (пожароопасную зону) инертного газа и инертной пены. Профилактическую обработку продолжают до закачки расчетного объема пены и прекращения движения воздуха по скважине.
Аналогичная профилактическая обработка производится и через последующие скважины после прекращения отвода по ним метановоздушной смеси от очистного забоя.
Предложенный способ профилактики эндогенных пожаров при проветривании очистных забоев через выработанное пространство прошел испытания на ряде шахт Кузбасса и рекомендован к использованию.