способ тушения породных отвалов на поверхности угольных шахт

Формула изобретения

Способ тушения породных отвалов на поверхности угольных шахт, включающий нагнетание в зону горения охлаждающих растворов или суспензий, отличающийся тем, что после нагнетания охлаждающих растворов или суспензий производят увеличение их объема путем инъектирования вспучивающихся при нагревании веществ, объем которых определяют по формуле

где К₁ - коэффициент, определяющий отношение расширяющего вещества к охлаждающему, изменяющийся в пределах 0,1÷0,5;

V₃ - объем зоны тушения породного отвала;

К_р - коэффициент разрыхления материала породного отвала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при тушении горящих породных отвалов на поверхности угольных шахт, сформированных при ведении работ на угольных шахтах и углеобогатительных фабриках.

Известен способ тушения породных отвалов путем их перепланирования, при котором применяется удаление или разбрасывание горящего очага (Зборщик М.П., Осокин В.В. Горение пород угольных месторождений и их тушение. Донецк, ДонГТУ, 2000). К недостаткам вышеуказанного способа можно отнести его высокую трудоемкость, сохранение условий для самовозгорания горных пород после перепланирования породного отвала и возможное усилие процесса самовозгорания и горения в связи со снижением плотности, увеличением коэффициента разрыхления переработанных пород.

Кроме того, известен способ тушения горной породы на породных отвалах путем инъектирования в нее растворов или суспензий. При этом происходит охлаждение очага жидкостью, осаждение на поверхности обломков горной породы, содержащихся в жидкости компонентов (известковой суспензии, глины), вытеснение из межкускового пространства горючих газов и паров серы, связывание вредных веществ в новообразования (а.с. 1093824, опубл. в Б.П. №19, 1984).

К недостаткам такого способа можно отнести его недостаточно высокую эффективность. Охлаждение породных кусков происходит неповсеместно и после прекращения подачи жидкости происходит их разогрев за счет сохранившегося тепла и продолжающихся физико-химических реакций. Вытеснение из межкускового пространства горючих газов и паров серы не может быть достигнуто в полном объеме, во всех случаях очаги могут быть потушены частично, и после прекращения подачи растворов или суспензий, процесс горения возобновится.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности тушения породных отвалов при отсутствии дополнительного загрязнения окружающей среды за счет того, что после нагнетания в зону горения охлаждающих растворов или суспензий производят увеличение их объема путем инъектирования вспучивающихся при нагревании веществ (например, вермикулита), объем которых определяют по формуле

где К₁ - коэффициент, определяющий отношение расширяющего вещества к охлаждающему, изменяющийся в пределах 0,1÷0,5;

V₃ - объем зоны тушения (горения) породного отвала;

К_р - коэффициент разрыхления материала породного отвала.

Способ осуществляется следующим образом. В первую стадию в зону горения породного отвала производят закачивание охлаждающих растворов (например, по внедренным в породный массив стальным трубам), которые снижают температуру в очаге горения. Тем самым исключается возможность преждевременного расширения вспучивающихся веществ, которые могут привести к закупориванию подающих магистралей.

Во вторую стадию производят увеличение объема подаваемого в зону горения породного отвала вещества. Для этого производят инъектирование очага возгорания вспучивающимися при нагревании веществами, например измельченным вермикулитом в чистом виде (или в смеси с другими материалами), который при нагревании вспучивается, увеличиваясь в объеме в 20-30 раз. Вспученный материал заполняет имеющиеся пустоты в массиве породного отвала, создает препятствие для движения воздуха, изолирует горящие очаги и препятствует теплообмену между горящими кусками горной породы. Усиление горения очага возгорания приводит к большому вспучиванию вермикулита и усилению тушащего воздействия на очаг. Объем вспучивающихся при нагревании веществ, инъектируемых в зону (очаг) возгорания, определяют по формуле

где К₁ - коэффициент, определяющий отношение расширяющего вещества к охлаждающему (изменяется в пределах 0,1÷0,5);

V₃ - объем зоны тушения (горения) породного отвала;

К_р - коэффициент разрыхления материала породного отвала.