Файл: Белопол, А. Н. Борьба с подземными пожарами в сложных горногеологических и горнотехнических условиях угольных шахт [работникам служб техники безопасности].pdf

ния; изоляции покрытия трещиноватых целиков угля и боковых пород.

Поверхность трещиноватых угольных целиков угля изолирует­ ся с помощью различных покрытий, пленок, глины с примесью хлористого кальция и др. Принципальное отличие этих покрытий от блокировки поверхности больших кусков угля и крупных пор в угле заключается в том, что они препятствуют фильтрации возду­ ха по трещинам, а не диффузии кислорода. Поэтому для большей эффективности этого способа необходимо в качестве изоляции

0.007Н)

14

кладкой выработанного пространства и предварительной выемкой целиков угля с возведением на их месте бетонных полос.

Не всегда выполнимо и требование об отработке выемочных участков за время, меньшее длительности инкубационного перио­ да самовозгорания угля, так как этовызвало бы необходимость уменьшения размеров выемочных полей по простиранию и паде­ нию, что нецелесообразно.

Для предотвращения самовозгорания угля выемочные участки после отработки должны быть подвергнуты своевременной и каче­ ственной изоляции.

Выбор схем и режимов проветривания. Исследованиями уста­ новлено, что для предотвращения эндогенных пожаров необходи­ мо снизить утечки воздуха через выработанное пространство и проветривать выемочный участок с максимально возможной, ста­ бильной скоростью движения воздуха.

Наиболее целесообразным способом проветривания, исходя из условий пожаробезопасности, является нагнетательно-всасываю- Щий способ. При этом способе остановка вентиляторов вызывает наименьшее давление в выработках по сравнению с нагнетатель­ ным и всасывающим способами, а следовательно, и меньшее пере­ мещение масс воздуха ввиду низкой депрессии или компрессии его. Компрессия здесь создается в выработках откаточного гори­ зонта, соприкасающихся с выработанным пространством на зна­ чительно меньшем расстоянии, чем выработки вентиляционного горизонта, в которых обычно создается депрессия. Важно отме­ тить то обстоятельство, что величины депрессии и компрессии сни­ жаются в направлении выемочных участков, в пределах которых они примерно равны нулю.

Опасность самовозгорания угля в результате образования де­ прессии в вентиляционных выработках, соединенных трещинами по целикам угля или через выработанное пространство с дневной поверхностью при всасывающем способе проветривания, выше, чем при компрессии, создаваемой нагнетательным способом, так как при этом происходит подсасывание большого количества ат­ мосферного воздуха. Опасность самовозгорания угля при нагнета- тельно-всасывающем способе проветривания и при наличии рас­ пределенных утечек воздуха в конце вентиляционной струи значи­ тельно меньше, чем при всасывающем способе, так как величина депрессии в выработках вентиляционного горизонта будет мень­ шей.

На самовозгораемость углей большое влияние оказывает аэро­ динамический режим выработанного пространства, который харак­ теризуется величиной и распределением поступающего в него воз­ духа.

Исследованиями установлено, что режим проветривания вые­ мочных участков, отрабатываемых столбами по простиранию, ока­ зывает непосредственное влияние на утечки воздуха в выработан­ ное пространство. При этом величина пожаробезопасных утечек

16

составляет: верхний предел 6,9 м5/мин - мй и нижний —- 0,1 м3/мин • м2. Приток воздуха в выработанное пространство в ко­ личестве от 0,3 до 0,6 м3/мин • м2 является самым благоприятным для развития процесса самовозгорания угля.

Самовозгоранию угля в выработанном пространстве также спо­ собствует замедленная отработка выемочных участков, которая за­ висит от низкой скорости подвигания очистного забоя и примене­ ния способа отработки несколькими подэтажами. При этом спосо­ бе отработки увеличиваются утечки воздуха в зону обрушенных пород верхней лавы в силу значительной их воздухопроницае­ мости.

Следует заметить, что на самовозгораемость угля решающее влияние оказывают величина и продолжительность утечек воздуха в призабойное пространство.

Ширина проветриваемой зоны выработанного пространства за­ висит от общего количества поступающего на участок воздуха и воздуха, проходящего через призабойную зону, а также от аэро­ динамических свойств выработанного пространства. В меньшей мере на ее величине сказывается влияние аэродинамического со­ противления призабойного пространства и длины лавы.

При столбовой системе разработки, характеризующейся одно­ сторонним прилеганием воздушной струи к выработанному про­ странству, и при обратном порядке отработки проветриваемая зо­ на выработанного пространства передвигается вслед за очистным забоем. При этом скорость ее перемещения оказывает непосредст­ венное влияние на развитие окислительных процессов и зависит от шага посадки кровли и скорости подвигания очистного забоя.

Большое значение имеют общие утечки воздуха в выработан­ ное пространство, которые должны характеризовать его пожаро­ опасность. Однако наиболее показательными в этом отношении являются удельные утечки воздуха.

Исследования показали, что с увеличением скорости подвига­ ния очистного забоя удельные утечки воздуха в призабойную про­ ветриваемую зону возрастают.

Опыты показали, что при столбовой системе разработки лаваэтаж, обратном порядке отработки и скорости подвигания очист­

где о3 — скорость подвигания очистного забоя, м/сутки. Проветриваемая зона, рассчитанная по данному уравнению,

имеет наибольшую ширину (13,5 м) при скорости подвигания очист­ ного забоя 2,6 м/сутки и минимальную — при 0,4 м/сутки. Зависи­ мость между шириной проветриваемой зоны и удельными утечка­

Ширина проветриваемой зоны превышает 13 ж при пожаробез­ опасных утечках воздуха (0,9 м3/м ин-м 2 и более). Самовозгора­ ние угля чаще всего имеет место на выемочных участках с шири­ ной проветриваемой зоны от 3,5 до 7 ж и подвиганием забоев ме­ нее 20 м!месяц.

Проветриваемая зона выработанного пространства, как пока­ зали исследования ВостНИИ, наиболее полно характеризуется удельным аэродинамическим сопротивлением обрушенных пород. Зависимость между этими величинами выражается эмпирическим уравнением

уменьшается по экспоненциальной кривой при увеличении удель­ ного аэродинамического сопротивления. Эта зона имеет наиболь­ шую величину при удельном аэродинамическом сопротивлении 0,19—0.29 р/ж3, что характеризует устойчивые, труднообрушаемые породы кровли.

Удельное аэродинамическое сопротивление от 0,8 до 0,9 р/ж3, соответствующее легкообрушаемым породам кровли, снижает ши­ рину проветриваемой зоны до 3,8—4,5 ж. Если гвыр равно 0,6 р/ж3

уплотнены и имеют незначительную воздухопроницаемость. Само­ возгорание угля в этих условиях возможно даже в пределах про­ ветриваемой зоны выработанного пространства.

Удельные утечки воздуха в проветриваемую зону обрушенных пород зависят от удельного аэродинамического сопротивления вы­ работанного пространства. При удельных сопротивлениях от 0,19 до 0,45 ц/ж3, соответствующих наиболее резкому изменению удель­

по скорости подвигания очистных забоев, удельным утечкам возду­ ха в проветриваемую зону обрушенных пород и времени ее пере­ мещения.

Для того чтобы процесс самовозгорания угля достиг стадии возгорания, необходим, как указывалось ранее, определенный (ин­ кубационный) период времени, в течение которого удельные утеч­ ки воздуха достигают пожароопасных значений. Подвигание очист-

18

ных забоев по простиранию пласта вызывает постоянное переме­ щение проветриваемой зоны выработанного пространства, что со­ кращает время контактирования кислорода воздуха с углем. Это время может быть определено из выражения

н

*3 = — . сутки (8)

с3

и составляет, как установлено наблюдениями, от 5 до 9,5 суток. Постоянный приток воздуха к углю создает пожароопасные ус­ ловия в проветриваемой зоне, перемещение которой зависит от скорости подвигания очистного забоя v3. При этом за ширину проветриваемой зоны выработанного пространства в случае, ког­ да выемочный участок отрабатывается несколькими подэтажами,

принимается опережение между нижней и верхней лавами. Пожаробезопасные условия возможны тогда, когда время под­

вигания проветриваемой зоны выработанного пространства мень­ ше инкубационного периода процесса самовозгорания угля, т. е. когда т3< т Ш1К• Выполнение этого условия возможно в том случае, когда уменьшается величина опережения лав, увеличивается ско­ рость подвигания очистного забоя или при применении столбовой системы разработки без разделения на подэтажи. Таким образом, время передвижения проветриваемой зоны т 3 является основным фактором, определяющим пожароопасность столбовой системы разработки при обратном порядке отработки.

СНИЖЕНИЕ ВЗРЫВООПАСНОСТИ ПРИ изоляции

ИТУШЕНИИ ПОДЗЕМНЫХ ПОЖАРОВ

Впрактике изоляции и тушения подземных пожаров в уголь­ ных шахтах известны три способа предотвращения взрывов газо­ воздушных смесей:

снижение содержания взрывчатых газов (СН4, Н2, СО и др.) у очага пожара за нижние пределы их взрываемости (табл. 2);

снижение содержания кислорода в воздухе, поступающем к оча­ гу пожара или в запожаренное пространство, до взрывобезопас­ ной концентрации (5%)';

нейтрализация взрывчатых свойств пожарных газов физико­ химическим путем или с помощью галоидированных углеводоро­ дов.

Способ предотвращения взрывов путем снижения за нижний предел взрываемости концентрации одного или смеси приведенных горючих газов путем увеличения количества подаваемого воздуха к очагу пожара или в запожаренное пространство, находит при­ менение в случаях, когда возникает необходимость вывода людей из шахты и обеспечения безопасности горноспасательных работ при тушении и изоляции пожаров в начальный или последующие периоды ликвидации аварии. Таким способом является режим нормального направления вентиляционной струи с подачей боль­

19