Рис. 5.43. Технологическая схема 10 тушения эндогенного пожара на пластах крутого падения:
1 - скважина; 2 - групповая скважина; 3 - подземный трубопровод; 4 - подземная скважина; 5 - очаг пожара (условно)
При возведении перемычки на участке выработки длиной 2,0 м удаляются затяжки, выбираются отслоившиеся куски породы (угля). Крепление с места установки перемычки не извлекается. По обе стороны подготовленного участка закрепное пространство на 2,5 м заполняется твердеющей пеной. После этого устанавливают опалубку из деревянных или металлических щитов, стальной (с ячейками 1x 1 мм) или капроновой (№ 9, № 15) сетки. Можно использовать также мешковину (ГОСТ 30096/40).
В зависимости от площади поперечного сечения выработки я состояния боковых пород толщина перемычки принимается 0,6...1,4м. Они рекомендуются как временные перемычки для быстрой изоляции выработок.
Двойная перемычка с заполнением пенопластом (рис.5.49) представляет собой камеру длиной 5 м, ограниченную с торцов двумя бетонитовыми перемычками, пространство между которыми заполнено твердеющей пеной под избыточным давлением.
При возведении перемычек в них устанавливаются трубы для нагнетания в пространство между перемычками воздуха, твердеющей пены, измерения перепада давления, контроля, состояния атмосферы в изолируемом пространстве и дренажа воды аз изолируемого пространства
Конструкция перемычек аналогична конструкции вышеописанных бетонитовых перемычек. Производство вруба целесообразно только при наличии в выработке свода отслоившихся пород. В остальных случаях в местах возведения перемычек удаляются отслоившиеся куски породы и угля.
Заполнение пространства между перемычками производится в такой последовательности. Нагнетая в камеру между перемычками воздух, создают в ней избыточное давление, которое равно максимальной депрессии изолируемого участка. Затем включают пеногенератор и подают в камеру твердеющую пену. По мере заполнения пространства между перемычками пеной регулируют расход подаваемого воздуха, поддерживая таким образом давление на заданном уровне. Подаваемая в пространство между перемычками твердеющая пена потоками фильтрующегося воздуха увлекается в трещины боковых пород и тело перегородок и в течение 1...15 мин отверждается, создавая хорошую герметизацию трещин.
Для определения максимальной Депрессии изолируемого участка, по мере возведения перемычек (рис.5.50), необходимо измерить ве-
Рис. 5.49. Схема двойной перемычки с заполнением твердеющей пеной:
1- опорные перемычки; 2- твердеющая пена; 3- труба для подачи сжатого воздуха ; 4- труба для подачи твердейшей пены; 5- труба для измерения перепада давления; 6- труба для контроля атмосферы в изолированном пространстве; 7- труба для дренажа воды
Рис. 5.50. Расходно-напорная характеристика изолируемого участка
личину депрессии участка при расходе воздуха, составляющего 0,7; 0,5; 0,3 нормального; нанести на миллиметровую бумагу в координатахQ ,h значения расхода воздуха (Q ) и соответствующие им значения депрессии изолируемого участкаh ; соединить полученные точки прямой линией и продолжить ее до пересечения с осью ординат (осьh ), на которой отсчитывается значение депрессии участка при его изоляции.
Технологические схемы возведения изолирующих полос из карбамидного пенопласта для сокращения утечек воздуха через выработанное пространство
Схема 1 (рис.5.51). Для предотврашения притока воздуха в выработанное пространство отрабатываемого столба одновременно с возведением крепи вентиляционной печи (на расстоянии 0,5 м от стенки печи) устанавливается органная крепь. Образовавшаяся со стороны выработанного пространства камера 11 заполняется твердеющей пеной по мере опускания дата. При опускании актового агрегата на 10...12 м это пространство снизу перекрывается герметичным полком.
Воду из пожарного трубопровода по пожарному рукаву 1 через фильтр 2 и РТ-70 3 подают на инжекторы 4. Один инжектор всасывает из емкости 5 смолу с пенообразователем; другой - кислотный отвердитель из емкости 6. Полученные водные растворы компонентов поступают в струйный пеногенератор 7, куда из трубопровода 8 подают сжатый воздух под давлением 0,3...0,4 МПа. В пеногенераторе растворы кислоты и смолы смешиваются и вспениваются сжатым воздухом. Полученная пена в пожарном рукаве структурируется и поступает на инъектор 10 к месту укладки.
Пеномасса в течение 2...5 мин теряет текучесть, образуя твердеющую пену (пенопласт).
Схема 2 (рис.5.52). Рекомендуется для предотвращения самовозгорания угля в целиках, оставляемых над монтажной камерой. Пена из струйного пеногенерагора 7 но пожарному рукаву 9 нагнетается поочередно по скважинам 10 в монтажную камеру 11. Заполнение камеры твердеющей пеной осуществляется непосредственно после монтажа щитового агрегата, то есть до начала выемки угля щитом. Завершив работы по установке щитового агрегата, укладке проволочной сетки, прорезиненной ленты, трехрядного накатника и концевых фартуков, производят подачу твердеющей пени с целью наполнения свободного пространства между целиком угля и накатником.
Рис. 5.51. Технологическая схема 1:
1- пожарный рукав (водопровод) ; 2- фильтр; 3- РТ-70; 4- инжекторы; 5,6 - емкости со смолой, с пенообразователем и кислотой; 7- струйный пеногенератор ; 8- трубопровод сжатого воздуха ; 9- пожарный рукав; 10 - инъектор; 11- изолирующая полоса
Рис. 5.52. Технологическая схема 2:
1-пожарный рукав (водопровод): 2- фильтр; 3- РТ-70; 4- инжекторы; 5-6 - емкости со смолой, с пенообразователем и кислотой; 7- струйный пеногетератор; 8- трубопровод снятого воздуха; 9- пожарный рукав; 10- скважины; 11- монтажная камера, заполненная твердеющей пеной
В случае необходимости подача пены в выработанное пространство может осуществляться повторно в процессе выемки угля.
Схема 3 (рис.5.53). Для предотвращения прососов воздуха из очистного забоя на вентиляционный штрек, выработанное пространство от подошвы вентиляционного штрека да накатника щитового агрегата, находящегося в монтажной камере, заполняется твердевшей пеной. Пену нагнетают поочередно через перфорированные металлические трубы 8 диаметром 76 мм с отверстием 5...10 мм. Все операции по нагнетанию пены рекомендуется производить до начала выемки угля щитовым агрегатом.
Схема 4 (рис.5.54). Для предотвращения прососов воздуха в выработанное пространство выемочного участка вдоль конвейерного штрека выкладывается чураковая стенка 9, на которую путем набрызгивания наносится слой пенопласта 11. Затем со стороны костров стенка обшивается эластичным материалом 10. Пространство между чураковой стенкой и обшивкой заполняется твердеющей поной, т.е. возводится изолирующая полоса 8. В конкретных случаях вместо костров может быть органная крепь или бутовая полоса.
Схема 5 (рис.5.55). Наличие целиков, непосредственно примыкающих к выработанному пространству, предопределяет высокую эндогенную пожароопасность угля. Для предотвращения его самовозгорания рекомендуется по мере подвигания очистного забоя заполнять твердеющей пеной вентиляционный и конвейерный штреки, оконтуривающие. наработанное пространство. Твердеющей пеной необходимо также заполнять печи между целиками. Для этого изолирующая перемотка 9 возводится в нижней части целика.
Схема 6 (рис.5.56). При системе разработки длинными столбами по восстанию одинарными лавами с поддержанием сзади лавы конвейерного ходка для предотвращения прососов воздуха в выработанное пространство параллельно конвейерному ходку возводится изолирующая полоса 1 из твердеющей пены участками по 8...10 м. Для предотвращения вытекания пеномассы в конвейерный ходок устанавливается ограждение, состоящее из деревянных стоек 13, на которых крепится эластичная обшвка 12.
Схема 7 (рис.5.57). Она отличается от схемы 6 лишь тем, что перед укладкой пеномассы в изолирующую полосу последняя ограждается со стороны очистного забоя пеноудерживащей перемычкой, предотвращающей вытекание пены в призабойное пространство. Пеноудерживающая перемычка состоят из деревянного щита 14, покрытого
Рис. 5.53. Технологическая схема 3:
1 - пожарный рукав; 2 - инжекторы; 3- струйный пеногенератор; 4- емкость со смолой и пенообразователем; 5 - емкость с кислотным отвердителем; 6 - трубопровод сжатого воздуха; 7- пожарный рукав; 8 - перфорированные трубы
Рис. 5.54. Технологическая схема 4:
1- трубопровод сжатого воздуха; 2- водопровод; 3- емкости с пенообразователем, смолой и кислотой; 4- фильтр; 5- инжекторы; 6- струйный пеногенератор; 7- пожарный рукав; 8- изолирующая полоса; 9- чураковая стенка; 10- обшивка из эластичного материала; 11- нанесенный слой пенопласта
Рис. 5.55. Технологическая схема 5:
1- водопровод: 2- трубопровод сжатого воздуха ; 3- емкости для смолы с пенообразователем и кислотой; 4 - фильтр; 5- инжекторы ; 6- струйный пеногенератор; 7- пожарный рукав; 8- твердеющая пена ; 9- изолирующая перемычка
Рис. 5.56. Технологическая схема 6:
1- изолирующая полоca из твердеющей пены; 2- инъектор; 3- пожарный рукав; 4- пеногенератор струйный; 5- инжектор кислотный; 6- инжектор для подачи раствора смолы с пенообразователем; 7- фильтр; 6- водопровод; 9- емкость с кислотой; 10- емкость с раствором смолы с пенообразователем; 11- трубопровод сжатого воздуха; 12- эластичное ограждение; 13- стойка деревянная
Рис. 5.57. Технологическая схема 7:
1- инъектор ; 2- пожарный рукав; 3- пеногенератор струйный; 4- изолирующая полоса из твердеющей пены; 5- трубопровод сжатого воздуха ; 6- водопровод; 7- фильтр; 8- инжектор кислотный; 9- инжектор для подачи смолы с пенообразователем; 10- емкость со смолой и пенообразователем;
11- емкость с кислотой; 12- эластичное ограждение; 13- стойка деревянная; 14- деревянный щит ; 15- эластичная ткань
эластичной тканью 15. Деревянный щит с эластичной тканью крепится к стойкам 13.
Схема 8 (рис.5.56). Рекомендуется при наличии в обрабатываемом столбе геологических нарушений или изменений мощности пласта, что обуславливает потерю угля в выработанном пространстве и его высокую эндогенную пожароопасное». Для возведения изолирующих полос в выработанном пространстве со стороны оконтуривающих его подготовительных наработок устанавливается органная крепь 15, на которую навешивается эластичное ограждение. Пространство между возведенным ограничением и бутовой полосой заполняется твердеющей пеной. С целью исключения притока воздуха в выработанное пространство со стороны очистного забоя устанавливается изолирующая надувная стенка 12, Она представляет собой рукав шириной 0,20..0,25 м из эластичного воздухонепроницаемого материала с поперечным сечением, близким к прямоугольному. Крепится он к стойкам крепи. Длина изолирующей стенки принимается больше длины лавы для того, чтобы не нарушалась герметичность выработанного пространства при ее перемещении, по мере подвигания очистного забоя.
Схема 9 (рис.5.59). Для возведения изолирующей стенки со стороны угольного целика в разрезной печи столба, подготавливаемого к выемке щитовым агрегатом, одновременно с возведением крепи в печи на расстоянии 0,6 м от целика устанавливается органная крепь. Образовавшаяся со стороны оставляемого целика камера 12 заполняется твердеющей пеной. Возведение изолирующей стенки 11 должно быть закончено до начала выемки подготовленного столба. Во избежание переуплотнения и, как следствие нарушения структуры пены, стенка должна возводиться снизу вверх участками не длиннее 40 м. Для предотвращения утечки пеномассы и людское отделение и уменьшения загазованности последнее обшивается пленкой 13.
Схема 10 (рис.5.60). При отходе очистного забоя от разрезной печи происходит разрушение кромки так называемого заднего целика. Для предотвращения самовозгорания угля на расстоянии 1,0. .1,20 м от целика устанавливается двухрядная органная крепь из деревянных стоек, между рядами которой навешивается эластичное ограждение. Пространство между целиком и возведенным ограждением заполняется твердеющей пеной. Подача пены производится участками длиной 10...12 м по мере возведения органной крепи.
Рис. 5.53. Технологическая схема 8:
1- вентиляционный штрек; 2- водопровод; 3- трубопровод свитого воздуха ; 4- фильтр; 5- емкость с кислотой; б- инжектор кислотный; 7- емкость со смолой и пенообразователем; 8- инжектор для подачи смолы с пенообразователем; 9- пеногенератор струйный; 10- пожарный рукав; 11- инъектор; 12-изолирующая стенка надувная; 13- изолирующая полоса из твердеющей пень; 14- эластичное ограждение; 15- органная крепь
P иc . 5.59. Технологическая схема 9:
1- пожарный рукав ( водопровод) ; 2- фильтр ; 3- РТ-70 ; 4- инжекторы; 5,6 - емкости со смолой, с пенообразователем и кислотой, 7- струйный пеногенератор ; 8- трубопровод сжатого воздуха ; 9- пожарный рукав; 10- инъектор ; 11- изолирующая стенка (полоса) ; 12- полость, заполненная пеной; 13- пленка
Рис. 5.60. Технологическая схема 10:
1- инъектор; 2- пожарный рукав; 3- твердеющая пена ; 4- органные деревянные стойки; 5- эластичное ограждение, 6- пеногенератор струйный; 7- инжектор кислотный; 8- инжектор для смолы с пенообразователем; 9- емкость с раствором смолы и пенообразователя; 10- емкость с кислотой ; 11- фильтр ; 12- трубопровод сжатого воздуха; 13 - водопровод
5.7. Меры безопасности
1. Обслуживание оборудования, используемого для борьбы о эндогенными пожарами при помощи инертных и твердеющих пен и вспененных суспензий, должно производиться лицами, обученными по специальной программе, учитывающей специфику работ с криогенной техникой, пенообразователями, карбамидными смолами и кислотами. Программа обучения утверждается техническим директором объединения.
2. Лица, непосредственно участвующие в запуске жидкого азота, должны работать в спецодежде, защитите очках, перчатках.
3. При работе с пенообразователями, карбамидными смолами и кислотами и их рабочими растворами необходимо обеспечивать защиту кожных покровов и органов зрения. При попадании пенообразователей и их растворов на слизистую оболочку глаз необходимо промыть их физиологическим раствором или чистой водой. Загрязненные пенообразователем кожные покровы обмывают чистой водой.
4. При монтаже к эксплуатации оборудования для подачи пены запрещается курение и применение открытого огня вблизи скважины.
5. Сварочные работы на поверхности в районе скважин выполнять только с разрешения главного инженера шахты не ближе 20 м от них при постоянном замере газа метана.
6. Профилактику эндогенных пожаров инертной пеной, вспененной суспензией или азотом производить согласно разделу профилактики "Проекта подготовки и отработки выемочного поля". Если предусмотренный в проекте способ заменяется на новый, в котором используется пена или вспененная пульпа, то его реализация регламентируется дополнением к проекту. Дополнение утверждается техническим директором производственного объединения и согласовывается с ВНИИГД.
7. Оперативную локализацию эндогенных пожаров в действующих выемочных полях вести соответственно мероприятиям, утвержденным техническим .директором объединения и согласованным с ВНИИГД. Если локализация ведется силами ВГСЧ, то мероприятия утверждаются и командиром отряда.
8. В мероприятиях по локализации эндогенных пожаров должны быть отражены:
технологические схемы и параметра подачи пены;
границы зоны, в которую могут попасть вытесняемые газообразные продукты горения;
места установки постов контроля за составом воздуха, периодичность контроля;
места хранения резервных респираторов;
порядок допуска рабочих в пределы опасной зоны;
осуществление постоянного контроля со стороны ИТР шахты за приготовлением и подачей пены.
9. Локализацию эндогенных пожаров в действующих выемочных полях допускается производить при отсутствии угрозы взрыва, подтвержденной результатами газового анализа.
10. Локализацию эндогенных пожаров силами шахты производить при содержании оксида углерода в пределах санитарных норм. В случае повышенного содержания оксида углерода или угрозы превышения санитарной нормы работы осуществляются силами ВГСЧ. Работниками шахты выполняются при этом работы только в выработках со свежей струей.
11. Локализация с прямой подачей газообразного азота в выработанное пространство производится только в нерабочие смены и дни. На пути движения газообразного азота по подземным трубопроводам необходимо контролировать его утечки.
12. Тушение эндогенных пожаров пенами, вспененной глинистой пульпой и азотом производить по специальным проектам, утвержденным техническим директором объединения и согласованным с ВНИИГД.
13. При тушении эндогенных пожаров с неизвестным местонахождением очагов в выработанном пространстве с продувкой их инертным газом допускается использование азота первого и второго оорта (содержание азота не менее 99 %).
14. Азот третьего сорта, содержащий до 3 % кислорода, можно использовать для профилактики эндогенных пожаров и для выноса остаточных пожарных газов после тушения. Локализацию и тушение пожаров с использованием азота третьего сорта следует вести с предварительным связыванием его в пену.
15. Необходимо осуществлять контроль за качеством поступающего на шахту азота. При содержании кислорода более 3 % азот не должен применяться для борьбы с эндогенными пожарами.
16. При подаче инертной пены, вспененной глинистой пульпы и азота в изолированный пожарный участок необходимо учитывать возможное увеличение содержания газов по фронту распространения пены или азота. В местах аэродинамической связи аварийного участка с действующими выработками должен осуществляться контроль за газовой обстановкой экспресс-методом из расчета не реже одного определения в течение часа и с помощью лабораторного анализа - не реже одного раза в смену.
17. Площадка, приготовленная на поверхности у скважины для размещения передвижного комплекса по приготовлению и подаче инертной паны или вспененной глинистой пульпы, должна обеспечивать устойчивое положение цистерн в газификационных установок. Наклон цистерн не должен превышать в продольном направлении 30°, в поперечном - 45°.
18. Устранение течи жидкого азота производится только после сброса давления в цистерне и трубопроводах.
19. При использовании для борьбы с эндогенными пожарами стационарного поверхностного комплекса соблюдаются меры безопасности, предусмотренные инструкцией до его эксплуатации.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Общие положения
1. Общие сведения об эндогенных пожарах
1.1. Краткое описание физико-химических процессов самовозгорания угля
1.2. Характерные места и причины возникновения
эндогенных пожаров
2. Прогноз эндогенной пожароопасности выемочных полей и участков
2.1. Задачи прогноза
2.2. Определение склонности угля к самовозгоранию
2.3. Прогноз эндогенной пожароопасности выемочных полей шахт
2.4. Группирование шахтопластов (выемочных полей, участков) по степени их эндогенной пожароопасности
3. Профилактика эндогенных пожаров
3.1. Предупреждение эндогенных пожаров с помощью антипирогенов
9.2. Заиливание выработанных пространств глинистой пульпой
3.3. Способы сокращения утечек воздуха через выработанное пространство
3.4. Изоляция отработанных полей и участков
3.5. Изоляция выработанного пространства от поверхности
4. Обнаружение эндогенных пожаров, контроль
эффективности, локализация и тушения эндогенных пожаров
4.1. Контроль за ранними признакам»: самовозгорания угля
4.2. Определение стадий эндогенного пожара по отношению оксида углерода и водорода
4.3. Определение стадий развития и затухания эндогенных пожаров по соотношению непредельных углеводородов
4.4. Локация очагов эндогенных пожаров (нагреваний) по приповерхностному составу горючих газов
5. Предупреждение, локализация и сушение эндогенных пожаров
с применением пен и азота
5.1. Основные свойства пен. Исходные компоненты
5.2. Применяемое оборудование и устройства
5.3. Расчет параметров денного способа борьбы о эндогенными пожарами
5.4. Технология инертизации выработанного пространства для предупреждения и локализации эндогенного пожара
5.5. Технология предупреждения, локализации и тушения эндогенных пожаров в действующих выемочных полях и участках с помощью инертной пены
5.6. Изоляционные сооружения из твердеющей пены
5.7. Меры безопасности