Министерство угольной промышленности СССР

ВОСТОЧНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ НО БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТ В ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ВостНИИ

РУКОВОДСТВО

ПО ПРОФИЛАКТИКЕ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ ПРИМЕНЕНИЕМ ВЫСОКОНАПОРНЫХ СТРУЙ ВОДЫ В ГИДРОШАХТАХ КУЗБАССА

КЕМЕРОВО

МЙНИСТКИГГВО УГОЛЬНОЙ ПР01ЫШНЮСТИ осс?

Всесотекое промышленное объединение "Кузбеосугаль"

Восточные квучно-1солвдоввтвльсюй1 институт по безопасности ре бот в горнов прошлые иное тм

ВоотНИИ

РУКОВОДСТВО

по профилактике эндогенных пожаров с применением высоконапорных струй водь в гидро-вахтах Кузбасса

Кемерово 1982

тайного (снежного с действующим) подэтажа незначительно превышает фоновое значение этого параметра для данных горнотехнических условия. Поэтому зона увлажнения L_yBjr по второму направлению движения утечек воздуха не превышает 30 ы по восстанию пласта относительно разрабатываемого подэтажа (рг .3).

Рио.З. Изменение влагосодержания cL утечек воздуха по выооте н отработанной части деЯствупцего блока при разработке крутых мощных пластов гидравлическим способом

При дальнейшем движении утечек воздуха в проветриваемое эоне происходит оужка потерь угля, что способствует интенсификации окислительных процессов, приводит к повышению температуры угля и воздуха. В результате этого в верхней чаоти этс ха резко возрастает влэгосодергание воздуха (ом.рис.3), что свидетельствует о возникновении очаге самовозгорания угля. Рассмотренный .jpax-тер протекания процессов тепло- и ыассообмена при реявитии ое-монагревания угля подтверждается опытом грабвткж крутых пластов, где очаги эндогенных г "'жаров возникают в верткеЯ части вте-же при ведении очистных работ в восьмом-девятом подэтажах.

Установленные закономерности протекания процессов тепло- Ж маооообмена я формирования пожароопасных зон в выработанном пространстве явялмсь научно! основой для разработки прилгни торможения самонагревания угля i нового способа ггро<$жлактжжл эндогенных пожаров в действующие выемочных гидроблоках без останов-ыг очистных работ.

3. ОСНОВНЫЙ ТРКВОВАНИН К СПОСОБУ ПР8ЛУ.-ЛЭССТИИ

эндогвншх пока ров в дыствуша выемочных

БЛОКАХ ПЦРОШАХТ При разработке способа предупреждения эндогенных поваров учитывались следующие требования, обуслогленйые особенностя/д применяемых технологических схем выемки самовозгоравшиеся пластов гидравлически..*, способов:

xr

-независимость профилактически работ от процесса выа> та

угля;

-    безопасность ведения профилактических работ в блоке с действу лцими очкс7пымн ьаходхсмз;

-    вовжкх ость постоянного контроля 8а качеством профилактической обрвсо.^и, изменением аэродинамических, гозозых в теало-физических хэро. .'еристик атмосферы выработанного пространства;

• высока.. прон!аасшя способность рабочей среды, используемой для про^яла ктлки;

-    возможность профилактической обработки Ярове три веемой зо-ни выработанного пространства;

-    периодический породуок обрушенных пород по кадета» плао-та в процессе обработки асдзтажей;

-    ыспа^аоввние средств а оборудования, применяемых для очистной выешса угля,

4.    способ 1гаупрвшнш эадогвншх пожаров

ПРИ РАЗРАБОТКЕ КРУТЬСГ ПЛАСТОВ ^ПИСЙ?4АМИ ПОдЭТАХИОГО ОБРУШЬЗШЯ С ГКДРОСаЖКОП УГЛЯ

Способ профилактики эндогенных пожаров в выработанном иростре нет ве при разработке крутых пластов ,гля системами подэтажной гилроотбойкм заключается в том, что контроль иокароопаоности отработанных подэтажей осущвотг тяют путем измерения влагосодержания в ноосферы выработанного пространства на уровне каждого отработанного подэтажа, сревнивеют величины влягосодервения атмосферы контролируемого d_t и нижележащего d* отработанных подэтажей ж при соотношении dk**d* производят дробление и уплотнение обрупюишдс пород, * также увлажнение атмосферы тонкодиспврги-роданяой водой в- проветриваемой гоне контролируемого подэтажа путем подачи 8& изолирующую перемычку струи технологической воды под давлением 10 МПа и более,

5.    ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХВ*А ПРЩИРЩШП ЭНДОГЕННЫХ ШИАНОВ ПИ! ОТРАБОТКЕ КРУТЫХ ПЛАСТОВ, СИСТЕМАМИ ПОДЭТАЖНОГО ОБРУШЕНИЯ С ШР00ТБ0ИК0П УГЛЯ

Технологическая схеме пр^дуп* лценмя ''вдогенного пожаре в выработанном п* лтранстве действу аде го выемочного блока, отрабатываемого системой подэтажиого обрушения с гидроотбоАкоЙ угля, с применением струЛ вот» высокого давления представлена да рис.*4.

Рис.4. Технологическая схема предупреждения залогеаного пожара в выработанном птюстоанотвв действу ице го выемочного гицроблока с применением струй воды высокого давления: I - вентилятор местного проветривания; 2 - напорная магистраль; 3 - насадка-; 4 - пысоконапориый трубопровод; 5 - напоявление движения утечек вовдуха; 6 - гидромонитор

Лая реализация технологической стеки использовано серийно выпуо-квемое оборудование.

Вода в выработанное пространство подается черев насадку 3, применяемую на гидромониторе типа- ГМДЦ-ЗЫ, по высоконапорному трубопроводу 4, который соединяется с напорной магистралью 2 и перекрывается задвижкой. Трубопровод устанавливается при возведении перемычки» изолирующей отрабежаеиый иодатех» не высоте не менее I м от почвы выработки-, Иринам дли сокращения утечек воздуха в проветриваемую зону выребеташого «ростраяства перемычка в последнем отработанном поцзтеше времен» не устанавливается.

Согласно выполненному расчету одтталиое расстояние от весь дки до обрушенного массива с-отавляет I м₉ при котором еояв влияния высоко напорной стр>я в выработанном пространстве достигает 9 м. Давление веды у насадки гидромонитора принято равным давлению в напорной магистра. 1.

Предупреждение самовозгорания угля в активно проветриваемой 8one виреботеиного пространстве, ширина которой согласно наблюдениям составляет 8-10 м, достигается по данному способу 88 счет использования теплоЗязических процессов, протека тих при воздействии высоконапорной струн на обруненнне породы.Принципиальная схем объемной профилактической обработки выработанного пространства на уровне ползтайного игрека представлена на ряс.б.

Рис.5.Принципиальная схема объемной профилактической обработки выработанного пространства на уровне подэтвжного штрека: I - деревянная заглушка; 2 - контрольная труба; 3 - утечки воздуха, насыщенные водяной аэрозолью: А - струя роды высокого давления; 5 - уплотненный слой раздробленных пород; 6 - вода,стекающая через обрушенные породы; 7 - насадке: 8 - перемычка; 9 - гидрозатвор; 10 - высоконапорный трубопровод; II - задвижка

Высоконапорная струя в результате прямого воздействия и сотрясения осуществляет обрушение сводов зависания, при этом куски породы скапливаются на уровне подэтвжного игрека, происходит уплотнение и дробление их струей. Размельченная порода перекрывает пути $*льтрепжж воздуха, вследствие чего на уровне штрека и ниже его образуется по всей ширине проветриваемой воны слой уплотненных раздробленных пород, обладаютJ высоким аэродинамическим сопротивлением. Это поэволяет снизить в 2-3 реза величину утечек воздуха через проветриваемую зону и сократить скорости фильтре-пии. Подтверждением сказанному является увеличение объема воздуха, выходящего в вентиляционную печь непосредственно из неизолированного подэтажного штрека последнего отработанного подэтажа.В

процессе веденкя очистных реСот происходит перепуск обрушенных пород и раарушение уплотненного слоя, т.е. проветриваемая вона восстанавливается, что обусловливает необходимое? повторно! профилактической обработки.

При воздействии высоконапорной струи на куски породы часть жидкости стекает по падению пласта, увлажняя обкушенный массив, а другая часть переходит во взвешенное состояние в виде водной аэрозоли, т.е. происходит увлажнение утечек воздуха тонкодиспер-гированной жидкостью. Образовавшаяся аэроеоль.поднимается    о

утечками воздуха в вышележащие подэтажи и обеспечивает объемную обработку их (см.рис.5),

Применение данного способа приводят также к интенсификации тепло» и массообменных процессов в проветриваемой зоне вследствие того, что в районе выемочных блоков температура веды в напорной магистрали превышает в любой период года естественную температуру угля и пород. Кроме того, при воздействии внеокона-порной струи на обрушенные породы честь гидравлической энергии переходит в тепловую, в результате чего происходит доволнжтелъ-яое повышение температуры воды. Поэтому выработанное пространство ниже обрабатываемого подэтажа представляет собой по существу скруббер-увлажнитель, в котором утечки воздуха нагреваются и насыщаются влагой.

6. ОБЛАСТЬ И УСЛОВИЯ ДРЯВННШ РАЗРАБОТАННОЙ

тешжй'ишзсоя ехал пршпршвния эндогенных

ОСКАРОВ

Разработанную технологическую охецу предупреждения эндогенных пожаров, основанную на использовании струй воды высокого давления, необходим применять при отработке крутых пластов системами подэтажного обрушения с гидроотбойкой угля. При осуществлении данной схемы следует соблюдать оптимальные Параметре

Давление отру и воды у насадки, МПа ...............10-12

Диаметр наседки (на выходе ив нее), мм ...........16-22

Расход воды на одноразовую обработку одного

подэтажа (один цикл обработки), м®,............ 20-30

Продолжительность одного цикла обработки, мин ....

Диаметр высокого торного трубопровода, мм.........125-15

Периодичность обрабо^ л подэТс-а:

для предупреждения самовозгорания угле

1)    при отработке блоков без наличия потуаеньых эндогенных пожаров на верхнем горизонте ....I оаэ в

3-5 сут

2)    при отработке блоков под потуженными    X    раз в

пожарами на верхнем горизонте.............в    сутки

для подавления очзгов самонагревания угля .... 3 раза в

сутки

Ваиравленпе движения струи высокого давления    В    обрушен

ные породы со простиранию ллаота

Расстояние от насадки до обрушенных пород, м .... Ке более

1-2

Высоте расположения наездки от уровня почвы

выработки,м.............. Не    менее

1.0

Профилькпгчеокая обработка выработанного пространства рысоко-напорной отруей воды в отдельных случаях, например, для обработки выработанного пространства, примыкающего к межблоковоглу целику, макет производиться через сквякнны, пробуренные с подэтажного итрека сближенного пласта. При оборудовании окважипы- на всю ее длину прокладывается высоконепоргшй трубопровод с гидромониторной насадкой, а устье герметизируется.

7. КОНТРОЛЬ ЗА КАЧЕСТВОМ И ЭФФЕКТИВЛОСГЬО

шчлкштйчкскоОбрашгк:^ выработанного

ПРОСТРАНСТВА

.СонтроА за качеством и эффективностью профилактической обработки выработанного пространства действующих выемочных блоков при применении разработанного способа необходимо проивводить по изменению влвгосодержания утечек воздуха. В то же время этот параметр теплового состояния влажного воздуха может быть использован совместно о широко применяемым в настоящее время гезоэна литическим споообом для обнаружения признаков самонагревания угля и оценки эндогенной пожароопасности выработанного пр'ютранства. Сто обусловлено тем, что величина влагосодержаная воздуха зависит как от интенсивности развития процесса окисления узля, так и от насыщения рудничной атмосферы влчгой при профилактическом увлажнении.

Для определения влагосоцержакня рудничной атмосферы измеряют относительную влажность через воэцухоэыдэющие контрольные трубы,

перепада давленая через нее, определенного с помощью микроманометре. Например, если показание микроманометре равно +10 мм вод.от. а отсчет по барометру 773 мм рт.ст., то величина барометрического давления атмосферы за перемычкой составит

/V -773 + -12— • 773,73 мм рт.ст.,

13,6

где 13,6 - переводной коэффициент.

При отработке выемочных блоков на крутых мощных пластах,опасных в отношении эндогенных пожаров, периодичность замеров должна быть не реже одного раза в 5-7 сут. В том случае, когда способ применяется для подавления очагов самонагревания угля, измерения следует производить ежесуточно. Причем замеры необходимо выполнять через 1-1,5 ч после каждого цикла обработки выработанного пространства струей воды высокого давления. При оценке результатов наблюдений следует учитывать, что основным условием, характеризующим качестве *чое и эффективное прю+ ение данного способе для то, ожения окислительных процессов и подавления очагов самонагревания угля, является постоянная величина влвгооодерю-шш рудничной атмосферы по высоте отработанной чаотн выемочного блока.

Наблюдения за параметрами теплового состояния атмосферы выработанного прострекотва при применении технологической схемы предупреждения эндогенных пожаров, основанной на использовании струй воды высокого давления, осуществляются силами учэотка ВТБ вахты. Результаты этих наблюдений записываются в специальном журнале (приложение 2).

Работы по оборудованию высоконапорного трубопровода о насадкой на каждом отработанном подэтаже выполняются силами добычного участка по проекту, о оставленному в ооот**етствии с настоящим руководством я утвержденному главным инженером вахты.

Работники участка профилактических работ принимают смонтированный труиогтровоц о насадкой, раскрепляют его, делают эокиз в "Книге по наблюдениям за пожарными участками и проверке состояния изоляционных перемычек" и после этого возводят изоляционные перемычки. Перемычки оборудуются контрольными трубками с внутренним диаметром 70 мм для возможности 8амере в них влажности воздуха психрометром. Контрольные трубки должны закрываться герме-тччнша легкосъешшми заглушками.

Водоспуокные трубки в перемычках должны изготавливаться о гидроватворами для исключения прососов воздуха через них. При применении разработанное технологическое схемы предупреждения эндогенных пожаров в девствующих выемочных гидроблоках следует осуществлять контроль эа выходом воды из водоспускных трубок и при необходимости принимать меры по исключению скопления ее в выработанном пространстве.

В качестве дополнительное меры по снижению эндогенной пожароопасности может применяться кратковременное,на срок не более 2 оут в неделю, искусственное повышение влагосодержания воздуха в очяотных заходках за счет повышения температуры технологической воды путем ее рециркуляции, минуя поверхностные шламовые отстойники.

Разработанный принцип торможения окислительных процессов и установленные закономерности формирования зон увлажнения.в выработанном пространстве га счет конденсации влаги могут быть использованы также при отработке пологих пластов самовозгорающегося угля как при гвдроотбойке, так и при обычной технологии.

8. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ШВДУ®НК.ДИОГ/ ЭНДОГЕННЫХ П02АР0В

При использовании на пихтах данной технологической схемы предупреждения эндогенных лакарсв факторами экономической эффективности являются:

-    снижение затрат по сравнению с базовой техникой ь_Ал насыщении ею защищаемого блока оогласно ПБ (прямой экономический эффект);

-    экономия затрат, связанных с аварийно-восотавовителыш-мя работами, 8в счет уменьшения вероятности возникновения эндогенных пожаров при новой технологической схеме (дополнительный экономически! эффект).

Расчет затрет Э в соответствии о рекомендациями "Методики определения экономической эффективности использования в угольно# промышленности новой техники, изобретений и рационализм 'фоких предложений" (У..ЦНИЭИуголь, 1879) производится по фэрцуле

Э ~[(c_t -С^) —    *    Лес    >

где    С,С* - себестоимость всего объема заиловочлой пульпы и

технологической воды, подаваемых в течение гада в очистной блок, руб.;

E„ - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложенил, равный 0,15;

Л. К* - капитальные вложения ia использование соответственно ' базового способа* и новой технологической схемы в расчете на опин очистной блок в течение года, руб.;

Л* - дополнительный экономический эффект, руб.

Дополнительный экономический эффект в соответствии о П.4Д9

вывенавванлой "Методики..." определяется по формуле

cW - (V_t ^т- £, V/) ~(y/~E'V/),

среднестатистические текупдае затраты, связанные о вварийно-восстановительными работами при использовании соответственно базового способе и новой технологической схомы предупреждения эндогенных пожаров, руб.;

оредностатистическио капитальные затраты, связанные о аварийно-восстановительными работами при лсполъвовэ-нип соответственно базового способа и новой технологической хемы, руб.

VI капитальные эа траты распределяются следующим об ре-

V^T-0,7VP ; v'-o,iVP,

полный экономический ущерб от одного эндогенного пожара в действующем выемочном блоко, в среднем равный 214 тью.руб.;

вероятность возникновения эндогенного пожара, доли единицы.

Как показал опыт, эконошгчеоккЯ эффект от применения новой технологической охемн предупреждения эндогенных пожаров при отработке мощных крутых пластов угля, склонного к самовозгоранию, может достигать 107,6 тыо.руО. на один выемочный блок.

За базовый способ принято профилактжческое заиливание выработанного пространства глинистой пульпой.

УДК 622.822.822.234.5:532.517.6 (671.17)

Настоящее руководство составлено ив основании результатов выполненных научных исследований и опыте промышленного применения реэреботаиной технологической схем предупр хдеяня самовоэгора-ния угля в действующих очистных забой , гидрошахт Кузбасса. Оно является приложением к "Инструкции со предупреждению и тушению эндогенных пожаров в вахтах Кузбасса" (Кемерово, 1978) в части профилактики пожаров от самовозгорания угля при гидравлической технологии угледобычи.

Проект руководства рассмотрен Воесоюзным промышленным объединением "Кузбассуголь", производственным объединением по добыче угля "Гидроуголь" и управлением Кузнецкого округе Госгортехнадзоре СССР (письмо #797 от 20.05.1982г.). Подученные замечания я предложения учтеш при подготовке руководства к изданию.

Работе выполнена под научным руководством к.т.н.Л.П.БелякеКиеве (ВоетНИИ) и инж.А.В.Сазонова (ПО "Гядроуголь").

Ответственными ■ополнятелями руководства, которыми выполнены теоретическое обоснование, разработка ■ экспериментальные исследования в производственных условиях, способе предо решения эндогенных пожаров в действующих выемочных гидроблоках о применением высоконапорных струй воды, являются Белавенцев Л.П.,СазсЛо~ A.S., Скршдкий В.А., Донское Ю.И., Степанов А.Г..Фадеев Б.В., Клоде в В.Б., Арбатский Ю.П.

В разработке руководства принимали участив: от ВоотНИИ -Фельэинг В.Ф., Каминский А.Я.; от объединения "Гидроуголь" и шахт - Колесников В.Ы., Деренков А.И., Топоров Н.С., Лукьянов А.И., Волков И.М., Майтак В.С., Эеленкнн А.В., Никитинко А.П., Бочарыков И.В.; от лаборатории дисперсных сто тем ИХК и Г СО АН СССР -Куценогий К.П., Сахаров В.М., Анкилов А.Н.; от управления по профилактике пожаров п.о. "Гидроуголь" - Коноваленко В.А.

Ответственные за выпуск: канд.техи.наук 1.П.Беловенцев,

икж. А.Е.Сезонов

Редактор А.С.Головацкая. Корректор Т.И.Агафонова Технолог А.М.Читарев

Объем 1,з уч.-изц.л. Тираж 200 экэ. Заказ    '£>''•.    1982г.

Кемерово. Ротапринт ВостНИИ. Цена 27 коп.

Пржлсженже I

ТАБЛИЦА 8ШзченжЯ вертельного давленжя наоыщеявого водяного парa ft.* прж отиосжтвльно* влажное тж воздуха (f *100*

	Аг.л > I ш рт.от.	Температуре ! воздуха, <43!	—1ГГГ- v Ш р?.0*«
0	4,58	23	21,07
I	4,93	24	22,38
2	5,29	25	23,76
3	5,69	26	25,21
4	6,10	27	26,74
6	7,01	28	28,36
7	7,51	29	30,04
в	8,05	30	31,82
9	8,61	31	33,70
10	9,21	32	35,66
II	9,84	33	37,73
12	10,52	34	39,90
13	И,23	36	42,18
14	11,99	36	44,56
15	12,79	37	47,07
16	13,63	38	49,69
17	14,53	39	52,44
18	15,48	40	65,32
19	16,48	41	56,34
20	17,53	42	61,50
21	18,65	43	64,80
22	19,83	44	68,26

Примеч8иже. Темперетуре воздуха пржнимвотся по сухоцу термометр

Одним ив перспективных направлений комплексное механизации очистных ре'‘от является гидравлическая технология добычи угля, которая поаь ляет значительно повысить производительность тру-да, увеличить агрузку на выемочный блок при одновременной кон-цгЬ'т зщш с интенсификации горного производства. Особо важное значение имеет проведение комплексных исследований в этом направления для условий вахт Прокопьевско-Кяс«невского района Кузбасса, где отработка крутых мощных пластов производится в сложных геологических и горнотехнических условиях.

Как показала практика, применение существующих технологических схем • 'дръвджчеожоЛ добычи угля же самовозгорающихся пластов, особенно крутого падения, связано о ос ре деленным уровнем эндогенной пожароопасности выемочных блоков и вызывает необходимость проведения специальных профилактических мероприятий.Одна Hi ехнологическже особенности гидравлической выемки крутгх I астов, заключающиеся в отработке подэтажей по простирению, а блока в целом по падению, не позволят? в полной мере использовать известные способы предупреждения эндогенных пожаров в выработанном проотраиотве. Так, не представляется возможным создать надежную изоляцию по контуру выработанного прост рейс тва из-за опаоностн прорыва глины в действующие горные выработки.Кроме того, при гидравлической технологии угледобычи применение известных способов не позволяет произвести профилактическую обработку выработанного пространства дойотвупяего блока. В связи с этим возникает необходимость создания технологической схемы предупреждения эндогенных пожаров в выработан- ом пространстве действующих выемочных блоков без остановки очистных работ.

Для расширения объема применения гидравлической технологии угледобычи из самовозгорающихся пластов необходимо в первую очередь повышение эффективности противопожарной профилактики за счет ре.работки и внедх ния принципиально новых сцособов торможения окислительных пронес ов в вырабо ином пространстве действующих выемочных блоков. Однако исследования в данном направлении не провод илист в течение длительного времени, вследствие чего в бассейновой инструкции по предупреждению я тушению эндогенных пожаров отсутствуют профилактические мероприятия, учитывающие особенности отработки пластов гидравлическим способом.

В овязи с этим ВостНИИ выполнены в 1979-80 гг.последования эндогенной пожароопасности рассматриваемой технологии угледобычи и не основе их разработаны совместно с инженерно-техническими работниками объединения "Гждроуголь" рекомендации и технические решения по предупреждению самодрагорения угля при суще-ствупцих и перспективных технологических схемах выемки ПЛ8ОТО1 гидравлическим способом. Основным результатом этих исследований является создание технологической схемы предупреждения эндогенных пожаров в действующих выемочных гидроблоках без оотановки очистных рэбот. Новая технологическая охемэ проила    опытно-

промышленные испытания, которые покапали эффективность и технологичность рвзреботаннс о способа. С применением его безаварийно отработан ряд внемочных блоков кв участках пластов о повышенной эндогенной пожароопасностью в условиях вахт "Красногоро-кая" и "Тырганская".

Руководство составлено о учетом требований "Правил безопасности в угольных и сланцевых вахтах", "Правил технической эксплуатации угольных и олаклевых шахт" и баосейновой инструкции по предупреждению и тушер~чо эндогенных пожаров.

объемного содержания паров в воздухе к максимально возможному гтрв давно! тамг-эре ту ре или отношение Фактического парциального давления шзров воздуха Р_п к максимально возможному при данной температуре давлению насыщенного пара Р_м , выраженное в процентах:

<е-

Еда гоо одержание вое духа - количество водяных паров в весовых единицах, содержащееся во влажном воздухе, отнесенное к I кг сухой части воздуха (кг nape/кг сух.во8д.).

Тепло- и маосообмен - сложный, одновременно протекающий процесс, при котором, кроме автоматического переноса тепла о мао-сой, транспортирующей его, происходит еще теплообмен путем теплоотдачи конвекцией.

Конвекция тепла - флвическое явление, при котором в обмен вступают целые слои теплоносителя о резными температурами,пере-допиваемые 'Движущимися потоками гава или жидкости.

Конденсации водяного пара - изменение агрегатного соотаяния зарогавовой смеси, которое наступает в том случае, когда температура ж) аду ха ниже темперетуры насыщения ори данном парциальном давлении водяного пере*

2. ФИЗИ^КАЯ СУЩНОСТЬ НОВОГО ПРИНЦИПА ТОРМОЖЕНИЯ ПРОЦЕССА ОКИСЛЕНИЯ УГЛЯ

Выполненные БоотНИИ исследования пропеооа самовозгорания угля на основе физического моделирования его в условиях,приближающихся к естественным, позволили установить существенное влияние адэжкоотж угля и воздуха как на скорость Окисления угольного вещеогва, так ж на продолжительность этого процесса в целом. При атом доказано, что возникновенкю эндогенного пожара предшествует стадия кспарення влаги из угля, которая протекает длительное время и составляет примерно &Л времени, несводимого на реввптио окислительного процесса до с ^днл овыовосмменения. &vo свидетельствует о том, что влаги препятствуем окжолению ■ сь^овошгоранию угля. Аналогичного мнения придерживаются в ньо-тсяеее время многие исследователи, занимающиеся вопро *,т предупреждения эндогенных пожаров.

С увеличением влажности угея снижается способность его поглодать кислород, причем эффект торможения окислительных процессов наблюдается в течение длительного времени. Так, например, даже через 40 сут после начале наблюдения окорооть оорбшга кжо-лорода для весьма самовозгорающихся угле! Кузбасса о влажностью 5 и 9,5* составляла соответственно 0,18 ж 0,06 см^а/г-оут, т.е. была в 3 раза меньше для угля о более высоким с оде ржа l .ем влаги.

Эффективность профилактического увлажнения угля как средотва торможения окислительных процессов подтверждается также кине.я-кой сорбции кислорода неувлажненным и увлажненным углями до и после их разрушения. Лабораторными исследованиями установлено, что скорость поглоче.ли кислорода неувлажненным углем после его разрушения увеличилась в 2,5-3,6 раза, и увлажненным - ж 1,5 раза. Причем до разрушения угля отношение окоросте! поглощения кислорода неувлажненным и увлажненным углями составляло 3,2, а после разрушения увеличилось до б,3-7,8. Приведенные денные свидетельствуют о том, что находящаяся в угольных порах влага, несмотря на разрушение угля, сникает скорость диффузии в нем кислорода, тем самым умен дая активность угольного вещество к окио-лению.

Как показали наблюдения, воны интенсивного окисления, а следов тельно, и очаги самовозгорания угля, формируются и тех мео-тах, где влажность угля снижается на 60* от ее началыого значения. При отработке крутых мощных пластов, веские склонных к самовозгоранию, снижение естественно! влажности угля до критической может происходить в течение 1,2-2,5 мео в зависимости от параметров теплового состояния и величины утечек воздуха в активно проветриваемо! зоне выработанного пространстве действующего очистного забоя.

Технически трудно достигнуть снижения эндогенной пожароопасности выработанного пространства действующего очистного забоя за счет сокращения величины утечек воздуха при гидравлической технологии угледобычи. Это обусловлено тем, что выемочные блоки гидрошахт характеризуются, как правило, неустойчивым режимом проветривания иэ-зв наличия диагональных соединений в вентиляционной сети, неудовлетворительного в ряде случаев состояния воздухораспределительных устройств ■ существенного влглния ре-

ботаицего гидр< яояытора на величину и направление воздушного потока.

Эксперимент* льные исследования ВостНИИ, выполненные в последние годы, показэли, что торможение процессе окисления угля наиболее целесообразно производить в стадии испарения влаги путем регулирования параметров теплового состояния воздуха, используя при атом аффект конденсации влаги из воздушного потока. Физическая сущность р£ чработаиного принципа торможения окно дательных процессов видна ка рмо Л.

Рио.I. Схема,во мнящая принцип торможения процессе самовозгорения угля:

I ^зависимость окорости разогиевану * уг.и V соответственно от концентрации кислорода (при d~const)

и ьлагосодержеш1я(прнС-<*ол5г;

в воздушном потоке

Скорость разогревания угля Ч • которел соответствует стадии интенсивного окисления, может быть достигнута лишь при определенных значениях параметров воздушного потока Q я d_z , Подобные условия# определяющие высокую опасность самовозгоре-ш угля, создсхтся в активно проветриваемой зоне выработанного трос треногие действующего очистного вабоя, где гезблпдается мэк-оимэльная концентрация кислорода в утечках воздуха при низком рта гос оде ржа тш, равном фоновому значению его для данного выемочного участка.

Стадия окислительной двввктивяния угля, которой соответствует скорость разогревания V_l} протекает при пареметрох воа-дуияой струи С_й ж d_t. Такие параметры воздуха в шахтных условиях могут бить подучены только искусственным путем.

Из рис. 1^3 одедует, что для получения эффекта тор эжения процесса окисления угля, т.е. для снижения скорости разогревания его с V, до у необходимо уменьшить концентрацию кислорода в воьдулаой струе о С_а до С_£ или увеличить влаге .одержание в^г э-фхй о fig до d_t. Применительно к проветриваемой зон* внребо-таиного гцюстранотво действующего сметного забоя уменьшение

концентрации кислороде является технически трудно выпояйямым.

Наиболее перспективны» для торможения Тфопесов се wo нагревания угля следует считать позышонне вля гос одв раа ют ₄ течек воэ-духа, которое «сжат быть осуществлено двуил путями: ил* повышением температуры к абсолютное влажности уценок воздухе,идя насыщением воздуха мелкодисперсная водкой аэрозолью, Так* лабораторными исследованиями установлено* что увеличение ела гя>о о держания воздуха не 30-40 t и тойоне «не окнелйтельных процессов возможно достигнуть при Оое детей температурного еропада от воздушного потока к угольчаду скоплению 3-5 °С и относительной влажности воздуха 100 %.

Результаты шахтных исследовакиЗ теплового состояния воздуха в выработках гнцроблоков показали, что орк работе гидромонитора происходит одновременное повышение температуры х ЬлаГоСодерга-кжя утечек воздуха* постугтвдщих из очистной ваходкя в выработанное пространство. При отработке пологих пластов гидравлическим способом И8«чэненив вла гос оде ржания утечек воздух через выработанное прострвнотво зависит от расстояния до работящего гидромокяторе (рио.2), Установлено* что утечки воздуха из очм-отной 38Х0ДКЖ даже в зимнее время имеют высокое    Злагосодержа

ние <11—13 г/кг). Причем величина его закономерно онп**е*ся по экспоненциальной кривой в процесое движения воздушных потоков по выработанному пространству (см,рис.2>% т.е. в пределах некоторой зоны ( L _увл) происходят увлажнение обрушенных пород и разрыхленных потерь угля,

d

Рис.2. Изменение влагосо.Дьр-жания d утечек воздуха через выработанное пространство w зависимости от расстояния до гидромонитора L при разработке пологих плаотов

Так, наблюдениями установлено, что из гитро:захтах гтрирэшешге естественной елняности угля, нихолящегося ш пуглх утечки нозду/г

в указанной вше зоне увлажнения, достигает 1,6-2,0 %, Это приводит в кон чном итоге к торможении окислительны! процессов аа счет увеличения продолжительности стадии выпаривания влаги из угдя, снижения его сорбционной способности к кислороду воздуха, увеличения ко-ффициента теплопроводности и более быстрого рео-сепвония тепла в окружающую среду.

Установленная направленность процесса длзгообмена объясняется тем, что на гидрошахтах даже в зимний период температура воэ-духа, noQTi лещего из очистной за ходки в выработанное пространство, ооставляет IS-18 °С и превышает температуру обрушенных пород. Кроме 1 го, в очно твой заходке происходит интенсивное насыщение воздуха образующейся водяной аэрозолью, чему способствует также до» иштедьное нагревание технологической водв эа счет перехода чаоти гидравлической энергии в тепловую при воздействии вшокошпоряой струи на угольный массив. Интенсивность процессов тепло- и влэгообмена в выработанном пространстве действуй^ гвдроблоков резко возрастает в летнее время вследствие повышения до ICV-I2 °С температурного напора между утечками воздуха и обрушенными породами.

При отработке пологих пластав гидравлическим способом протяженность воны увлажнения достигает 80-90 м,т.е.призабойное выработанное пространство подт зргвется профилактическому увлажнению практически на всю выооту этажа.

При разработке крутых пластов системой подэтажного обрушения с гвдроотбейкой угли длина пути фильтрации утечек воздуха через выработанное вроетронство доотхгает при выемке последнего подэтажа 200-220 м. Относительно работающего гидромонитора можно выделить два направления движения утечек воздуха: I) по простиранию пласта - от гидромонитора к блоковому скату череа выработанное пространство, прилегающее непосредственно к угольному массиву действующего подэтажа; 2) по восстанию пласта - в проветриваемой зоне выработанного пространства, прилегающей непо-средотж до к угольному делиду у ската.

По первому направлению : зменение влг осодержания в утечках воздуха в зависимости от расстояния до гидромонитора аналогично установленной законе арности для пологих пластов (см.рис.2). Причем зона профилактического увлажнения L у_Ы составляет 100-120 м. Величина вла гос одержания утечек воздуха на уровне отребо-