Спосіб попередження самонагрівання вугілля у пласті

1. Спосіб попередження самонагрівання вугілля у вугільному пласті, що включає виїмку гірських порід та вугілля, зведення кріплення, буравлення шпурів і подачу в них антипірогену, який відрізняє ться тим, що шп ур заповнюють сумішшю здрібнених вугілля та чорного металу, а потім у шп ур подають водний розчин хлориду натрію з концентрацією 300-320г/л. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в шпур подають суміш здрібнених до розміру не більше 10-20мм інгредієнтів у такому співвідношенні, мас. %: вугілля 10-20 чорний метал 80-90. (19) (21) a200612444 (22) 27.11.2006 (24) 26.08.2008 (46) 26.08.2008, Бюл.№ 16, 2008 р. (72) КОСТЕНКО ВІКТОР КЛИМЕНТІЙОВИЧ, UA, ЗАВ'ЯЛОВА ОЛЕН А ЛЕОНІДІВН А, U A, ЗАВ'ЯЛОВА ОЛЕНА ГЕННАДІЇВН А, U A (73) ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA (56) UA 16674, U, 15.08.2006 SU 1149032, A, 07.04.1985 SU 1244346, A1, 15.07.1986 SU 1507988, A1, 15.09.1989 GB 1166697, 08.10.1969 SU 867323, 23.09.1981 SU 1550168, A1, 15.03.1990 3 83925 - забезпечувати тривалу та надійну профілактику ендогенних пожеж при виникненні нових тріщин у пласті вугілля під впливом гірничого тиску, так як при деформаціях виробки відбувається розтрощення податливого ізолюючого матеріалу, ї азот втікає з пласту; - уникнути необхідність періодичного подавання газоподібного нітрогену в пласт, що пов'язане з його утіками крізь тріщинуватий гірський масив, що технологічно не зовсім зручно; - гарантувати надійність та довго тривалість способу, так як газоподібний нітроген при виникненні нових тріщин під впливом гірничих робіт здатний виходити зі свердловини, не утворюючи інертну атмосферу і, таким чином, не заважаючи появі осередків самонагрівання вугілля; - зменшувати складність і коштовність способу, що пов'язано із застосуванням мембранної техніки. Загальними ознаками найбільш близького аналога та способу, що заявляють, являються: - виїмка гірничих порід та вугілля; - зведення кріплення; - буріння шпура. В основу винаходу покладено задачу вдосконалення способу попередження самонагрівання вугілля у підземних гірничих виробках, у якому шляхом введення додаткових конструктивних ознак забезпечується стабільне, довготривале зниження хімічної активності тріщинуватого вугілля у пласті і, тим самим, забезпечується надійна й ефективна профілактика ендогенних пожеж при виникненні під впливом гірничого тиску нових тріщин поблизу гірничої виробки. Поставлена задача вирішується тим, що у способі попередження самонагрівання вугілля у підземних гірничих виробках, що передбачає виїмку гірничих порід та вугілля, зведення кріплення та буріння шпурів, в якому, згідно винаходу, шп ур заповнюють сумішшю вугільного дріб'язку та порошку чорного металу, а потім до шпура подають розчин натрію хлориду з концентрацією 300320г/л. При цьому до шпура подають суміш вугільного дріб'язку та порошку чорного металу здрібнених до розміру не більш 10-20мм інгредієнтів у наступних співвідношеннях (% масові): - вугілля - 10-20; - чорний метал - 80-90. Зазначені ознаки складають суть винаходу, тому що є необхідними і достатніми для досягнення технічного результату - забезпечення надійної та ефективної профілактики ендогенних пожеж при виникненні під впливом гірничого тиску нових тріщин поблизу гірничої виробки. Причинно-наслідковий зв'язок ознак, що складають суть винаходу і те хнічний результат, що досягається, пояснюються наступнім. Пример конкретного виконання способу. Пример проілюстровано Фіг.1, де зображено переріз гірничої виробки, та Фіг.2, де зображено переріз шпур у у площині А-А. Спосіб реалізують наступним чином. Здійснюють пластову гірничу виробку 1 із площиною поперечного перерізу 12м 2, для проведення якої виконували виїмку гірничих порід та вугілля прохідницьким комбайном. При цьому під 4 ґрунтя пласту 2, що має потужність 1,6м, розташовували на висоті 1,0м від підошви штреку. Зводили металеве кріплення аркової форми, затяжка була залізобетонна. Для профілактики ендогенних пожеж у місцях геологічних порушень до вугільного пласта бурили шпури 3 довжиною 2,5м. Довжина шпурів дорівнювала найбільшої відстані від стінки виробки, на який реєстрували джерела самонагрівання та самозапалювання вугілля Lmax. Шп ури бурили під кутом а=5...10° з ухилом від устя до забою. Відстань між шпурами по вертикалі ї горизонталі була у діапазоні 0,5...0,7м. У штреку готували суміш здрібнених вугілля ї чорного металу. У якості здрібненого вугілля використали штиб, що утворювався при бурінні шпурів, а чорного металу - здрібнену та знежирену стружку сталі марки 3, яка є відходом обробки заготовок у ремонтно-механічної майстерні. Частинки інгредієнтів мали розмір не більш 10-20мм. Суміш готували у співвідношенні 15% вугілля, 85% - металу. Готову композицію засипали до шпура 3, заповнюючи його на дільниці від забою до 0,5м від устя. Дільницю від устя до суміші закривали глиняної пробкою 4 із трубкою 5. Довжина пробки дорівнювала мінімальної відстані Lmіn, на якої були зареєстровані джерела самонагрівання вугілля. У заповнений сумішшю шп ур по трубці 5 подавали розчин натрію хлориду, що мав концентрацію 310г/л. Вугільний дріб'язок та порошок чорного металу уявляли гальванічну пару, в наслідок роботи якої відбувався електроліз розчину натрію хлориду без використання електроенергії зовнішнього джерела. Процес розкладу натрію хлориду можна описати наступним рівнянням: 2NaCl+2Н2О®Сl2+Н2+2NaOH Хлор, взаємодіючи з вугільною поверхнею, утворював малоактивні радикали і, таким чином, дезактивував активні вугільні центри. Через побічні процеси під час електролізу утворювався натрію гіпохлорит та хлорид. В наслідок гідролізу цієї суміші виділювався вільний хлор, що також приймав участь в дезактивації вугільних центрів. Під дією гірничого тиску відбувались деформації шпура 3, його початковий контур 6 суттєво зменшувався. Раді ус шпура з початкового розміру RН зменшувався до Rк . Навколо шпура 3 утворювались тріщини 7, а порожнеча його зменшувалась, при цьому з'являлись нові поверхні свіжого вугілля, схильного до самонагрівання. Однак за рахунок деформацій стінок шпари відбувався зсув частинок антипірогенної суміші, між вугіллям та металом з'являлись нові гальванопари, та виділявся хлор, який обмивав вугільні поверхні, нейтралізуючи активні центри. Таким чином, процес тривав безупинно, що дозволяло уникнути негативного впливу гірничого тиску і забезпечити надійну й ефективну профілактику ендогенних пожеж при виникненні нових тріщин у вугіллі під впливом гірничого тиску. Лабораторні випробування хімічної активності показали (табл. 1), що при температурі вугілля 50°С оброблене антипірогеном вугілля має на 61% меншу активність ніж не оброблене. З ростом температури вугілля ризниця зменшується, але тен 5 83925 денція залишається. Слід вказати, що реальна температура гірського масиву досягнутого гірничими виробками не перевищує 50...60°С і з точки 6 зору профілактики треба забезпечувати мінімальну хімічну активність вугілля саме у діапазоні температур до 60°С. Таблиця 1 Зміна константи сорбції кисню вугіллям під дією антипірогену № пп 1 2 3 4 5 6 Температура вуКонстанта сорбції кисню вугіллям, м 3/(моль .с) Процент зниження конгілля, °С станти сорбції, % не обробленого антипірогеном обробленого антипірогеном 50 1,629.10-9 0,630.10-9 61 70 2,177.10-9 1,060.10-9 51 90 2,335.10-9 1,747.10-9 25 110 4,702.10-9 3,028.10-9 36 130 5,977.10-9 5,301.10-9 11 150 10,360.10-9 8,917.10-9 14 Зниження майже у двічі рівня здатності вугілля при температурах гірського масиву забезпечує стабільне, довготривале зниження хімічної активності тріщинуватого вугілля у пласті і, тим самим, Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін забезпечує надійну й ефективну профілактику ендогенних пожеж при виникненні під впливом гірничого тиску нови х трі щин поблизу гірничої виробки. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601