Обзор научно-технической литературы по специальной части дипломного проекта

5 Специальная часть

«Обоснование комплекса технологических решений по предотвращению самовозгорания угля»



5.1 Обзор научно-технической литературы по специальной части дипломного проекта



К вопросу определения инкубационного периода самовозгорания углей при разработке мощных пожароопасных пластов высокопроизводительными лавами (2004 год). Баймухамедов С.К., Бобнев Ю.Н., Емелин П.В. 

Схемы подачи гелеобразующих составов в выработанное пространство для предупреждения эндогенных пожаров «Комплексные способы борьбы с эндогенными пожарами (1985 год).  Евсеев В.С.

Современное состояние проблемы борьбы с эндогенными пожарами на шахтах Кузбасса (1912 год).  Игишев В.Г., Син С.А.

Эндогенная пожароопасность шахт Кузбасса (2014 год). Сидоренко А.А. 

Обоснование параметров технологических схем отработки свит пологих угольных пластов, склонных к  самовозгоранию (2014 год).  Тюрнин В.А. 

Методика, ход и результаты исследования процесса самовозгорания угля (2016 год). Торро Т.В., Ремезов А.В., Роут Г.Н. 

Основные закономерности формирования очагов самонагревания угля (2015 год). Торро В.О., Ремезов А.В. 















5.2 Анализ научно-технической информации



Анализ источников, экспериментальные исследования с позиций кинетики окисления угля дает основание для гипотезы о появлении центров самовозгорания угля, сформулированных как: «Формирование центра самовоспламенения угля происходит в зоне изэнтропического насыщения воздуха, который фильтруется через скопление угля, а место, обеспечивающее эту зону, предопределяется внешним теплообменом и массопереносом при протекании гетерогенной реакции окисления низкотемпературный интервал, соответствующий термодинамическим характеристикам фаз угольно-воздушной системы. Дальнейшее развитие окислительных процессов в созданном центре зависит от условий внутреннего массообмена в угольной фазе »[59].	

Склонность угля угольной шахты к самовоспламенению является одним из основных факторов потенциальной опасности возникновения эндогенных огней в определенной горной промышленности, геологической и горной промышленности условий горной промышленности минного поля. Это определено с частотой, по крайней мере, один раз в 3 года.

В соответствии с современными научными понятиями, эндогенная пожароопасность областей полей шахты зависит от факторов:

 - Естественный - химическая деятельность угля и геологическая структура депозита;

 - Горная промышленность - связалась с отказом в угольном пласте.

Химическая деятельность углей считается значительной, но недостающий фактор для контроля эндогенной пожароопасности слоев шахты. Потребность в самовоспламенении угля вычислена не только химической деятельностью, но также и внешними условиями, в которых присутствует ее накопление.

Любой уголь, принимающий во внимание экзотермический эффект оксидирования, предрасположен к самовоспламенению. По существу это означает, что при подходящих условиях угли с небольшой химической деятельностью могут загореться спонтанно.

Согласно требованиям "Правил безопасности..." в исследовании предрасположенного самовоспламенения шахтопластов специальных мер для предотвращения должен быть принят во внимание: полевая подготовка, наложение ненужного пространства.

Внедрение этих мер связано со значительными затратами на материалы. В этой связи практический смысл фрагментации угольного пласта склонностью к самовоспламенению уменьшен до того, что со значительным уровнем надежности, необходимо обсудить потребность и покрытие мер, чтобы предупредить эндогенные пожары.

Информация об оксидирующей способности угля необходима не только, чтобы предсказать склонность шахтопластов к самовоспламенению, но также и быть в состоянии использовать их в исследованиях низкотемпературного оксидирования углей, чтобы одобрить эффективные антипирогены и ингибиторы. Кроме того, эти те же данные могут использоваться для локального контроля эндогенной пожароопасности единственных зон или областей раскопок в границах минного заградителя, принятие во внимание аэродинамической связи с поверхностью и с приблизительными слоями, и т.д. 

Согласно требованиям § 557 из "Правил безопасности в угольных шахтах" (M., 1995), склонность к самовоспламенению всех угольных шахт определена российским Научно-исследовательским институтом горноспасательного дела (РосНИИГД) во время подробного исследования минного поля согласно основным образцам угля и сопроводительных материалов, показанных организациями геологоразведочных работ. Во время работ очистки в границах минного поля склонность к самовоспламенению разрабатываемых швов установлена согласно доступной пожароопасности с частотой, по крайней мере, один раз в 3 года. Обработка также выполнена с острым колебанием мощности и углом падения формирования, находящего до этого малоизвестные геологические беспорядки.

5.3 Самовозгорание угля



Наиболее распространенная теорема самовоспламенения угля - теория "Угольного Кислорода". (Р.В. Уиллер, Н.М. Караваев, В.Ф. Орешко, В.И. Касаточкин и др.). Согласно этой теории, основная причина самовоспламенения угля - своя способность взаимодействовать с воздушным кислородом [11].

Большинство исследователей считает уголь как высоко-молекулярный комплекс сформированным из остатков завода и претерпеваемых существенных изменений в процессе метаморфизма под влиянием высокой температуры и давления.

Основная структурная единица угля - макромолекула, которая является сжатой ароматической системой. Ядро окружено молекулами, связанными с ним химическими связями. У этого есть самая большая сила и термическая устойчивость.

С увеличением степени угольного метаморфизма упрощена структура макромолекулы и угольного вопроса. Содержание углерода в органической массе увеличивается с 64% в буром угле к 96% в антрацитах, содержание кислорода уменьшается с 40% до 1%, соответственно, и с 6% до 1%.

Процесс самовоспламенения угля разделен на четыре этапа, каждый из которых характеризуется его доминирующими процессами, температурной и энергией активации.

В исследовании самовоспламенения угля в лабораторных адиабатических и полуадиабатических условиях пришли к заключению, что процесс самовоспламенения угля наблюдается на трех этапах: нагреваясь I, испарение влажности от угля II и интенсивное оксидирование III. В первой стадии процесса температура быстро достигает 45-68 ° C. Выпуск угарного газа начинается при температуре 30-40 ° C. На второй стадии, которая отсутствует в аналитическом методе расчета, нагревающихся уменьшениях уровня, реакция оксидирования угля медленная.

Когда влажность воздушного происхождения струи от лабораторных инсталляционных спадов до 60-70%, активная стадия оксидирования начинается с увеличения температуры, кислородного поглощения и выпуска CO и CO2. При температуре 300-350? C, в зависимости от степени метаморфизма угля, его зажигание происходит.

Стадия испарения влажности и угля, установленного в лабораторных исследованиях, ясно наблюдается в добывающих условиях. На изменении в давлении воздуха и влажности на поступлении и исходящих струях ВостНИИ развивал метод для определения эндогенной пожароопасности места раскопок [11].



5.4 Анализ прогрессивных технологических решений по предотвращению эндогенных пожаров при ведении очистных и подготовительных работ



В государственном реестре опасных производственных объектов зарегистрирована 121 угольная шахта, из которых добывают только 84.

Рисунок 5.1 показывает распределение угольных шахт по метанообильности



Рисунок 5.1 - Распределение угольных шахт по метанообильности

В настоящее время подземная угольная промышленность в России характеризуется следующими условиями: 

 Доля угольной промышленности от шахт опасных от метана, внезапным выбросам и горным ударам – 90%; 

 Доля слоев взрывчатой угольной пыли – 91%;

 Доля слоев склоняющихся к самовоспламенению – 61%;

 Доля слоев опасных по внезапным выбросам газа и угля – 49%;

 Доля слоев опасных по горным ударам – 22%

Каждый год есть увеличение уровня концентрации добычи полезных ископаемых и увеличение производительности станции очистки сточных вод. Быстрый рост грузов на лицах очистки естественно приводит к тому, что много современных шахт проходят к "шахте - лава" структура, когда вся угольная промышленность сконцентрирована в одном очень продуктивном основании. В этих условиях резко увеличиваются требования к качеству проектов для подготовки и развития мест раскопок и обслуживания требований промышленной безопасности. В то же время области таких шахт включают, как правило, серию слоев, в которых раскопки слоев выполнены в свою очередь, который должен быть принят во внимание, планируя добычу полезных ископаемых.

В настоящее время большинство шахт РФ использует схемы подготовки мест раскопок с соединенными работами с отказом от невосстанавливаемых столбов, который гарантирует большую эффективность и безопасность добычи полезных ископаемых по сравнению с бесцельными схемами. Длина лав в некоторых случаях превышает 300 метров, длина мест раскопок достигает 3000 или больше метров. В 2013 была 71 механизированная комплексом резня со среднесуточным грузом 4,392 тонн в день. 

В условиях усилившейся конкуренции на мировом угольном рынке требование, чтобы гарантировать высокую нагрузку на лицах лица остается ключом, выбирая технологические решения для подготовки и развития мест раскопок угольных пластов.

Современные угольные шахты, которые развивают водохранилища слоев в будущем, планируют переход добычи полезных ископаемых к нижележащим слоям. Временной интервал между началом добычи полезных ископаемых на активном горизонте и переходом к основным слоям может достигнуть 10 лет или больше. В этом отношении схемы подготовки мест раскопок, а также планирования добычи полезных ископаемых в переходе к смежным слоям могут отличаться. Таким образом, в некоторых шахтах, которые развивают формирования мелких угольных пластов с отказом от межгубных столбов, ширина мест раскопок на смежных слоях отличается. В этом случае переплетающиеся столбы сформированы вдоль активного слоя с некоторым смещением относительно промежуточных слоев на смежном, ранее разрабатывал формирования. Анализ добывающих планов многих шахт в Кузнецких и Печорских бассейнах показал, что в настоящее время концы на близко расположенных слоях оставляют, во многих случаях, в несистематически различной геометрической форме и размере.

Цели между местами раскопок на смежных швах в операционных трубах оставляют параллельными под углом или почти перпендикуляром друг другу. С параллельным расположением столбов они могут быть коаксиальными или дать компенсацию друг за друга. Это приводит к формированию зон ПГД различных форм и размеров. В подготовке мест раскопок соединенными работами в водохранилищах высокого газового отношения в некоторых случаях приоритет отдан рециркуляции или объединенным схемам вентиляции в сочетании со сложными схемами дегазации и изолированным выбросом смеси воздуха метана.

Использование дегазации и изолированного удаления метановоздушной смеси объяснено тем, что увеличение грузов на лицах лица способствует росту метанообильности, и количество воздуха, поданного в место раскопок, не достаточно, чтобы растворить выпущенный метан к безопасным концентрациям. Использование объединенных схем вентиляции мест раскопок от изолированной диверсии  на слоях, подверженных самовоспламенению, способствует увеличению утечки воздуха в опустошенное пространство, которое создает благоприятные условия для возникновения источников самовоспламенения. В свою очередь центр самовоспламенения может вызвать взрыв смеси воздуха метана, которая неоднократно происходила в шахтах Кузбасса.

5.5 Выбор схем и параметров применения антипирогенов по предотвращению самовозгорания угля



Одной из мер, чтобы предупредить эндогенные пожары является лечение с инертной пеной, оставленной уголь в потраченном космосе лавы. Пена поставляется, пока газовый состав шахтной атмосферы не стабилизирован израсходованным пространством лавы. Цель этого решения состоит в том, чтобы улучшить качество обработки разработанного пространства лавы.





Оборудование для подачи инертной пены.

Газогенератор ПГККА-1,0-0,3 / 1,6 является транспортной единицей, состоящей из блока баков и блока испарителей, связанных гибкими металлическими шлангами и помещенных в отдельные платформы шахты.

Единица бака включает два водохранилища типа РЦВ-0.5 / 1.6 с общей мощностью 1.0 m3. Блок баков РЦВ-0,5 / 1,6 подачи для хранения, транспортировки и поставки жидкого азота в подземных работах. Каждый из баков начат отдельно. Каждый бак через клапаны отключения связан с единицей испарителя, которая обеспечивает необходимое нагревание газа на самой высокой мощности установки. Чтобы гарантировать непрерывность в операции, жидкий азот поставлен второй единицей CTA 1.25 / 1.6.

Чтобы получить инертную пену и герметизировать ее под давлением в ненужное пространство, установка "Экран" используется. Установка включает пеногенератор, миксер, трубопроводы для поставки воды, азота, и пенообразователя, соответственно, любой способности к транспортировке.

Азот подается от установки ПГХКА. Регулировка подачи компонентов производится кранами, замер давления воды, азота, пены соответствующими манометрами, очистка воды и пенообразователя производится через фильтры.





Технология получения и подачи инертной пены

Инертная пена подается по трубопроводу, растягивает всю длину ВПП на дрейф конвейера на ненужное пространство. Часть трубопровода, лежащего за Фасос, поддерживает секцию в ненужном пространстве, перфорированную. Отверстия d = 30 мм измельчают шаг за шагом 500 мм. После ежедневного дренажа лавы конвейер разрезается, вдоль которого инертная пена и ее перфорация подаются на расстоянии 1,0 м от ограждения опорных секций до направления блокировки. Выполняя перфорации и порезы, прекращается подача инертной пены.

Пенообразователь поставляется вместимостью 200 литров и устанавливается на почву шахты. Экран-генератор «Экран» подключен к трубопроводам соответственно:

пожарно-оросительному;

газификационной установке;

емкости с пенообразователем;

В этом случае, установка манометров на водных трубопроводах, завод по газификации выполнен.

Технологическую схему поставки инертной пены показана на рисунке.

Расчет давления в пенопроводе.

Расчет давления в линии пены выполнен в соответствии с "Рекомендациями для использования пены и жидких растворов пены, чтобы сражаться с эндогенными огнями в шахтах", Кемерово, 2002.

Схему расчетной линии пены показывают на рисунке. 1.



Рисунок 5.1 – Схема рассчитываемого пенопровода

Давление в i-той точке пенопровода определяется по формуле:

,

где К – обобщенный коэффициент гидравлического трения, кг/м3. Для трубопроводов d 100 мм принимается равным 6,4 кг/м3;

	Qп – приведенный расход пены, м3/мин.;

	Р0 – атмосферное давление, кгс/см2. Принимается 1 кгс/см2;

	l – длина рассчитываемого участка пенопровода, м;

	Рi-1 – абсолютное давление в начале рассчитываемого участка пенопровода, кгс/см2;

	р0 – плотность пены, приведенная к нормальным условиям, кг/м3;

	Рср – среднее давление в участке пенопровода, кгс/см2;

	hг – разность геодезических высот, м.

Плотность, пены приведенная к нормальным условиям:

,

где:	рв – плотность воздуха, кгс/см2. Принимается 1,2 кгс/см2;

	рр – плотность раствора пенообразователя, кг/м3. В среднем равна 1000 кг/м3;

	К0 – приведенная к нормальным условиям кратность пены.

Среднее давление в участке пенопровода:

.

Результаты расчета приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Результаты расчета давления в пенопроводе

№ точки

К, кг/м3

Qп, м3/мин.

Р0, кгс/см2

l, м

Рi-1, кгс/см2

рв, кгс/см2

рр, кг/м3

К0

р0, кг/м3

Рср, кгс/см2

hг, м

Рi, кгс/см2

1

6,4

4

1

0

1

1,2

1000

120

9,533

1

0

1

2

6,4

4

1

2000

1

1,2

1000

120

9,533

5,649

108

7,345

3

6,4

4

1

12

7,345

1,2

1000

120

9,533

7,364

1

7,376

4

6,4

4

1

22

7,376

1,2

1000

120

9,533

7,411

1

7,439



Расчет показывает, что давление в линии пены составляет 7,439 кгс / см2. Давление в линии пены с учетом переходных и вращающихся устройств мы принимаем в сумме 8 кгс / см28

Расчет потребного количества компонентов пены.

Расчет требуемого количества пенных компонентов осуществляется в соответствии с «Руководством по применению пенопластов и вспененных суспензий для борьбы с эндогенными пожарами в шахтах».

Потребление готовой инертной пены в день будет: 

,

где	Q – мощность пеногенератора, м3/ч. Q = 120 м3/ч;

	t– время заполнения обрабатываемой зоны, ч. t = 24 ч;

.

Водный расход в сутки:

,

где К – кратность пены. К = 120;

.

Суточный расход пенообразователя:

,

С – концентрация (Пенообразователя), %, С = 5%;

.

Суточный расход жидкого азота:

,

где	854 – коэфф. газификации;

.

Придуман метод снижения опасности возникновения пожара в помещениях с опасным пространством. Суть метода заключается в том, что с рабочей поверхности очистки 20% водный раствор хлорида кальция, распыляемый до размера частиц аэрозоля, вводится в поток утечки воздуха при его входе в пространство для отходов. 

С помощью лабораторных исследований установлено, что накопление тепла в окисленном объеме угля начинает происходить после снижения естественной влажности угля на 60-70%. По динамике роста температуры угля при его окислении существенное влияние оказывает также величина влажности входящего воздуха. В соответствии с увеличением содержания влаги в воздухе процесс окисления угля интенсифицируется и в то же время увеличивается его температура, что показано на рисунке 5.2.



Рисунок 5.2 - Изменение температуры угля при окислении в зависимости от величины влагосодержания воздуха (1 – 11,5 10-3 кг/кг; 2 – 15,0 10-3 кг/кг; 3 – 20,0 10-3 кг/кг;4 –29,0 10-3 кг/кг; 5 – 48,8 10-3 кг/кг; 6 – 62, 10-3 кг/кг)

В тех же условиях тепло и массообмен между утечками воздуха и угля в отработанном пространстве на этапе самонагрева с последующим переходом на стадию самовозгорания уголь с наименьшим начальным содержанием влаги будет более быстрым.

Это определяет наибольшее количество эндогенных пожаров, которые начинаются при отработке крутых пластов в рудниках Кузбасса, где содержание влаги в пласте иногда превышает 3,0-3,5%. Аналогичным образом наблюдается уменьшение процесса окисления угля с уменьшением концентрации кислорода в воздухе (рис. 5.3).



Рисунок 5.3 – Колебание температуры угля при окислении в зависимости от концентрации кислорода в воздухе(1 – 20,6 %; 2 – 18,0 %; 3 – 13,0 %; 4 – 8,0 %; 5 – 5,0 %)

Температурные зависимости температуры угля (?T / ??), взятые для процессов окисления, возникающих при различных значениях влажности воздуха и концентрации кислорода, показанных на рисунке 4, показывают, что одинаковое снижение скорости повышения температуры угля во время его окисления может быть достигнуто двумя способами: увеличением содержания влаги в воздухе или уменьшением концентрации кислорода в нем.

Условия самовозгорания угля соответствуют значениям d и O2, расположенным в правой части диаграммы (рис. 5.4). Снижение концентрации кислорода в утечках воздуха из функционирующей забойной скважины является невыполнимой задачей. Увеличение содержания влаги в утечках воздуха, поступающих в пространство для отходов с лицевой поверхности, может быть реализовано различными способами, которые не требуют изоляции участка экскавации или суспензии горных работ.



Рисунок 5.4 – Колебание интенсивности нагрева угля при при различных значениях влажности d и концентрации кислорода О2 в поступающем воздухе

Центр самонагрева угля в ослабленном угольном кластере начинается, если воздушная фильтрация через него имеет место со скоростью 0,001 м / с и менее. Лабораторные и аналитические исследования установили, что за счет увеличения содержания влаги в утечках воздуха процесс окисления угля может быть подавлен и растянут во времени. Таким образом, увеличивая влажность воздуха, поступающего в пространство для отходов, можно разработать и изолировать участок выемки до развития очага самовозгорания угля в развитом пространстве. 

Установлено, что когда аэрозольное облако, состоящее из частиц водного раствора хлорида кальция, проходит через исчерпанное пространство, влажность воздуха возрастает до 100% из-за испарения воды из аэрозольных частиц. В связи с этим предотвращается возможность удаления влаги из рыхлого угля. Кроме того, в процессе осаждения аэрозольных частиц рухнувшие породы и скопления ослабленного угля обрабатываются гигроскопическим раствором антипирогена, что приводит к удержанию влаги в развитом пространстве и непосредственно в угольных кластерах.

Оборудование:

Дсу4-дозатор смачивания участковый туманообразователь ФСТ-90.

Используется в шахтах в двух вариантах: 
- в автономной завесе, при отработке пластов с уровнем влажности более 10%; 
- в каскадной завесе (до трех туманообразователей) на пластах угля с уровнем влажности не менее 10%.

Туманообразователь подвешен к верхней части рабочей опоры под углом ± 5 ° градусов к вентиляционной струе и подключен входным фитингом фильтра к коллектору магистрального трубопровода напрямую или через адаптер.

Таблица 5.2 - Техническая характеристика                       

Рабочее давление воды в трубопроводе, МПа

05-04

Расход воды при давлении о,5 МПа, л/мин.

2,8-3,0

Минимальная дальнобойность, м.

2,5

Угол распыления, град.

90

Размеры, мм.

230х154х114

Масса, кг.

1,1



Чтобы избежать эндогенных пожаров, водные растворы антипирогенов наносят на пространство для отходов в виде аэрозоля. Этот метод позволяет проводить профилактическую обработку площади отходов обрабатывающих поверхностей очистки без остановки горных работ. 

Одной из мер по предотвращению эндогенных пожаров является использование антипирогенов - веществ, которые препятствуют реакции окисления угля кислородом воздуха и, как следствие, препятствуют процессам самонагрева.

Антипирогены разделяются на 3 класса (по принципу действия): 

механические ;

химические;

химико-механические;

Превентивное действие первоклассных антипирогенов заключается в образовании защитной пленки на поверхности угля, которая защищает уголь от окисления. В качестве антипирогенов этот класс используют хлоридолинистые растворы, растворы силиката натрия, талька, инертной пыли и высокомолекулярного органического соединения (латексы, смолы, поликриламид и т. Д.). 

Антипирогения второго класса или дезактивированный уголь, контактирующий с ними в адсорбционном слое, являющийся сильные окислители (перекись водорода, перманганат калия, хромат калия и т. д.) либо выделяются при разложении газообразных продуктов, которые взаимодействуют с древесным углем (хлорид аммония и т. д.). 

Слабая известь является наиболее часто используемым антипирогеном, который обладает комбинированным химико-механическим воздействием на уголь. 

Антипирогены используются в виде водных растворов и суспензий (обычно 1-10%), аэрозолей, порошков. 

Обработка угля антипирогенами осуществляется следующими способами: распыление (полив) угольных месторождений, стенки измельченных пружин на стороне раскопок; через скважины (буровые скважины), пробуренные в углу угля; через скважины, пробуренные с поверхности или из горных выработок в выработанное пространство, концы угля. Ввод водных растворов и суспензий на концы угля осуществляется через скважины (скважины) под давлением. Давление, глубина отверстий и расстояние между ними определяются в зависимости от прочности, разрыва угля, степени деформации угольной колонны. В среднем радиус увлажнения составляет 1,5-2,0 м. Глубина отверстий достигает 5-7 м (рис.5.2).

Эффективность защитного действия водных растворов и суспензий зависит от однородности и степени пропитки угля. Водные растворы целесообразно использовать при пропитке нерасщепленных углей и недеформированных концов и, наоборот, при суспендировании деформированных углей и деформированных концов. Обработка угля растворами и суспензиями осуществляется с перерывами в 0,5-1,0 месяца.



5. 6 Выбор схем и параметров профилактического заиливания выработанного пространства



Для предотвращения и тушения эндогенных пожаров в шахтах широко применяется метод ила. Он состоит в том, что глиняную массу подают в выработанное пространство, чтобы изолировать ее от воздуха, а также для предотвращения самовозгорания угля или для подавления уже сгенерированных очагов горячего самонагрева и самовоспламенения.

Пульпа представляет собой водную суспензию мелкодисперсного твердого материала (глины, суглинка, песка и т. Д.). Пройдя через рухнувшие породы отработанного пространства, пульпа расслаивается: вода отфильтровывается в смежные горные выработки, а твердый осадок заполняет полости и трещины, что приводит к заиливанию.

Консистенция пульпы (T: Ж - отношение объема твердых веществ к объему воды) сильно варьирует от 1: 1 до 1: 8 во время заиливания.

Наибольший эффект достигается при использовании целлюлозы с отношением твердого вещества к жидкости от 1: 2 до 1: 4. Отклонение может проводиться по всей площади отработанной площади (зональное заиление) или только вдоль ее контура (контурное заиление). 

Влажное заиление требует больших материальных затрат и используется в наиболее опасных случаях, как правило, при разработке мощных самовоспламеняющихся слоев с потерей работы угля. Площадь заиления может осуществляться как через отдельные скважины, пробуренные с поверхности (рис. 5.5a), так и с помощью группировок с последующей пульпой, распространяющейся вдоль шламовых шламовых трубопроводов, уложенных в раскопки. 

Отклонение развитого пространства через отдельные ямы с поверхности нельзя считать управляемым, поскольку распространение целлюлозы вдоль развитого пространства зависит от многих факторов.

Регулируемая зональная заправка выработанного пространства более надежно обеспечивается непосредственно с лицевой поверхности (см. рисунок 5.5б, c). 

При из вентиляционного штрека поступает в гибкий основной шламовый трубопровод 1, из которого через гибкие шланги 3 в трубы-выпускные отверстия 7 пульпа подается в выработанное пространство. 

Трубные изгибы прикрепляются к элементам конструкции механизированной опоры и перемещаются (расширяются), когда они перемещаются к лицу. Расстояние между каплевидными трубками и их длиной зависит от разрушения пород непосредственной крыши, их проницаемости для пульпы. Рекомендуется использовать трубогибы длиной 8-12 м с их расположением на расстоянии 20 м друг от друга осенью.

Количество засоряющейся суспензии, необходимой для обеспечения воздухонепроницаемости пород, подлежащих сносу, зависит от коэффициента заполнения обедненного пространства разрушенными породами. Последнее во многом определяется свойствами вмещающих пород. Для условий Челябинского бассейна оптимальное количество глинистой массы, консистенция T: F - 1: 4 - 1: 5, составляет 0,21-0,26 м3 на 1 м2 площади обрушенных пород или не менее 0,05 м3 сухой почвы на 1 м3 выведенного угля с другими консистенциями пульпы.

Контурное заиление уменьшает воздухонепроницаемость рухнувших пород по краям ямы, как осенью, восстанием и ударом. Отклонение отработанного пространства в зонах конвейерных и вентиляционных дрейфов чаще выполняется по схемам, показанным на рис. 5.6. Их суть заключается в том, что вдоль конвейера и вентиляционных заносов укладываются сифонные (один, два) шламовые трубопроводы диаметром 76-89 мм, которые разрываются (разбираются во фланцах) через 25-30 м. Пульпа поступает в выработанное пространство через созданные разрывы.

Для того, чтобы осветлить воду, покидающую заиленную область, построены фильтрующие мосты, чтобы удерживать незамерзший твердый осадок целлюлозы. Они построены в духовых шкафах, гесенках и других раскопках, в зависимости от принятой системы разработки, способа разработки пласта (земляного участка) и устройства подачи целлюлозы. По дизайну фильтрующие мосты различают: органобабивные, шлаковые и сенатные, бревенчатые и двухрядные чураковые.























Рисунок 5.5-Технологические схемы заиливания выработанного

пространства по площади:

а – через скважины с поверхности; б, в – из очистного забоя



















 

Рисунок 5.6-Технологическая схема подачи заиловочной пульпы в выработанное пространство по передвижному пульпопроводу:

1 – магистральный гибкий пульпопровод; 2 – отводной патрубок;

3 – гибкий шланг; 4 – ограждение секций крепи 3ОМТ174;5 – прицепное устройство; 6 – защитная труба;7 - передвижные трубы-отводы

 

Рисунок 5.7-Технологические схемы заиливания выработанного

пространства по контуру



Выбор способов изоляции отработанных участков от притока воздуха



Своевременная и высококачественная изоляция отходов является наиболее эффективной мерой предотвращения самовозгорания угля в выработанном пространстве, столбов и во многих случаях - основным средством тушения пожаров. 

Выделение участков отходов и использование горных выработок также в значительной степени определяет надежность проветривания очистных и подготовительных поверхностей. 

С прекращением потока воздуха в истощенное пространство содержание кислорода уменьшается из-за его поглощения углем и выделения газообразных продуктов его окисления, что уменьшает или полностью устраняет возможность самовозгорания угля. 

Выделение участков отходов и угольных разрезов осуществляется путем возведения изоляционных конструкций (мостов, рубашек), повышения герметичности стен раскопок, закупорки пустот и трещин, образованных в породах, окружающих шахту.

Основным требованием для постоянных изоляционных конструкций является их герметичность. Высокая воздухонепроницаемость должна иметь как тело перемычки (рубашки), так и породу, содержащую их. Изоляционные структуры, обеспечивающие снижение содержания кислорода в зоне отходов до 8-10%, и при пожаротушении до 3-5% в течение 10 дней считаются герметичными.

Когда содержание кислорода в шахтной атмосфере составляет 8-10%, реакция окисления протекает медленно и самовоспламенение угля не происходит. В зонах пожаротушения, когда содержание кислорода снижается до 12%, пламя гаснет, а когда он падает до 3-5%, процесс сжигания прекращается.

Все изоляционные структуры должны быть достаточно устойчивы к давлению горных пород, не разрушаться агрессивной средой шахты (кислотная и щелочная вода, влажный воздух и т. Д.), не смывать водой, глинистой пульпой, гелями. Структуры изоляционных конструкций должны обеспечивать их монтаж в кратчайшие сроки, что особенно важно при изоляции горных выработок в аварийных условиях. 

Изолирующие мосты. Постоянные изоляционные конструкции могут быть изготовлены из дерева (чураков, бара), куска камня (кирпича, блоков, бентонита), бетона и железобетона.

Изоляционные мосты (рисунок 5.8) возводятся на расстоянии не менее 5 м от пересечения раскопок. Свободный доступ к перемычке со стороны существующей шахты предоставляется во время строительства и в течение всего срока службы. Он позволяет измерять утечки воздуха через мосты, набор образцов и определять температуру шахтной атмосферы (трубы 2, 3, см. рис. 5.8) в изолированном пространстве 





Рисунок 5.8-Общий вид изолирующей перемычки:

1 – дополнительная крепь; 2, 3 – трубы для измерения температуры

и набора проб воздуха в изолированном пространстве;4 – труба с гидрозатвором для спуска воды

Для обеспечения стабильности и безопасности перемычки рабочая опора на расстоянии 5 м от нее усиливается дополнительной установкой рам, выделением огней и т. д. В нижней части моста установлена труба для слива воды с V или U-образным гидравлическим уплотнением. При их строительстве на угольных пластах, опасных для самовозгорания, подход к перемычке закреплен с помощью опоры из негорючего материала (например, металлической опоры с железобетонными затяжками).

Чтобы уменьшить утечку воздуха из-за трещин в вмещающих породах, по периметру шахты или тампонизирующим растворам (без перемычек) закачивается разрез (перемычка с лбом) через отверстия для сверления [63].

Перемычки с разрезом для предотвращения и подавления эндогенных пожаров возводятся в тех случаях, когда они в нормальных или аварийных условиях могут находиться под давлением воды, целлюлозы, используемой для предотвращения или подавления подземного пожара. Глубина разреза должна обеспечивать воздухонепроницаемость горных пород и угля, содержащего мост. Обычно глубина резания берется в пределах 1,0 м для угля и 0,5 м для породы. Ширина разреза соответствует ширине перемычки и не превышает ее более чем на 10%.

С врубом сооружаются: блочные, чураковые, блочные, бетонитовые, бетонные и железобетонные перемычки. 

Перемычки чураковые (рисунок 5.9) построены в раскопках, пройденных на угле с повышенным давлением горных пород. Для строительства перемычек используется круглый лес диаметром 18-20 см и длиной 1,0 м.























Рис. 5.9 - Чураковая перемычка

Блок (бентонит) (рисунок 5.10), как правило, сконструированы перемычки для изоляции отработанных площадок раскопок, крыльев, шахтных горизонтов. Они возводятся в горных выработках. 

Безврубовые перемычки вдоль всей конструкции не отличаются от одного и того же типа мостов разрезом. Вместо резания, канавка с глубиной 0,15-0,20 м и шириной, равной ее толщине, сообщается с окружающими породами по периметру моста.

Чтобы увеличить воздухонепроницаемость горных пород, охватывающих мост, просверлите отверстия глубиной 1,3-1,6 м по периметру угля и 0,7-1,0 м в скале, в которую подается раствор для затирки. Скальные плуги могут быть изготовлены до или после возведения моста [63]. 

Безлистные перемычки более экономичны. Их стоимость в 1,5-2,0 раза ниже, чем у аналогичных с разрезом. 





Рис. 5.10-Блочная (бетонитовая) перемычка

На рисунке 5.11 показана конструкция временной перемычки без гласных панелей со сроком службы не более 6 месяцев. Такие мосты используются для изоляции блоков в процессе экскавации полей, печей, ледников и т. д. Их можно использовать для изоляции временно добытых раскопок. 

Чтобы установить мост в середине тренировки, устанавливается стойка 2. По периметру производства имеется канавка 5 глубины 0,15-0,20 м и ширина 0,05-0,10 м и по обе стороны от отверстий 6 для бурения канавки, через которые вводится тампонажная жидкость.

Режущие плиты 4 толщиной 2,5-4,0 вводят в паз и пришиваются к стойкам опоры и средней стойки 2. Стальная проволока толщиной 1 мм диаметром 1,5-2,0 мм и размером ячейки 15- 20 мм прикрепляется к оболочке. После установки полотна на сетку наносят уплотнительный слой 3 (латекс, мастики и др.)

Расчет параметров безврубовых в.......................