Спосіб попередження самонагрівання вугілля у підземних гірничих виробках

Спосіб попередження самонагрівання вугілля в підземних гірничих виробках, що полягає у вийманні гірських порід і вугілля, зведенні кріплення, заповненні закріпного простору податливим ізолюючим вогнетривким матеріалом, який відрізняється тим, що у зрушен у ділянку вугільного пласта бурять свердловину, у яку встановлюють газороздільний пристрій та подають до нього стиснене повітря, одержаний з газороздільного пристрою потік газоподібного азоту під підвищеним тиском спрямовують у вугільний пласт за ізолюючий вогнетривкий матеріал. (19) (21) a200602380 (22) 03.03.2006 (24) 26.01.2009 (46) 26.01.2009, Бюл.№ 2, 2009 р. (72) КОСТЕНКО ВІКТОР КЛИМЕНТІЙОВИЧ, UA, ЗАВ'ЯЛОВА ОЛЕН А ЛЕОНІДІВНА, U A (73) ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA (56) SU 1550168 A1, 5 E21F5/00,15.03.1990. Бюл.№10 SU 1710768 A1, 5 E21D11/38, E21F5/00, 07.02.1992. Бюл.№5 SU 1016532 A, 3 E21F5/00, 07.05.1983. Бюл.№17 SU 1321834 A1, 4 E21F5/00, 07.07.1987. Бюл.№25 SU 653407, 2 E21F5/00, 25.03.1979. Бюл.№11 3 85499 в ізольованому просторі знаходиться повітря з великим змістом кисню (до 20% об’єму). Спільними ознаками найбільш близького аналога та способу, що заявляють, являються: - виїмка гірничих порід та вугілля; - зведення кріплення; - заповнення закріпного простору ізолюючим негорючим матеріалом. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу попередження самонагрівання вугілля у підземних гірничих виробках, у якому шляхом введення додаткових ознак забезпечується стабільне, надійне та ефективне зниження находження повітря крізь тіло ізолюючої споруди і навколишні її гірничі породи, це дозволяє істотно знизити вміст кисню в газовій суміші, що надходить до вугілля, і, тим самим, прискорити й здешевити технологічні операції профілактики ендогенних пожеж. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб попередження самонагрівання вугілля у підземних гірничих виробках, що передбачає виймання гірничих порід та вугілля, зведення кріплення, заповнення закріпного простору ізолюючим податливим вогнетривким матеріалом, в якому, згідно винаходу, у порушену ділянку вугільного пласту бурять свердловину, у яку через газорозділюючий пристрій подають стиснене повітря. Причинно-наслідковий зв’язок ознак, що складають суть винаходу і технічного результату, що досягається, пояснюються наступним. Виймання гірничих порід та вугілля призводить до зсуву гірських порід, до утворення порожнин у виробці. Величину зрушення розраховують заздалегідь, керуючись нормативним документом [Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. - Л.: ВНИМИ. 1978. -212с] або іншими джерелами інформації. Буріння свердловини у зрушену ділянку вугільного пласту дозволяє одержати доступ до роздрібненої маси; подача стисненого повітря до газорозділюючого пристрою дозволяє спрямувати в свердловину потік газоподібного азоту; поступаючий з газорозділюючого пристрою азот заповнює порожнини між вугільними частинами, попереджуючи виникнення умов для появи в тріщинува тому вугільному масиві зон з підвищеним вмістом кисню [Костенко В.К, Завьялова Е.Л. / Особенности самонагревания угля вблизи контура горной выработки в зонах геологических нарушений // «Форум гірників -2005», Матеріали міжнарод. конф. Т.З, - Дніпропетровськ. 2005. - С. 40-47] і, як наслідок цього, осередків самонагрівання вугілля. Приклад. Суть винаходу пояснюється прикладом конкретного виконання способу попередження самонагрівання вугілля у підземних гірничих виробках, де на фігурі 1 представлена схема реалізації способу, а на фігур у 2 винесений вузол А с газорозділюючим пристроєм, де:1- кріплення гірничої виробки; 2- вогнетривкий податливий ізолюючий матеріал; 3-свердловина; 4- вугільний пласт; 5газорозділюючий пристрій; 6- магістраль стиснутого повітря; 7- мембранний блок. 4 Спосіб попередження самонагрівання вугілля в підземних гірничих t виробках було реалізовано таким чином. Проводили підготовчі гірничні виробки, при цьому виймали вугілля та породу комбайном. Кріплення виробок було металеве арочної форми піддатливе, затяжка залізобетонна. При перетинанні підготовчими виробками раптово викритих зон геологічних зрушень вугільного пласту 4 зводили кріплення 1, а закріпний простір заповнювали податливим ізолюючим вогнетривким матеріалом 2. Свердловини 3 бурили у стінки гірничих виробок на глибину до 3м. У свердловини уставляли газорозділюючий пристрій 5, що приєднували до магістралі стиснутого повітря 6. Стиснене повітря подавали з магістралі 6 у газорозділюючий пристрій 5. Кисень, що міститься в повітрі, проникав через стінки волокон, азот проходив по капілярах, виходив з іншої сторони мембранного блоку 7 у свердловини 3 і далі по тріщинах надходив у вугільний пласт 4. Газорозділюючий пристрій забезпечував чистоту азоту 95% при тиску газу 0,6 МПа, вотоки повітря становили близько 15%. Таким чином, не були створені умови для появи в тріщинуватому вугільному масиві зон з підвищеним вмістом кисню і як наслідок цього осередків самонагрівання вугілля. Подачу повітря здійснювали періодично, з інтервалом не більшим інкубаційного періоду самозаймання вугілля, що складав 18 діб. Кількість подаваного азоту визначали з формули: Vазот = 4K тп × m × uб × bн де: Ктп - середній коефіцієнт тріщнної порожнечності; m - потужність пласту в зоні геологічного зрушення, м; uб - величина бічного зсуву стінки виробки, м; bн - ширина зони геологічного зрушення, м. Потужність пласту складала 1,7 м, ширина зон геологічних зорушень складала в різних випадках 2,5; 1,4; 0,9; 0,4 м; величину бічного зрушення стінки виробки розраховували, користуючись діючими нормативними документами, вона складала відповідно 0,84; 0,65; 0,55; 0,42м. Середнє значення коефіцієнту тріщинноі порожнечності встановлене згідно маркшейдерських вимірювань складало Ктп=10-2. Результати розрахунків подавання азоту в свердловину і повітря до газорозділюючого пристрою наведені у таблиці. Потужність пласту складала 1,7м, ширина зон геологічних порушень складала в різних випадках 2,5; 1,4; 0,9; 0,4м; величину бічного зсуву стінки виробки розраховували, користуючись діючими нормативними документами, вона складала відповідно 0,84; 0,65; 0,55; 0,42м. Середнє значення коефіцієнту тріщінної порожнечости встановлено згідно маркшейдерських вимірювань складало Ктп=10-2. Результати розрахунків подавання азоту в свердловину і повітря до газорозділюючого пристрою наведені у таблиці. Після буріння свердловин у зрушені ділянки вугільного пласту одержали доступ до роздрібненої маси; подача стисненого повітря до газорозділюючого пристрою дозволила спрямувати в свердловини потік газоподібного азоту; який заповняв 5 85499 порожнечі між вугільними частинами, попереджуючи виникнення умов для появи в тріщинуватому вугільному масиві зон з підвищеним змістом кисню 6 і, як наслідок цього, осередків самонагрівання вугілля не було виявлено. Таблиця 1 Результати розрахунків подавання азоту в свердловину і повітря до газорозділюючого пристрою Об’єм подавання повітря Номер геологічного Ширина зон геоло- Величина бічного Об’єм подавання зсуву стінки ви- азоту в свердловину, до газорозділюючого призрушення гічних зрушень, м робки, м м3 строю, м 3 1 2,5 0,84 0,144 0,20 2 1,4 0,65 0,06 0,084 3 0,9 0,55 0,032 0,045 4 0,4 0,42 0,012 0,017 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 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