способ предотвращения взрывов газа в выработанном пространстве шахт

Формула изобретения

Способ предотвращения взрывов газа в выработанном пространстве очистных забоев угольных шахт, заключающийся в подаче пены в выработанное пространство, отличающийся тем, что за механизированную крепь в выработанное пространство подают пену ограниченной устойчивости циклично перед посадкой непосредственной кровли до полного заполнения пустот, причем разлив пены ведут от низа лавы вверх на расстояние длины зоны запенивания L_п, определяемое по формуле

L_п = L_л(1-_пv_л/L_max),

где L_л длина очистного забоя, м;

_п - время устойчивости пены, ч;

v_л скорость подвигания лавы, м/ч;

L_max зона максимума удельных утечек или максимальной концентрации взрывчатых газов, м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам профилактики и снижения вероятности взрывов пылегазовоздушной смеси в выработанном пространстве и прилегающих к нему выработках угольных шахт.

Известен способ локализации взрыва пылегазовоздушной смеси в выработанном пространстве, заключающийся в возведении предохранительной бутовой полосы, изолирующей выработанное пространство от сети действующих горных выработок [1]

Недостатками способа являются его трудоемкость и невозможность применения в выработанном пространстве за крепью очистного забоя.

Известен способ локализации взрыва газа при тушении подземных пожаров [2] принятый за прототип, заключающийся в заполнении горной выработки воздушно-механической пеной с образованием пенной пробки, причем пенную пробку образуют гелеобразной пеной с переменной кратностью.

Недостатками способа являются узкая направленность применения амортизационной пробки при динамических нагрузках и недостаточная устойчивость при длительных статических нагрузках.

Задача изобретения снижение вероятности и предотвращение взрывов газа путем управления утечками воздуха в выработанном пространстве, равномерным распределением утечек по длине вентиляционной выработки, снижение количества метана, поступающего в выработку с утечками воздуха.

Это достигается тем, что в выработанное пространство за механизированную крепь подают пену ограниченной устойчивости, циклично перед посадкой непосредственной кровли, до полного заполнения пустот, причем разлив пены ведут от низа лавы вверх на расстояние L_п, определяемое по формуле:

L_п = L_л(1-_пv_л/L_max) (м),

где L_л длина очистного забоя, м;

_п время устойчивости пены, ч;

V_л скорость подвигания лавы, м/ч;

L_max зона максимума удельных утечек или максимальной концентрации взрывчатых газов, м.

Благодаря такому решению уменьшается вероятность взрывов газа и пыли в выработанном пространстве и вентиляционной выработке, а также снижается массовый расход утечек воздуха из очистной выработки и увеличивается его коэффициент доставки к ее нижней части.

На чертеже показана схема действия пены на участке, опасном по взрыву.

Способ осуществляется при разработке угольных пластов с полным обрушением пород непосредственной и основной кровли за крепью 1 при прямоточном проветривании участка (движение воздуха показано стрелками 2) по воздухоподающему штреку 3, очистному забою 4, вентиляционному штреку 5. При этом часть воздуха (утечки) проходит через свободную зону между крепью и обрушенными породами 6 и через зону 7 обрушения, поступая на вентиляционный штрек 5. В зависимости от шага обрушения непосредственной кровли ширина свободной зоны между крепью очистного забоя 1 и обрушенными породами может изменяться от десятых долей до нескольких метров.

При максимальной ширине свободного пространства 6 оно заполняется эластичной, например, водовоздушной со стабилизаторами пеной, подаваемой по гибкому шлангу с вентиляционного штрека от пеногенератора к распределительным стволам, выведенным за ограждение крепи с заданными интервалами по длине очистного забоя (5-10 м).

Заполнение пеной свободного пространства в пределах вынутого пласта угля обеспечивает ее всплывание между кусками обрушивающейся затем на нее непосредственной кровли, заполнение пустот и даже обрушивающейся полости между непосредственной и основной кровлей за счет разрежения воздуха в этом пространстве. В результате этих процессов увеличивается сопротивление движению утечек воздуха и снижается их расход, вплоть до полной изоляции выработанного пространства (жесткие пены).

Время устойчивости пены _п для воздушно-механических пен ограничено десятками часов или суток, что меньше времени движения очистного забоя на расстояние L_max, соответствующее максимальной концентрации взрывчатых газов в утечках, часто совпадающей с максимумом удельных утечек воздуха, поступающих на вентиляционный штрек, т.е. _п < L_max/V_л, где V_л скорость подвигания лавы (очистного забоя).

Время _п определяет длину зоны запенивания свободного пространства L_п в нижней части очистного забоя, обратно пропорционального относительному расстоянию устойчивого состояния пены _п V_л, т. е.

откуда

L_п = L_л(1-_пv_л/L_max)

При устойчивости пены, соответствующей L_max, длина ее полосы вдоль лавы минимальна (L_п 0). При весьма неустойчивой пене (_п 0) длина ее полосы L_п соответствует длине лавы (L_п L_л).