способ борьбы с эндогенными пожарами в горных выработках при столбовой системе разработки

Формула изобретения

СПОСОБ БОРЬБЫ С ЭНДОГЕННЫМИ ПОЖАРАМИ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ ПРИ СТОЛБОВОЙ СИСТЕМЕ РАЗРАБОТКИ, включающий изоляцию выработанного пространства выемочного участка путем возведения изолирующих перемычек в оконтуривающих его горных выработках и выравнивание давлений воздуха между воздухоподающими и воздухоотводящей выработками, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности, участковую выработку для отвода исходящей струи соединяют на фланге выемочного участка сбойками с двумя параллельными заранее пройденными полевыми выработками, в одной из которых сооружают шлюз с нормально открытыми дверями, и через нее выдают исходящую струю воздуха, а в соединительной сбойке между второй полевой выработкой и участковой выработкой для отвода исходящей струи устанавливают шлюз с нормально закрытыми дверями и по этой полевой выработке подают свежую струю воздуха, при этом выравнивание давлений в выработанном пространстве осуществляют путем открывания дверей в шлюзе нормально закрытом и закрытия дверей в шлюзе нормально открытом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом на действующих выемочных участках, а также при проектировании и строительстве новых горизонтов, шахт при столбовой системе разработки с прямоточной схемой проветривания на фланговую полевую выработку.

Известен способ борьбы с эндогенными пожарами, включающий изоляцию выемочного участка путем возведения перемычек на транспортной и вентиляционной выработках, который применяют в подземных выработках, когда очаг пожара не доступен, либо когда активные меры ликвидации аварии не приводят к успеху [1].

Способ обеспечивает уменьшение разности давлений рудничной атмосферы в изолированном выработанном пространстве выемочного участка, уменьшение за счет этого расхода воздуха в утечках через выработанное пространство, концентрации кислорода в потоке, поступающем к очагу пожара.

Однако этот способ зачастую недостаточно эффективен, так как выработанное пространство по-прежнему находится по депрессией (разностью давлений рудничной атмосферы), лишь несколько уменьшенной за счет перепада давлений через изолирующие перемычки. Поэтому утечки воздуха хотя и уменьшаются, но часто достаточны для доставки кислорода к очагу горения и потушить пожар в этих случаях либо не удается, либо ликвидации аварии требует длительного времени (порой нескольких месяцев и даже лет).

Известен способ борьбы с эндогенными пожарами [2], при котором изоляцию выработанного пространства осуществляют путем установки перемычек на транспортной и вентиляционной выработках, при этом дополнительно в вентиляционной выработке возводят еще одну перемычку и в пространстве между нею и первой перемычкой нагнетает воздух с целью выравнивания давлений рудничной атмосферы между откаточной и вентиляционной выработками, уменьшения утечек воздуха через выработанное пространство, благодаря чему становится возможным более интенсивное снижение концентрации кислорода в воздушной струе перед очагом горения и будет быстрее происходить процесс затухания пожара, чем в случае, описанном выше.

Этот способ по своему существу более близок заявляемому и поэтому принят в качестве прототипа.

Способу свойственны следующие существенные недостатки: выработанное пространство лавы по-прежнему, как и в период эксплуатации, находится под постоянной разностью давлений воздуха в вентиляционной сети (учитывая и перепад давлений через изолирующие перемычки) недостаточно надежно обеспечивается и регулируется подача воздуха в пространство между перемычками в воздухоотводящей выработке. Эти недостатки не обеспечивают достаточную безопасность работ, т.к. из-за колебаний давления между воздухоподающей и воздухоотводящей выработки к очагу аварии зачастую подходит достаточно кислорода, вследствие чего пожар подолгу не удается ликвидировать.

Целью настоящего предложения является повышение безопасности работ при столбовой системе разработки с прямоточной на выработанное пространство схемой проветривания в сторону фланговой полевой выработки.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе борьбы с эндогенными пожарами в горных выработках при столбовой системе разработки, включающем изоляцию выработанного пространства выемочного участка путем возведения изолирующих перемычек в оконтуривающих его горных выработках и выравнивание давлений воздуха между воздухоподающими и воздухотводящей выработками, участковую выработку для отвода исходящей струи соединяют на фланге выемочного участка сбойками с двумя параллельными заранее пройденными полевыми выработками, в одной из которых сооружают шлюз с нормально открытыми дверями и через нее выдают исходящую струю воздуха, а в соединительной сбойке между второй полевой выработкой и участковой выработкой для отвода исходящей струи устанавливают шлюз с нормально закрытыми дверями и по этой полевой выработке подают свежую струю воздуха при этом выравнивание давлений воздуха в выработанном пространстве осуществляют путем открытия дверей в шлюзе нормально закрытом и закрытия дверей в шлюзе нормально открытом.

Благодаря тому, что выработку для отвода исходящей струи соединяют на фланге выемочного участка с двумя параллельными заранее пройденными полевыми выработками, причем в первой соединительной сбойке сооружают шлюз с нормально открытыми дверями, а во второй - с нормально закрытыми, сохраняется высокая надежность эксплуатации в нормальном режиме проветривания. При необходимости изолировать участок в случае аварии, открывают двери шлюза нормально закрытого, закрывают двери шлюза нормально открытого. При этом происходит выравнивание давлений воздуха между воздухоподающими выработками, подходящими к очистному забою, и той из фланговых полевых выработок, по которой проходит свежая струя воздуха, в результате чего практически прекращается движение воздуха в выработанном пространстве и из-за отсутствия кислорода пожар быстро затухает.

Таким образом предлагаемый способ борьбы с эндогенными пожарами соответствует критерию "существенные отличия" поскольку обуславливает достижение новых свойств по сравнению с известным способом.

Сущность предлагаемого способа поясняется фиг.1 и 2.

На фиг. 1 изображен известный способ (применительно к столбовой системе разработки с подачей двух струй свежего воздуха со стороны массива угля и отвода исходящей струи в сторону выработанного пространства), взятый в качестве прототипа: 1 - транспортная выработка со свежей (дополнительной) струей свежего воздуха, 2 - воздухоподающая выработка с основной струей, 3 - очистной забой, 4 - воздухоотводящая выработка, 5 - соединительная сбойка (двери шлюза в ней открыты в нормальном режиме проветривания), 6 - фланговая полевая вентиляционная выработка. При изоляции выемочного участка в выработках 1, 2, 5 устанавливают изолирующие перемычки, причем у соединительной сбойки 5 (или вблизи ее) - двойные. В пространство между ними нагнетают воздух до установления минимальной разности давлений рудничной атмосферы h_1-5, h_2-5, но в целом выемочный участок по-прежнему находится под той же разностью давлений рудничной атмосферы, что и при эксплуатации участка. Последнее обстоятельство особенно сказывается при отказах вентилятора местного проветривания (или другого источника нагнетания воздуха) и аппаратуры, контролирующей давление атмосферы.

На фиг. 2 представлен предлагаемый способ борьбы с эндогенным пожаром на стадии его изоляции. При подготовке выемочного участка проводят те же выработки 1-6, что и в прототипе, но дополнительно с целью повышения безопасности работ на фланге выемочного участка воздухоотводящую выработку 4 соединяют не только фланговой полевой выработкой для отвода исходящей струи воздуха (6), но и с параллельной ей полевой выработкой 8, а в соединительной сбойке 7 устанавливают шлюз с нормально закрытыми дверями. Воздухоотводящую выработку 4 поддерживают по мере отхода очистного забоя 3 или погашают вслед за ним, а в разгруженной от горного давления зоне проводят новую выработку. Сущность способа проветривания не изменится, если отработку пласта производить по падению или восстанию.

Разность давлений воздуха (перед шлюзом 7) h_1-8, h_2-8 - между двумя струями свежего воздуха - в период эксплуатации участка практически стационарна.

При возникновении аварии (эндогенного пожара) и необходимости изоляции выемочного участка открывают двери шлюза в сбойке 7 и все выработанное пространство оказывается под стационарной нулевой (практически) разностью давлений воздуха. Чтобы исключить короткий ток воздуха между выработками 6 и 8 двери шлюза в сбойке 5 закрывают. Способ обладает высокой надежностью, поскольку не зависит от работы вентиляционных установок (как местных, так и главных). В результате утечки воздуха в выработанное пространство прекращаются, атмосфера в последнем становится инертной и эндогенный пожар затухает.

Предлагаемый способ создает и дополнительный эффект. Наличие полевого вентиляционного ходка 8 значительно упрощает организацию углубки фланговой полевой выработки 6, сокращает длину става вентиляционных труб в забое, расход энергии на проветривание, повышает общую безопасность работ при проходке тупиковых забоев.