выбор радикальных пожаробезопасных параметров ведения горных работ при проектирований новых шахт и горизонтов;
целенаправленное распределение средств профилактики эндогенных пожаров;
принятие организационно-технических мер по снижению эндогенной пожароопасности;
оценка состояния профилактической работы и уровня технологической культура на шахте;
Решение этих задач позволит целенаправленно и обоснованно определять объем материальных средств на профилактические работы; установить минимальный уровень эндогенной пожароопасности, который может быть достигнут при реализации общетехнических и специальных мер профилактики; экономически обосновать целесообразность применения тех или иных специальных мер профилактики.
2.2. Определение склонности угля к самовозгоранию
Определение объема общетехнических и специальных мер профилактики должно выполняться только после определения склонности шахтопласта к самовозгоранию.
Для установления склонности пласта угля к самовозгоранию в режиме газохроматографического опыта определяются константа скорости сорбции кислорода углем и его критическая температура самовозгорания.
Затем по данным химической активности угля производится расчет комплексного показателя, характеризующего склонность угля к самовозгоранию. В соответствии с § 481 "Правил безопасности в угольных и сланцевых шахтах" склонность шахтопластов угля к самовозгорания устанавливается Всесоюзным научно-исследовательским институтом горноспасательного дела (ВНИИГД) на стадии детальной разведки шахтного поля по представленным геолого-разведочными экспедициями (ГРЭ) пробам и материалам. В процессе подготовки и отработки угольных пластов склонность угля к самовозгоранию уточняется в случае резкого изменения мощности и угла залегания угольного пласта, выявления ранее неизвестных геологических нарушений, обнаружения признаков самонагревания угля.
Для определения склонности угля к самовозгоранию шахтами и ГРЭ во ВНИИГД и его филиалы необходимо представить:
сопроводительное письмо с указанием реквизитов организации;
план горных выработок, на котором должны быть отмечены места отбора проб, места возникновения эндогенных пожаров;
краткую характеристику пласта в пределах шахтного доля с описанием условий его залегания (изменение мощности ц угла паления, тектонические нарушения и юс характер, метаноносность пласта, литологический состав пород кровли и почвы, данные об их устойчивости);
стратиграфические колонки по разведочным скважинам в пределах шахтного поля;
пробы угля с приложением актов отбора.
Места отбора проб определяются главным инженером и согласовываются с командиром взвода ВГСЧ, обслуживающим шахту.
Пробы угля отбираются по следу щей методике.
1.Пробы необходимо отбирать на каждом крыле шахтопласта в подготовительной или очистной выработке не менее чем в двух точках; расположенных на расстоянии 50...70 м друг от друга по падению или простиранию пласта.
2. Пробы необходимо также отбирать из угольных прослоев и пропластков углистого сланца нерабочей мощности (при их наличия), расположенных в кровле пласта в пределах зоны обрушения, а при неустойчивых породах - в почве пласта.
3. Если в подготовительной или очистной выработке отобрать пробы угля из угольных прослоев и пропластков углистого сланца нерабочей мощности невозможно, пробы следует отбирать в более доступном место (например, в месте пересечения угольного пласта квершлагом).
4. Места отбора проб должны быть удалены от зон, где было произведено нагнетание воды в пласт, от дегазационных и разведочных: скважин, а также от тектонических нарушений не менее чем на 20 м.
5. Для отбора проб в свежеобнаженной поверхности угольного пласта по всей его мощности перпендикулярно напластованию горных пород вырубывается полоса шириной не менее 0,5 м и толщиной до 0,1 м.
Отбитый уголь необходимо собрать, методом квартования отобрать пробу угля и поместить в герметичный сосуд. Квартование заключается в следующем. Отбитый уголь измельчают на куски размером не более 20...30 мм. Затем пробу перемещают два раза не, конус и сплющивают, надавливая металлической плиткой сверху. Полученный слой угля необходимо разделить на четыре равных сектора и из противоположных секторов отобрать по одинаковой порции до необходимой массы пробы (1...2 кг).
6. Для отбора проб угля в качестве сосуда могут быть использованы полиэтиленовые мешка, стеклянные, металлические или пластмассовые байки. На каждый сосуд с внешней стороны должен быть нанесен четко обозначенный номер. Сосуд должен быть полностью заполнен пробой и герметично закрыт. Внутрь сосуда должна вкладываться записка с указанием номера сосуда, места отбора и характера пробы (угольная пачка или породный прослой, номер пачки). Отбор проб оформляется актом по следующей форме.
СОГЛАСОВАНО
Командир взвода ВГСЧ
"__"_____ 19__Г,
АКТ
отбора проб угля для установления склонности
шахтопласта к самовозгоранию
Объединение __:_______ шахта _______________ пласт __________ марка угля _________________ Место отбора проб ___________________________ Дата отбора ___________,____
|
Строение пласта и боковых пород
|
Мощность, м
|
Номер пробы
|
Состав боковых пород и породных прослоев
|
Характеристика боковых пород пласта
|
|
Основная кровля Непосредственная кровля Угольный пласт: уголь породный прослой уголь Почва пласта
|
|
|
|
|
Подписи:
Главный инженер
Начальник ВТБ (ПВС)
Главный геолог
2.3, Прогноз эндогенной пожароопасности выемочных полей шахт
Традиционные методы прогноза эндогенной пожароопасности можно разделить на три группы: методы, основанные на оценке химической активности, угля; горно-статистические и комбинированные методы, основанные на учете горно-технических и природных факторов, в том числе химической активности угля.
В основу метода прогноза эндогенной пожароопасности выемочных долей доложена рабочая гипотеза об эндогенном пожаре, как о сложном физико-химическом процессе, на протекание которого влияет ряд горно-геологических и горно-технических факторов. Каждый эндогенный пожар можно с достаточной полнотой охарактеризовать с помощью этих факторов, которые в любом конкретном случае принимают вполне определенные значения.
Доли влияния факторов различны. Влияние взаимосвязанных факторов на интенсивность возникновения эндогенных пожаров для шахт Донбасса определяется из уравнения множественной регрессии
λф= -0,008+0,029m+0,0007α+0,008S-0,0008V-0,0035Hg ,
где m- мощность пласта, м;
α- угол падения пласта, град.;
S - содержание общей серы в угле, %;
hg - диффузионное сопротивление угля, мм;
V - скорость подвигания очистного забоя, м/мес.
Зная значение интенсивности возникновения пожаров за любой период времени можно определить вероятность возникновения пожара.
по формуле
Р = 1-е-λфТ ,
где Т - время отработки выемочного поля, мес.
При определении эндогенной пожароопасности действующих выемочных полей шахт Прокопьевско-Кизелевского района Кузбасса учитываются 16 факторов: мощность пласта, наличие пожаров в граничных полях, глубина работ, химическая активность угля, тип пород кровли, наличие наносов глины на поверхности, наличие горелых пород на выходах пласта, налачие сближенных пластов в кровле отрабатываемого, угол падания пласта, газообильность поля, способ управления кровлей, размер поля по падению, скорость отработки по простиранию, потери угля, потери депрессии, количество воздуха. Прогнозируемая вероятность возникновения эндогенного пожара определяется по уравнению
Р = 0,5 + Ф[(х-0,206)/0,037],
где Ф(u) - интегральная функция Лапласа (u = [(х-0,206)/0,037]
x - средняя частота пожаров по учитываемым факторам
16
(х = 1/16 Σ Р) .
1
2.4. Группирование шахтопластов (выемочных полей, участков) до степени эндогенной пожароопасности
Для склонных к самовозгоранию шахтопластов угля (выемочных полей) ВНИИГД устанавливает группу эндогенной пожароопасности.
Шахтопласты (выемочные поля) по эндогенной пожароопасности подразделяются на три группы: I - особоопасные щахтопласты (выемочные поля) - Р= 0,75...1,0; II - опасные шахтопласты (выемочные поля) — Р= 0,45...0,75; III - малоопасные шахтопласты (выемочные поля) - Р= 0,12...0,46.
Ежегодно в производственном объединении составляется и направляется во ВНИИГД на согласование список предусмотренных к отработке или подготовке шахтопластов угля, склонного к самовосгоранию. К списку долены быть приложены планы горных выработок по перечисленным шахтопластам. Согласованные с ВНИИГД и ВГСО и утвержденные техническим директором производственного объединения списки шахтопластов (выемочных полей) до 15 декабря рассылаются шахтам, штабам ВГСЧ, РГТИ, Управлению округа Госгортехнадзора.
При определенных условиях (не обработанный антипирогеном и неубранный уголь в полостях внезапных выбросов, систематические прососы воздуха через выработанное пространство, длительное нахождение отслоившегося угля за крепью горных выработок и т.п.) возможно возникновение эндогенных пожаров на выемочных полях шахтопластов угля, не сколонного к самовозгоранию. В случае возникновения эндогенного пожара (до получения заключения ВНИИГД о склонности данного пласта к самовозгоранию) отработку выемочного участка производить в соответствии с мероприятиями, согласованными с ВГСЧ и утвержденными техническим директором производственного объединения. В основу мероприятий должны быть положена предложения комиссии, расследовавшей данную аварию.
3. ПРОФИЛАКТИКА ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ
3.1. Предупреждение эндогенных пожаров о помощью антипирогенов
Одной из мер профилактики эндогенных пожаров является применение антипирогенов - веществ, препятствующих реакции окисления угля кислородом воздуха и, как следствие, тормозящих процессы самонагревания.
Свойствами антипирогенов обладает большое количество органических и неорганических веществ. В зависимости от механизма действия они подразделяются на вещества, оказывающие химическое и механическое воздействия на уголь.
Химическое (ингибирующее) воздействие веществ заключается: в их взаимодействии о активными центрами на поверхности угля; в снижении реакционной способности этих центров к кислороду; образовании малоактивных радикалов, замедляющих стадию зарождения цеди; уменьшении катализирующего воздействия минеральных включений на процесс окисления угля.
Механическое действие антипирогенов заключается в способности образовывать молекулярные пленки, экранирующие активные центры и предотвращающие доступ кислорода воздуха к реагирующей поверхности угля.
В зависимости от выбранной технологической схемы могут применяться твердые (порошкообразные), жидкие (растворы или суспензии, пленко- и гелеобразующие жидкости) и газообразные антипирогены. Газообразные антипирогены из-за отсутствия надежной технологии применения распространения не получили.
Твердые (порошкообразные) антипирогены наносятся при помощи распылителей на поверхность разрыхленного угля или путем нагнетания порошкообразных автипирогенов в шпуры и скважины, пробуренные в целиках угля.
При выборе антипирогенов необходимо руководствоваться следующими требованиями - эффективностью их по отношению к углю данного шахтопласта, нетоксичностью, пожаробезопасностью, недефицитностью, низкой стоимостью.
В соответствии с разработанной ВостНИИ технологией порошкообразные антипирогены нагнетаются в предварительно пробуренные скважины (диаметр 112 мм и длина 24 м) межгоризонтных целиков угля, обретаемых над щитом. При пуске щита целик обращается, происходит перемешивание угля с антипирогеном и на щитовом перекрытии образуется масса, состоящая из смеси угля, антипирогена и породы. В качестве антипирогена применяется состав, состоящий из диамоний фосфата - 10...30 в.ч. и карбамида - 90...70 в.ч. При напылении порошкообразных антипирогенов на поверхность разрыхленного угля используют хлористый магний. Величина добавки антипирогена устанавливается в зависимости от склонности угля к самовозгоранию и метаморфизма угля. С повышением химической активности и уменьшением степени метаморфизма угля величина добавки антипирогена увеличивается. Порошкообразный анткпироген нагнетается в скважины установкой УНПА, разработанной ВостНИИ.
Установка УНПА представляет собой комплекс оборудования, состоящий на пиевмозарядчика "ВАХШ-7ДМ" с дистанционным разгружателем, пульта управления, отсека для хранения шланга, смонтированных на платформе шахтной 3-тонной вагонетки. В состав комплекса входит шахтный компрессор и вагонетка для доставки антипирогена.
Техническая характеристика УНПА
Производительность, кг/мин 50
Вместимость бункера, кг 1200
Вместимость пневмозарядчика, кг 45
Давление сжатого воздуха, Ша 0,8
Управление Дистанционное
Дальность транспортирования, м:
по вертикали 40
по горизонтали 60
Габаритные размеры, мм:
длина 3450
высота 1350
Масса установки в незаряженном состоянии, кг 2500
Применение жидких антипирогенов (растворов или суспензий) позволяет не только снизить химическую активность угля, во и по* витает его теплоемкость и теплопроводность, что в определенных
условиях играет решающую роль в торможении процесса самонагревания угля. Жидкие антипирогены в большинстве случаев применяются для нагнетания юс в целики угля через шпуры пая скважины с помощью насосов с применением герметизаторов. Расстояние между шпурами нужно выбирать в каждом конкретном случае опытным путем» при этом необходимо обеспечивать наиболее полную объемную пропитку целиков угля. В качестве антипирогенов используют раствора и суспензии кислот, щелочей, солей различных кислот, жидкого стекла, извести, карбамида, флотоагентов, смолы и других веществ. Эффективность действия антипирогенов значительно повышают добавки поверхностно-активных веществ, которые способствуют проникновению растворов в поры угля и снижают его газопроницаемость. В зависимости от трещиноватости целиков угля, вязкости раствора и времени нагнетания давление нагнетания и расход могут колебаться в очень широких пределах от 0,1 до 12 МПа и 5...40 л/мин соответственно. Этим требованиям отвечают насосы типа УНР-02 или УНВ-2 и герметизаторы ГАС-4,5, ГА-4, "Таурус".
