Введение к работе
Актуальность работы. Техническая политика разЕзгпя угольной промышленности СССР в последние годы базируется на йнтонса^лсадаа производства за счет концентрации работ а внодрония высокопроизводительной техника. В втих условиях особоо значение имеет защита выемочных полей от эндогенных пожаров, возникновение которых приводит к консервация подготовленных к выемке запасов угля, наносят значительный материальный ущерб и оказывает негативное влдянае на состояние тохники безопасности из-за угрозы взрывов ыетано-воздуш-ных скесей а выделения ядоватых газов.
Особенно остро проблема борьбы с лодзешшш зндогеннымз погарами стоит в Кузбассе, где подавляющее количество ах (8OJ0 возникает в выработанном пространстве при неизвестной местонахождении очагов самовозгорания угля. До последнего вреаенп наиболее распространенными способами тушения пожаров являлись изоляция выемочных полей я заиливание выработанного пространства глинистой пульпоЗ. Низкая эффективность этих способов правела ж длительному тушении очагов саиовозгорання угля (10-15 мес ) и возникновению рецидивов пожаров в кавдом третьем выемочном поле, вскрываемом на доработку. Кроме того, применение способа заиливания осложняется опасностью прорыва глины в действующие горные выработка п большим объемом восстановительных работ при вскрытии выемочных полей.
Поэтому разработка новых способов локации и подавленая очагов самовозгорания угля в выработанном пространстве шахт является актуальной научной задачей.
Работа обобщает результаты 5 научно-исследовательских тем Восточного отделения Всесоюзного научно-исследовательского института горноспасательного дела (ВО ВНИИГД), выполненных в период 1978-1990 гг. под руководством и при непосредственном участии автора ( !Ы'е ГР 78061955, 79039649,0823010588, 01860123740 и 0І870059І34).
Цель работы - разработка способов локации в подавленая очагов самовозгорання угля в выработанном пространстве выемочных участков, обеспечивающих улучшение условий труда и повышение технико-экономических показателей работы шахт.
Идея шботы заключается в комплексном использовании закономерности формирования зон газовых аномалий над очагом самовозгорания угля и физико-химических свойств вспененных суспензий для
4 i/іфеделошш местоположения іі подавления эндогенных поааров в выработанной пространство вахт.
Метоли исследований включала: анализ литературных її патентных материалов по вопросам локации и подавления очагов самовозгорания угля; теоретическое обобщение в математическое моделирование с примененной ЗЕЫ процессов переноса пожарных газов в движения пены через очаг дсжара; экспериментальные исследования в лабораторных и шахтных условиях; анализ функциональных связей между наблюдаемыми параметрами; технико-экономический анализ результатов исследований.
Кзджша.дрлсшэдпа,,, mwcmia щ эдсяту;
при возникновении самовозгорания угля в выработанном пространство, находящимся под избыточным давлением (компрессией), происходит даиЕОнив понарннх газов чероз обрушенные порода к приповерхностному слою и формирование в ней зон газовых аномалии, которые характеризуют мостопологенио очага погара;
концентрация пожарных индикаторных газов (окись углерода, водород и др.) в зоне газових аномалий зависит от способа провотрава-ішя и глубины вахты, величины избыточного давления рудничной атмосферы, проницаемости обрушениях пород и скорости дай^-зии газов; совокупный учет отах факторов определяет надежную оценку стадии развития очага самовозгорания угля;
повышение эффективности локализации и подавления эндогенных поваров при установленном местоположении их' очагов достигается применением вспонеішой суспензии кратностью 10-15, обладащей ан-типирогешнши и изолирующими свойствам:;
рациональная технологическая схема локализации и подавления очагов самовозгорания угля основывается на принципе компенсации распадающейся пенц в объеме выработанного пространства, установленном при оптимальном радиусе распространения вспененной суспензии, равном 15-18 ы.
Достоверность и обоснованность научных полонений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждаются большим объемом лабораторных исследований (53 эксперимента); достаточным объемом натурных наблюдений на 17 шахтах Кузбасса; удовлетворительной сходимостью результатов математического моделирования и шахтных экспериментов (85-90$); положительными результатами широкого промышленного применения разработанных способов локации и подавления очагов самовозгорания угля в шахтах.
Ваучцаа новизна работа заключается в следующем: дано новое решение актуальной научной задачи повышения эффективности тушеная подземных эндогенных пожаров на основе разработанных способов определения местоположения, локализадай и подавленая очагов самовозгорания угля в выработанном пространстве шахт;
разработана математическая модель переноса газов аз попарного очага в приповерхностный слой, позволяющая установить определяющие параметры процесса формирования зон газовых аномалий над очагами пожаров; обоснован способ локации очагов самовозгорания угля по составу пожарных индикаторных газов з приповерхностном слое;
установлены закономерности влияния вспененных суспензий на химическую активность разогретых углей, воздухопроницаемость и тепло-физические параметры угольного скопления;
обоснованы параметры технологической схемы локализации и подавления очагов самовозгорания угля в выработанных пространствах шахт с применением вспененных суспензий.
Практическое значение работы заключается в том, что результаты исследований позволили:
разработать принцип определения местоположения очагов самовозгорания угля в выработанных пространствах шахт, основанный на использования закономерностей формирования зон газовых аномалий в приповерхностном слое;
создать способы локации очагов подземных пожаров (а.с. 1Ш 1460338, І5І8540, І57І275), позволяющие установить местоположение очагов самовозгорания угля в выработанном пространстве по составу газов в приповерхностном слое при минимальном количестве контрольных скважин;
определить оптимальное содержание пенообразователя и твердой Фазы (глина, отходы флотации) для получения максимального объема вспененной суспензии, обладающей антипирогеїшкма и изолирующими свойствами;
установить оптимальные параметры подачи вспененной суспензии в пожарный участок, обеспечивающие локализацию а объемную обработку очага самовозгорания угля в выработанном пространстве;
разработать способ локализации и подавления очагов самовозгорания угля (а.с. lb II082I5), основанный на сокращении притока воздуха к угольному скоплению и снижении его температуры путем регулирования
параметров вспененноа суспензии, подаваемой в выработанное пространство.
Реализация работы. Разработанные в диссертации способы- а практические рекомендации внедрены на шахтах объединений "Прокодьевскгид-роуголь", "Киседевскуголь", "Ленинскуголь" и концерна "Кузнецкуголь". С применением их обнаружено местоположение, локализовано к подавлено 17 очагов эндогенных пожаров в сложных горно-геологических условиях шахт Кузбасса.
*- Основные результаты работы включены в "Руководство по локализации и тушению эндогенных пожаров водовоздушноЁ пеасй и вспененной глинистой пульпой", "Руководство по применению пен и вспененных суспензий для борьбы с ендогешиша пожарами е шахтах", "Руководство по применению азота и инертных пен для борьбы с эндогенными пожарами", "Руководство по локации эндогенных пожаров (нагреваний) с поверхности шахтного поля", "Руководство по борьбе с эндогенными пожарами на шахтах Шиуглепроыа СССР" и "Инструкцию по предупреждению и тушению эндогенных пожаров на шахтах Кузбасса".
Апробация габотк. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на научно-технической совете Восточного отделения ВНЖГД (Прокопьевск, 1978-1990); научно-технических советах производственных объединений а штаба ВГСЧ Кузбасса (Прокопьевск, Новокузнецк, Кемерово, 1978-1990); Всесоюзных семина-рах-совещаїшях "Изучение и распространение опыта обнаружения и локации эндогенных пожаров в действующих выемочных полях" (Прокопьевск, 1983, 1988); научно-технических конференциях "Современные способы борьбы с подземными пожарами и ведение аварийно-спасательных работ на горно-рудных предприятиях" (Свердловск, 1984) и "Разработка и внедрение новых средств и способов, обеспечивающих улучшение охраны труда и техники безопасности на предприятиях области" (Свердловск, 1989); на ІУ Всесоюзном совещании "Управление вентиляцией и газодинамическими явлениями в шахтах"vНовосибирск, 1984); научном семинаре лабораторий методов снижения эндогенной пожароопасности шахт, профилактики и изоляции выработанных пространств ВостНИИ (Кемерово, 1990, 1991).
Публикация. По результатам исследований опубликовано 13 работ и получено 7 авторских свидетельств на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 104 стршшцах машинописного .текста, содержит список литературных источников из 108 наименований, 29 рисунков, 12 таблиц и 15 приложений.