способ обнаружения и локации очагов подземных пожаров

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ И ЛОКАЦИИ ОЧАГОВ ПОДЗЕМНЫХ ПОЖАРОВ, включающий бурение шпуров на поверхности, отбор в них проб газа для определения концентрации индикаторных газов выше фонового значения и нахождение очага под точкой с максимальным содержанием индикаторного газа, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обнаружения и локации очагов, располагаемых в зоне пониженного давления газа, шпуры изолируют от поверхности и путем откачки газа создают в них пониженное давление газа, а отбор проб газа из шпуров для определения концентрации индикаторных газов осуществляют после восстановления давления.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление газа в шпурах создают ниже значения давления газа в области очага пожара.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что операцию откачки газа из шпуров повторяют до появления в них индикаторных газов.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дневную поверхность, прилегающую к шпуру, покрывают слоем воздухонепроницаемого материала.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что боковую поверхность шпуров покрывают слоем воздухонепроницаемого материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для борьбы с подземными пожарами.

Известен способ обнаружения и локации очагов подземных пожаров, включающий бурение скважины, изоляцию пожарных участков и измерение депрессии естественной и тепловой тяги, по данным которой строят изобары, а центр пожара определяют по максимальной суммарной депрессии [1] .

Недостатком способа является большая трудоемкость и опасность скопления токсичных и горючих газов при остановке вентилятора.

Известен также способ обнаружения и локации очагов подземных пожаров, включающий бурение шпуров на поверхности и отбор в них проб газа для определения концентрации индикаторных газов выше фонового значения и нахождения очага под точкой с максимальным содержанием индикаторного газа [2] .

Недостатком данного способа является низкая эффективность при обнаружении и локации очагов подземных пожаров, располагающихся в области с пониженным давлением газа по сравнению с атмосферным на поверхности, и длительность формирования газовой аномалии в приповерхностном слое.

Целью изобретения является повышение эффективности, обнаружения и локации очагов, располагаемых в зоне пониженного давления газа.

Цель достигается тем, что согласно способу обнаружения и локации очагов подземных пожаров, включающему бурение шпуров на поверхности, отбор в них проб газа для определения концентрации индикаторных газов выше фонового значения и нахождение очага под точкой с максимальным содержанием индикаторного газа, шпуры изолируют от поверхности и создают в них пониженное давление газа, а отбор проб газа из шпуров для определения концентрации индикаторных газов осуществляют после восстановления давления, причем давление газа в шпурах создают ниже значения давления газа в области очага пожара, а откачку газа из шпуров повторяют до появления в них индикаторных газов, при этом покрывают слоем воздухонепроницаемого материала дневную поверхность, прилегающую к шпурам, или боковую поверх- ность шпуров.

Существенными отличиями предлагаемого способа являются: предварительное понижение давления газа в шпурах и отбор проб газа для определения концентрации индикаторного газа после восстановления давления; понижение давления газа в шпурах ниже значения давления газа в области очага пожара; повторение операции откачки газа из шпуров до появления в них индикаторных газов; изоляция дневной поверх- ности, прилегающей к шпуру, или боковой поверхности шпуров слоем воздухонепроницаемого материала.

Проведенное математическое моделирование и шахтные исследования показали, что индикаторные газы из очага пожара могут не достигать поверхности в случае пониженного давления газа в области очага по сравнению с атмосферным давлением на поверхности. Этот случай, реализуемый обычно при всасывающем способе проветривания, приводит к образованию конвективных потоков, направленных от поверх- ности к очагу и препятствующих выносу индикаторных газов к поверхности. Образование аномалий индикаторных газов на поверхности возможно в этом случае только при высокой температуре очага, когда образуются потоки воздуха, обусловленные тепловой депрессией.

При небольших избыточных давлениях газа в области очага время движения индикаторных газов к поверхности значительно возрастает и в этих случаях не удается обнаружить и определить местонахождения очагов на ранних стадиях развития.

Для увеличения скорости движения индикаторных газов к поверхности целесообразно понижать давление воздуха в шпурах, что приведет к интенсивному притоку газа в них из окружающего горного массива, в том числе из нижних слоев пород, где находятся индикаторные газы. Таким образом, понижение давления в шпурах с одновременной их изоляцией от поверхности позволит обнаружить и определить местонахождение очагов, которое в обычных условиях зафиксировать не удается. Кроме того, применение данного способа позволит сократить время движения индикаторных газов и в благоприятных условиях, что способствует более раннему обнаружению и локации очагов.

С целью сокращения времени движения индикаторных газов к шпуру следует понизить давление газа в шпурах до значения, меньшего, чем давление газа в области очага. В этом случае возникают конвективные потоки от очага к шпурам, переносящие индикаторные газы. Учитывая, что разовой откачки газа из шпуров может быть недостаточно для появления в них индикаторных газов, целесообразно повторять откачку до выхода этих газов в шпуры.

Для того, чтобы сформировать направление притока газа в шпур из слоев нижележащих горных пород, следует изолировать поверхность, прилегающую к шпуру или боковую поверхность шпура. Для этой цели может быть использована обсадка шпуров трубами. В этом случае приток газа в шпур осуществляется только через дно шпура. Покрытие дневной поверхности, прилегающей к шпуру, может быть произведено влажной глиной, твердеющими цементными составами, пленками и т. д.

На чертеже показана технологическая схема осуществления предложенного способа.

Схема включает выработанное пространство 1 с очагом 2 пожара и образующим вокруг него облаком 3 индикаторных газов, шпур 4. пробуренный на поверхности 5, изоляционное покрытие 6, располагаемое на поверхности вокруг шпура, изоляционный слой 7 на боковой поверхности шпура, откачивающий насос 8 и прибор 9 для определения концентрации индикаторных газов.

Способ реализуют следующим образом.

Для обнаружения и определения местонахождения подземного очага 2 пожара, возникшего в выработанном пространстве 1, на поверхности 5 бурят шпуры. Для предотвращения попадания в них атмосферного воздуха шпуры герметизируют и покрывают воздухонепроницаемым слоем прилегающую к ним поверхность или слоем 7 боковую поверхность шпуров. Затем объем шпура 4 подключают через трубопровод к насосу 8 и откачивают из шпура 4 воздух до давления, значение которого ниже, чем давление газа в области очага 2. Под действием возникшей разности давлений между очагом 2 и шпуром 4 возникает конвективный поток, который переносит индикаторный газ из облака 3 в шпур 4. После восстановления давления в шпуре 4 за счет притока газа из горных пород отбирают из шпура 4 пробу газа в прибор 9 для определения в нем концентрации индикаторных газов. Учитывая, что разовая откачка газов не всегда способна переместить индикаторные газы из облака 3 в шпур 4, откачку целесообразно повторять до появления в пробах индикаторных газов.

Применение предложенного способа позволить обнаруживать очаги пожаров и определять их местонахождения на более ранних стадиях, что сократит время их тушения. Эффективное обнаружение и локация очагов повысят и безопасность горных работ.