Рис. 5.35. Технологическая схема 4:
1- скважины для нагнетания пены; 2- трубопровод газообразного азота ; 3- УИП (устройство инертной пены) ; 4- РТ-80 (разветвление трехходовое) ; 5- гибкие рукава; 6- ПС-1 (пеносмеситель) ; 7- емкость с пенообразователем; 8- водопровод
мелкослоистых, легкообрушающихся вмещающих пород, которые легко уплотняются и затрудняют фильтрацию пены, рекомендуется нижние часть лавы обрабатывать через скважины, пробуренные с группового (полевого) штрека откаточного горизонта. Количество скважин и их длина выбираются для конкретной обстановки: местонахождения очага самовозгорания, его размеров, интенсивности, расстояния между групповым и пластовым штреками и др.
Схема 5 (рис.5.36). Пологое залегание пласта; комплексно-механизированная лава, отрабатываемая обратным ходом по простиранию; проветривание возвратноточное.
Для формирования в выработанном пространства данного потока необходимой ширины на вентиляционном штреке возводятся пеноупорные перемычки 1 из пенопласта, брусьев, чураков и других материалов. Расстояние между перемычками устанавливается по результатам локации очага (очагов) самовозгорания или определяется с помощью ЭВМ по имеющимся аэрологическим и геологическим данным. Аналогичным путем определяется и расстояние между, перемычками но падению, на которое необходимо додать дену. Один из этих параметров (L) при известном .другом (α) ориентировочно можно определить из выражения
L = 1.6·10-3hdkam/Qпγμ , (5.27)
где L - расстояние по падению, на которое необходим» подать
пену, м;
h - давление в пенопроводе перед перемычкой, кгс/см2 ;
dк - средний диаметр кусков обрушенных пород, м;
а - расстояние между пеноупорными перемычками, м;
m - вынимаемая мощность пласта, м;
Qп- производительность пеногенератора,м3/с;
γ- удельный вес пены, кг/м3;
μ - динамическая вязкость пены, Па· с.
Инертная пена из пеногенератора 4 подается по пожарному рукаву 3, металлической трубе 2 за перемычку 1. Пеноупорные перемычки 1 обеспечивают формирование равномерного по простиранию потока пены, накрывающего зону повышенных температур, а также предотвращающих притечки воздуха к вышележащему целику угля.
Рис. 5.36. Технологическая схема 5.
1 -пеноупорные перемычки ; 2- металлическая труба ; 3- гибкий рукав; 4- УИП (устройство для получения инертной пены) ; 5- трубопровод газообразного азота ; 6- пеносмеситель ; 7 - емкость с пенообразоваталем: 8- водопровод; 9- пика ; 10- эластичное ограждение
Если очаг самовозгорания находится в нижней части выработанного пространства и обработать его с вентиляционного штрека невозможно, пену подают из лавы через пику 9. В тех случаях, когда пику не удается протолкнуть на необходимое расстояние, для предотвращения выноса пены в призабойное пространство, последнее ограждается от выработанного пространства полиэтиленовым или другим эластичным ограждением (парусом) 10.
Схема подачи газообразного азота к пеногенератору выбирается в соответствии с конкретными возможностями: наличия трубопроводов по стволам и горным выработкам, которые могут быть использованы для подачи газообразного азота; состояния а протяженности горных выработок и др.
Схема 6 (рис.5.37). Пологое залегание пласта, комплексно-механизированная лава отрабатывается обратным ходом по восстанию, проветривание возвратноточное с подсвежением. Подачу пены в очаг самовозгорания производят в зависимости от места его расположения, через пики 3, забиваемые в обрушенные породы выработанного пространства или через скважины 12, которые бурят с конвейерного ходка 13. Герметизация выработанного пространства со стороны конвейерного ходка обеспечивается путем возведения изолирующей полосы 2 из твердеющей пены. Возводить изолирующую полосу необходимо вслед за подвиганием очистного забоя участками длиной 8... .
5.5.3. Таловые технологические схемы для мощных пластов пологого и крутого падения
Схема 1. Применяется для обработки монтажных, демонтажных камер и зон геологических нарушений (рис.5.38). Обработка производится вспененной глинистой пульпой с использованием в качестве газовой фазы атмосферного воздуха или азота.
Приготовление вспененной глинистой пульпы (ВГП) осуществляется на поверхностном комплексе, а подача - по групповой скважине (шурфу, стволу) до выработок вентиляционного горизонта и далее по сети подземных трубопроводов 1. Доставка ВГП до места обработка ведется по трубопроводам 2, проложенным в вентиляционных выработках данного выемочного поля, монтажных (демонтажных) камерах 3, рабочем пространства очистного забоя 5. Подача ВГП может осуществляться по скважинам с поверхности 4, расстояние между которыми . Магистральные трубопроводы имеют диаметр , а прокладываются в монтажных камерах - не менее .
Рис. 5.37. Технологическая схема 6:
1- вентиляционный ходок; 2- изолирующая полоса из твердевшей пены: 3- пики; 4- разветвление трехгодовое; 5- пеносмеситель (ПС-1) ; 6- водопровод; 7- трубопровод газообразного азота ; 8- УИП (устройство инертной пены) ; 9- емкость с пенообразователем; 10- бетонные перемычки; 11- твердеющая пена; 12- скважины; 13- конвейерный ходок; 14- эластичное ограждение; 15- органная крепь.
Рис. 5.38. Технологическая схема 1 профилактики эндогенных пожаров на пластах пологого падения (обработка монтажных, демонтажных камер и зон
геологических нарушений):
1- подземный магистральный трубопровод; 2- трубопровод, проложенный по вентиляционному штреку; 3- перфорированный трубопровод для обработки монтажных, демонтажных камер; 4- скважины с поверхности; 5- забойный трубопровод; 6- линия геологического нарушения; 7- перфорация; 8- пики
Обработка камеры производится после отхода комплекса на 20 и из расчета полного заражения пустот в обрушенных породах. Для этого трубопровод 3 имеет перфорацию 7 (2...3 отверстия диаметром по периметру трубы, через каждые 30...40 см ее длины). Трубопровод 3 прокладывается на 2/3 длины лавы.
Потребный объем ВГП, глинистой пульпы, пенообразователя и время обработки определяется по формулам:
τ = Сvln(QCv/QCv - v) ; (5.28)
v = 0.5Lмlm ; (5.29)
vп = Qτ ; (5.30)
Vр = VпК-1 ; (5.31)
Vпо = СVp/100 ; (5.32)
где τ - время заполнения зоны обработки, ч;
Сv- стойкость ВГП, ч;
Q - производительность пеногенераторов, м3/ч;
V - объем пустот в обрабатываемой зоне, м3;
0,5- пустотность обрушенных пород;
Lм- длина монтажной камеры м;
l - ширина обрабатываемой зоны, м;
m - мощность пласта, м;
Vр- объем глинистой пульпы, м3;
К- кратность ВГП ;
Vпо- объем пенообразователя, м3;
С - концентрация пенообразователя.
В связи с тем, что производительность пеногенератора, установленного на поверхностном комплексе, превышает производительность газификатора, в расчет принимается последняя. При подаче ВГП по скважинам с поверхности в случае вспенивания атмосферным воздухом учитывается производительность устройства УВП 1. Стойкость ВГП принимается равной 24 ч, кратность при вспенивании атмосферным воздухом - 10, газообразный азотом - 60...150. Концентрация пенообразователя колеблется в пределах от 0,5 до 2 %, Ширина обрабатываемой зоны принимается не менее мощности пласта, но не болев . Соотношение твердого (глина) к жидкому (вода) в пульпе должно быть равным 1:4 - 1:5 (по весу), тогда расход глины определяется как Vр: (5-6). При использовании в качества газообразной фазы азота его расход определяется по формуле
Vα = (Vп - Vp)/854 , (5.33)
где Vα - расход жидкого азота, т;
854 - коэффициент газификации.
Для обработки демонтажной камеры перфорированный трубопровод прокладывается вдоль очистного забоя после доработки выемочного поля, а обработка вспененной глинистой пульпой - по окончании демонтажа комплекса. ВГП может подаваться по скважинам с поверхности. Определение расхода компонентов ВГП и временя обработки производится по формулам (5.28)-(5.33).
Зона геологического нарушения обрабатывается вспененной глинистой пульпой, подаваемой по той же сети трубопроводов (или скважинам с поверхности), которые служат для обработки монтажных (демонтажных) камер. Для этого на трубопроводе устанавливаются переключающие задвижки. Прокладывается дополнительный трубопровод 5 вдоль очистного забоя до зоны геологического нарушения 6 и от него заводятся за секции крепи перфорированные отрезки трубопровода или пики 8. Расстояние между пиками не должно превышать . Ширина обрабатываемой зоны, а, следовательно, и число пик определяется углом встречи нарушения с линией забоя. Она будет минимальной при угле встречи 90° и равна длина забоя при угле встречи 0°.
При больших углах встречи процесс перехода нарушения растягивается во времени и пространстве. Это требует перемонтажа забойного трубопровода по мере подаигания очистного забоя, если такой трубопровод не заложен в конструкцию механизированной крепи комплекса. Трубопровод, проложенный по вентиляционному штреку, при этом сокращается и его отрезки извлекаются.
Потребный объем ВГП и ее компонентов для обработки зоны геологического нарушения определяется необходимостью разовой обработки обрушенных пород и угля из треугольника подрывки по кровле пласта. В этом случае в формуле (5.29), L - длина обрабатываемой зоны по восстания пласта; l - Ширина обрабатываемой зоны по простиранию.
С учетом этих величин определяется необходимое количество ВГП на всю зону перехода нарушения. Объем и время разовой подачи ВГП рассчитываются исходя из подвигания комплекса в период между перемонтажами забойного трубопровода, которое не должно превышать . ВГП подается до получения ее расчетного объема или до выхода пены в рабочей пространство через зазоры в секциях крепи.
Посад перехода геологического нарушения трубопровод демонтируется.
Схема 2. Применяется для обработки обрушенных в выработанное пространство пачек угля и пластов-спутников, а также бортов угольных целиков. Вспененная глинистая пульпа подается в зоны, т.е. вдоль конвейерного и вентиляционного штреков в течение всего периода отработки блока из расчета разового заполнения пеной обрушенных пород и угля. Ширина воздухопроницаемой зоны принимается равной , где L - длина лавы.
Для подачи ВГП в зоны обработки по конвейерному и вентиляционному штрекам прокладываются трубопроводы, соединенные через распределительные задвижки с магистральным трубопроводом от групповой скважины (рис.5.39),
Концевые части трубопроводов на длине 1,5...2,0 м имеют перфорацию, что позволяет производить обработку вдоль завалов штреков. Кроме того, по лаве в верхней и нижней ее частях прокладываются перфорированные отрезки трубопроводов 6, длиной 10...15 м, заглубленные в почву и соединенные с трубопроводами, проложенными по вентиляционному и конвейерному штрекам 3.
Через каждые 20...30 м отхода забоя штрековые трубопровода рассоединяются, на их концы устанавливаются перфорированные патрубки, присоединяются забойные отрезки трубопровода и производится одновременная подача ВГП вдоль завала штрека и в прилегающую к нему зону, В каждый последующий участок забойного трубопровода ВГП подается после перехода через него комплекса и отхода на расстояние . Используемые отрезки трубопроводов не извлекаются. Подача ВГП может осуществляться о поверхности червя скважина 4, пробуренные в выработанное пространство через каждые. по простиранию. Количество ВГП и ее компонентов, необходимых на период обработки выемочного поля без учета стойкости ВГП, определяется по формулам (5.29), (5.32), (5.33), где L - длина лавы;
l - ширина обрабатываемой зоны. Полученный результат удваивается в связи с наличием двух зон обработки. Время работы пено-
Рис. 5.39. Технологическая схема входа 2 профилактики эндогенных пожаров на пластах пологого падания (обработка обрушенных пачек угля и пластов-спутников):
1 -магистральный трубопровод; 2 - задвижки; 3 - трубопроводы, проложенные по вентиляционному и конвейерному штрекам; 4 - скважины с поверхности; 5 - пласт-спутник; 6 - забойные участки трубопровода; 7 - перфорация
генератора рассчитывается, исходя из необходимого объема подачи ВГП на величину подвижки комплекса в период между обработками.
Данная технологическая схема обеспечивает одновременную обработку борта целика вдоль вентиляционного штрека. В случае отсутствия обрушенных пачек угля и пластов-спутников обрабатывается лить борт целика. Трубопровод прокладывается по вентиляционному штреку (уклону, для системы разработки длинными столбами по падению), рассоединяется через каждые и на его конец устанавливается перфорированный патрубок. При обработке с поверх-ности скважины бурят через каждые по простиранию. Вспененной глинистой пульпой обрабатывается весь борт целика. Расчет необходимого количества ВГП и ее компонентов на обработку борта целика вдоль всего выемочного поля без учета стойкости определяется по формулам (5.29), (5.31), (5.32), (5.33), где L - длина выемочного участка по простиранию (или высота столба во восстанию),м; l - ширина обрабатываемой зоны (принимается не менее мощности пласта или слоя), м; m - мощность пласта (слоя), м. ,
При расчете объема разовой обработки во внимание принимается подвигание комплекса между подачами.
Схема 3. Применяется для профилактической обработки технологических или аварийных целиков угля водовоздушной пеной или вспененной глинистой пульпой (рис.5.40). Приготовление и подача вспененной глинистой пульпы осуществляется по схемам 1 и 2. Для подачи водовоздушной пены необходимо иметь установку УЛЭП-2 или "Экран". Трубопровод 1 для подачи пены (ВГП) прокладывается вдоль бортов межгоризонтного и профилактического целиков, закрепляется анкерами к почве пласта и имеет на конке перфорацию. Закрепление анкерами 2 и хомутаю 3 производится при необходимости перед обрушением кровли.
Пена (ВГП) подается после обрушения кровля, тот этом максимальное удаление линии обрушения от точка ее выхода не должно превышать . Обработка производится из расчета заполнения объема выработанного пространства на контакте с целиками, определяемого по формулам (5.29), (5.32), где L - длина обрабатываемого целика, м; l - ширина вони обработки (принимается равной мощности пласта), м.
