автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Разработка технологических схем борьбы с самовозгоранием угля в шахтах на основе применения гелеобразующих антипирогенов

МИНИСТЕРСТВО УГОЛЫЮЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР

ВОСТОЧНЕЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТ В ГОРЮЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ВсетНИИ

1к правах рукописи

ШЕСТЫХ Владимир Васильевлч

Уда 682.822.222/541.182.644(043.3)

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ БОРЬБЫ О САМОВОЗГОРАНИЕМ УГЛЯ В ШАХТАХ НА ОСНОВЕ 1ВДЕНЕШ ГЕЛЕОБРАЗУЩК АНЩЛИРОГЕНОВ

Сг.ециальность 05.26.01 - Охрана труда и пожарная

безопасность"(промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 1991

Работа выполнена в Восточном научно-исследовательском институте по безопасности работ в горной промышленности. Научный руководитель -докт.техн.наук, с.н.с. Белавенцев Л.П.

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Пузырев В.Н. кандидат технических наук, с.н.с. Лагутин В.И.

Ведущее предприятие - концерн "Кузнецкуголь"

на заседании специализированного совета<135.0201 Восточного научно-исследовательского института по безопасности работ в горной промышленности (650002, Кеыерово, ул.Институтская.З)

С диссертацией моазю. ознакомиться в. библиотеке института.

19Э1 г. в

-/V

/ I и;

часов

Автореферат разослан

1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

Ун

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Основными направлениями экономического и социального развития СССР на пс-риод до 2000 года предусмотрено непрерывное увеличение добычи угля за счет концентрации работ и внедрения высокопроизводительной техники при постоянном повышении безопасности труда и культуры производства. Однако с углублением горных работ расширение подземной добычи угля сдерживается ухудшающимися горно-геологическими условиями и ростом числа аварий, происходящих в шахтах.

Наиболее распространенными авариями в шахтах отрасли являются эндогенные пожары, которые наносят большой материальный ущерб предприятиям и является в ряде случаев источником взрыва метано воздуных смесей. Так, ущерб от одного пожара составляет в среднем 150-200 тыс.рублей, а убытки в целом по Кузбассу достигают 3,6 млн.рублей в год. Серьезные осложнения в технологический процесс добычи угля вносят эндогенные пожары, возникающие при отработке пологих и наклонных пластов. При 'атом потер! добыч.1 на один пожарный участок в 10 раз и более превышают аналогичный показатель для крутых пластов.

Суть применяемых до выполнения настоящей работы мероприятий по предупреждению самовозгорания угля сводилась, главным образом, к изоляции отработанных выемочных участков и заиливанию их глинистой пульпой. Однако с увеличением глубины в связи с концентрацией горных работ указанные профилактические мероприятия перестали соответствовать прогрессивной технологии угледобычи и требованиям технической эксплуатации угольных шахт. Поэтому задача разработки эффективных способов и техьологических схем борьбы с самовозгоранием угля является весьма актуальной.

В основу диссертации положены результаты исследований, проведенных в 1984-1990 гг. в соответствии с тематическим планом БостНИИ •(№ Г Р 0160067860 , 001860057922 , 0I88004I590 и др.) при непосредственном участии автора в качестве научного руководителя и ответственного исполнителя.

Цель работы - разработка технологических схем борьбы с самовозгоранием угля в пихтах на основе применения гелеобразу-ющих актипирогенов.

Идея работы заключается в использовании антипирогеноэ с заданными свойствами для комплексного воздействия на сснснкыз

факторы , обусловливающие торможение процесса окисления и самонагревания угля.

Научные 'положения, защищаемые в диссертации и разработанные лиано соискателем:

эффект комплексного воздействия гелеобразуицих антипирогенов (гель, пеногель) на торможение процесса окисления и самонагревания угля определяется снижением его химической активности, инер-тиоацией рудничной атмосферы и сокращением утечек воздуха через выработанное пространство;

скорость движения антипирогена с заданным временем гелеоб-разования в обрушенных породах находится в параболической зависимости от угла падения пласта и пустотности выработанного пространства;

целесообразность применения конкретного вида гелеобразуицих антипирогенов (гель, пеногель) оприделяется стадоей развития процесса самовозгорания угля и местоположением очага его в системе горных выработок.

Достоверность научных положений подтверждается удовлетворительной сходимостью расчетных и экспериментальных данных, достаточным объемом натурных наблюдений на 20 шахтах Кузбасса, производственных объединений "Востсибуголь" и "Сахалинуголь", а также положительными результатами внедрения разработанных технологических схем профилактики, локализации и тушения эндогенных пожаров с применением гелеобразугадох антипирогенов при выемке пологах и наклонных пластов самовозгорающегося угля в сложных горнотехнических условиях шахт.

Научная новизна работы заключается:

в определении роли влияния гелеобразующих антипирогенов на торможение процесса окисления и самонагревания угля применительно к совершенствованию пожарно-профилактических мероприятий;

в обосновании оптимальных соотношений компонентов в гелеоб-разуквдх составах, обеспечивающих получение антипирогенов с заданными свойствами (гель, пеногель); в разработке:

математической модели процесса теплообмена в скоплении самонагревающегося угля, позволяющей оценить влияние гелеобразующих антипярогенов на тепловые условия формирования очагов эндогенных пожаров;

зависимостей параметров распространения антипирогенов с

заранним временем гелеобразования (скорость движения, угол растекания) в обрушенных породах от угла падения пласта и пустотное-ти выработанного пространства;

оборудования для приготовления вспененного гелеобразупцего антипирогена (а.с. №1146468);

технологических схем я параметров обработки выработанного пространства и угольных целиков гелеобразующими антипирогенами, поэволяюи^и'-'и предупредить и локализовать очаги самовозгорания угля без остановки очистных забоев.

Практическая ценность работы заключается в том, что результаты исследований поаволи обосновать параметры обработки выработанного пространства и угольных целиков гелеобраэугаяцщ анти-пирогенами (гелем, пеногелем) и на базе их разработать и внедрить технологические схемы профилактики, локализации и тушения эндогенных пожаров, использование которых дает возможность расширить область применения высокопроизводительной техники и прогрессивной технологии на пологих и наклонных пластах угля,склонного к самовозгоранию, в усло^лях шахт восточных районов страны.

Реализация работы в промышленности. Предлагаемые технологические схемы, оборудование, практические рекомендации и требования внедрены на 160 участках 34 шахт Кузбасса, Приморья, Восточной Сибири и о.Сахалина. Применение этих разработок позволило локализовать 25 очагов самонагревания угля и ликвидировать четыре эндогенных пожара. Основные положения диссертационной работы использованы также при составлении ряда бассейновых инструкций по прздупреждению и тушению подземных эндогенных пожаров в,шахтах Кузнецкого;бассейна, производственных объединений "Востсиб-уголь", "Сахалинуголь", которые являются дополнениями к §482 ПБ, отраслевого "Руководства по применению гелеобразущих составов для предупреждения самовозгорания угля в шахтах".

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты диссертадои докладывались на Всесоюзной научно-тэхнической конфе- * ренции "Современные способы борьбы с подземными пожарами и ведение аварийно-спасательных работ на горнорудных предприятиях" (Свердловск, 1980г.), научно-практическом семинаре по вопросам Совершенствования способов к средств борьбы с эндогенными пожарами (Ккно-СахалинскД988г.), техническом совете производственного объединения "Востсибуголь" (Иркутск,1969г.), научных семинарах лабораторий ВостНЩ: методов.снижения эндогенной пожароспа-сностя пихт; профилактики и изоляции выработанного пространстве-

(Кемерово, 1986-1991 гг.).

Публикации. Ка тему диссертации опубликовано 10 статей; имеется одно авторское свидетельство т изобретение.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложена на 92 страницах машинописного текста, содержит 19 таблиц, 24 рисунка, список литературы из 70 наименований и приложения.

Диссертационная работа выполнена на основании исследований, проведенных под руководством и при непосредственном участии автора, с привлечением на различных этапах научных сотрудников лабораторий профилактики и изоляции выработанных пространств, физико-химических методов исследований, Карагандинского отделения и Приморского филиала .ВостШИ 1 работников шахт и производственных объединений по добыче угля востош-кх районов страны. Автор признателен им за оказанную помощь в проведении исследований и при внедрении результатов работы.

Автор выражает благодарность, научному руководителю работы докт.техн.наук Л.П.Белавенцеву и заведующему лабораторией канд. техн.наук Ю.А.Миллеру за ценную помощь при подготовке диссертации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Изучению процессов самовозгорания угля и разработке средств борьбы с эндогенными пожарами в разные годы были посвящены работы А.А.Скочинского, Е.С.Веселовского, В.М.Маевской, Л.П.Бела-венцева, О.И.Чернова, В.Е.Глузберга, В.И.Саранчука, В.Г.Игишева, В.И.Лагутина, а также ряда зарубежных исследователей.

Анализ выполненных исследований показал, что применяемые способы и средства профилактики эндогенных пожар,1в не соответствуют современной технологии угледобычи и требуют усовершенствования. Установлено, что наиболее перспективным направлением профилактики подземных пояаров от самовозгорания угля является применение гелеобразуюедх антипирогенов с заданными свойствами, окапывающих комплексное воздействие на определяющие факторы торможения процесса окисления угольного скопления.

В соответствии с изложенным основной иелью диссертационных исследований являлась разработка технологических схем борьбы с самовозгоранием угля в шахтах на основе применения гелеобраьую-

щих антипирогенов. Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи исследований:

выполнить теоретические и лабораторные исследования влияния гелеобразукмих антипирогенов на аоротермо,линамические условия формирования очагов самовозгорания угля;

разработать промышленную технологию подачи гелеобразующих составов и методику расчета расхода реагентов;

провести пахтные исследования состава атмосферы выработанных пространств при подаче в них гелеобразующих антипирогенов;

разработать технологические схемы борьбы с самовозгоранием угля на основе применения гелеобразующих антипирогенов;

провести промышленную проверку и внедрение разработанных технологических схем . в условиях шахт восточных районов страны;

определить экономическую эффективность и область применения гелеобразуюи^х антипирогенов для предотвращения самовозгорания угля.

Исследования влияния гелеобразуквдх антипирогенов на сорбци-онные свойства углей, выполненные в лабораторных услошях по общепринятой методике, показали, что химическая активность угольных навесок, обработанных пекогелем,снижается в два ,а гелем - в пять раз по сравнению с исходной..

Для оценки влияния гелеобразующих антипирогенов на условия формирования очагов зндогенных пожаров разработана математическая модель процесса теплообмена при развитии самовозгорания угля. Сущность оценки состоит э определении максимального объема V скопления, при котором температура.поля внутри его стремится к стационарной, т.е. з установлении крктической массы угля. Зта величина может выразкаться как относеше критических объемов обработанного и необработанного скоплений, при одинаковых физико-химических свойствах исходного угля и аналогичной геометрии.

Рассматриваемому условии должен удовлетворять характерный' размер б0 скопления в области Ъ , ограниченной поверхностью "} , при которых будет устойчивым (при любом времени Ь )

(I)

<2)

решение уравнения теплопроводности ••' при начальном условии

мб(г),

и граничном условии ''

и *в(М) ; MS(L) ; t>0, . (3)

где М(х,у,2) - текущая точка в прямоугольной декартовой системе координат; j(M) - заданная функция точки M »описываю-и^я начальное поле температуры в области Т ; 0(м) - заданная фуиквдя температуры на поверхности ; <j(M,U) - функция, характеризующая генерацию тепла в зависимости от температуры в точке М€(?) и физико-химических свойств угля, определяющих параметры этой функвди; &г - коэффициент температуропроводности обрабатываемого угля, ы^/с ; С - теплоемкость угля, ДжЛкг'К )\ f - плотность угля, кг/м3 ; V - оператор Лапласа,

Для температурного поля в рассматриваемой области получена функция

w jr+WCMhZCsFt-e . . . (4)

Из выражения (4) видноi что если для всех. К =1,2,3... будет выполняться условие Jl-A^a^O , то Я* è ¿/а*, т.е. температура с течением времеш приближается к стационарному температурному полю, описываемому функцией

U'jr*W(M). (5)

Отношение критических объемов обработанного и необработанного гелеобразувщим антипирогеном угольного скопления составило

Vos , ( aïs -Ря-Соз ■ Jiof \3'г (6)

Vh " » а" ' . '

где Си>а^ он - соответствуйте физические параметры для необработанного угля.

Целевыми экспериментами установлено, что ч пленные значения параметров соответственно равны: для исходного угля -

fi = 3,72*10~3 , С = 1,13, ае = 2,03*10 , f = 1,28; обработанного пеногелем - fi - 1,26*10~э , 1 С = 2,93,

а2 = 2,7'10~7 , /> = 1,29; обработанного гелем - ^^.Ов'Ю"4 мл/г*ч*град, С =1,41 ДкАкг'К ), a4 =1,3'10"7 ы^/с- ,

J3 = 1,37 кг/мэ. Как показали расчеты по фсрмуле (6), обработка угольного скопления гелеобразукяцими антипиport.нами позволяет в 15-23 раза увеличить критическую массу угля, необходимую для

его самовозгорания, и значительно снизить вероятность возникновения эндогенного пожара.

Эффективность применения гелеобраэугацих антипирогенов и их комплексное воздействие на факторы торможения самовозгорания угля определялись на базе крупномасштабного эксперимента в шахтных условиях. Для этих целей на шахте "Северная" ПО "Северо-кузбассуголь" был специально подготовлен выемочный участок,в выработанное пространство которого подавался гелеобразуютяй состав и проводились визуальные наблюдения и инструментальные измерения. Шахтными исследованиями установлены закономерности движения геля в обрушенных породах, сокращение воздухопроницаемости выработанного пространства и повышеше влагосодержания атмосферы после подачи состава. По результатам шахтных исследо-

(7)

(8)

(9)

(10)

где - угол падения пласта, град .

Как показали выполненные исследования, через 2-2,5 ч после подачи геля утечки воздуха через выработанное пространство снижаются в 5 раз по сравнению с первоначальным значением (рлс.1). Влагосодеряание воздуха, которое оказывает существенное влияние на уровень эндогенной пожароопасности очистного забоя, при подаче геля возрастает в начальный период медленнее, чем при подаче воды »достигая максимального значения только через 1,5 ч , и сохраняется длительное время на повышенном уровне за счет значительного количества влаги, входящей в состав геля (см.рлс.1) .

Инструментальными измерениями на экспериментальном участке установлено, что наибольшее вцизлеше аммиака наблюдалось через 20-30 мин после подачи геля, а максимальная концентрация его не превышала 12,1 мл/м3,т.е значительно ниже предельно допустимого уровня (20 мл/м3).

Полученные эмпирические выражения (7)-(10) позволяют определить с точностью, достаточной для инженерных расчетов, параметры профилактической обработки выработанного пространства др.1 раз-

ваний определены:

скорость движзвдя в обрушенных породах: геля - Зе = 0,0058 Ус^У м/с пеногеля - = 0,0041 Уо^лд м/с ; угол растекания и выработанном пространстве: геля - =0,66*10-2е~ояы'" град;

пеногеля ^ 1__

р О,м*О.З1/-1О~3с1па град »

работкз пологих и наклонных пластов самовозгорающегося угля с сложных горнотехнических услозиях пахт.

•ífe -ч U

i

е «

i

72 64 96 108 120 132 Бремя от начала подай тем, 10 с ___j

Рнс.1. Изменение аеротермодинамических характеристик участка после подачи геля: I - снижение утечек воздуха; 2 - изменение влагосодержания атмосферы

Таким образом, результаты крупномасштабного эксперимента в шахтных условиях показали сущастЕэнное влияние гелчобразуюццх антипирогечов на снижение уровня эндогенной пожароопасности очисТ' ного забоя, подтвердили основные положения и выводы аналитических и лабораторных исследований, а также явились научньии предпосылками для разработки принодгпально новых технологических схем борьбы с самовозгоранием угля.

Как показал проведенный анализ, гслеобразующие антипирогены целесообразно применять для обработки выработанных пространств с концентрированными потерями угля; целиков, оставляемых в обрушенных породах; зон геологических нарушений; монтажных и демон-тажных камер; при возведении изолирующих перемычзк.

Технологическая схема обработки зон геологических нарушений гслеобразуюшим антипирогеном (рис.2) предусматривает непосредственную подачу его из призабойногп пространства. При этом гель

Рис.2. Технологическая схема обработки- зоны

геологического нарушения гелеобразующим-составом:

1 - насос; 2 - геологическое нарушение; 3 - патрубок по.паювдй; 4 - механизированный комплекс; 5 - зона заполнения гелесбразуюпам. ' составом; б - гель; 7 - пеногель

л

подается за секции крепи только в ту часть геологического нарушения, которая пересекается лавой. Оборудование, необходимое для профилактических работ, располагается на конвейерном или. вентиляционном штреке в 30-40 м от лавы и перемещается по мере подви-шния очистного забоя. Гелеобразующий состав по магистральному трубопроводу, а затем по патрубкам на секциях крепи, подается в обрушенные породы. Нагнетание геля производится в тот период, когда один из патрубков находится в зоне геологического нарушения. По мере прохождения нарушения открываются последующие патрубки до полного окончания работ.

Выполненные исследования позволили усовершенствовать комплекс оборудования для приготовления и подачи гелеобразующцх анти-пирогенов, который состоит из винтового насоса 1В20/10-16/10, смесительно-регуляторного устройства, шарикового пеногенератора ПГ-1, емкостей с водой и концентрированными растворами реагентов, отборника проб, трубопровода и запорной арматуры. Вода и растворы реагентов подаются насосом одновременно, перемешиваются до однородной массы и по трубопроводу нагнетаются к месту использования. Состав вспенивается е шариковом пеногенераторе, »а конструкцию которого получено авторское! свидетельство на изобретение (а.с. №1146468).

При отсутствии электроэнергии или при подаче.гелеобразующего состава на незначительные расстояния используется эжекторный смеситель ЭС-1, который работает за счет гидравлической энергии воды от пожарно-оросительного трубопровода. Вода является одновременно источником энергии и основным составляющим компонентом геля.

Тампоьаж.целиков угля гелеобразующим антипирогеном осуществляется насосным смесителем СН-1. Для исключения гидроразрыва пласта используется винтовой насос 1В20/10-16/10. Герметизация лпуроа или скважин осуществляется ручным винтовым герметизатором ГР-1. Состав подается в один или одновременно в несколько шпуров.

Е результате проведенных исследований разработана методика расчета компонентов гелеобразовашя, позволяющая определять объем материалов для приготовления геля и пеногеля, а также реагентов для получения составов с заданными свойствами. Для практического использования оптимальные составы гелеобразующих антипирогенов рекомендуется принимать согласно данным тябадцы.

Для погьтаени/т вязкости, пластичности геля и расширения сб-

Расход инициаторов гелеобразования для приготовления трехкомпонентного гелеобразущего состава

Бремя

гелеоб-

разова!-

Расход солей аммония на I м

• т

Гель

Концентрированный раствор

-ИЯ [О2, с ! | ! Сульфат; ! аммония| 1 ! Вода ¡Сульфат |аммония ! ! ) Вода 1 т ! - !Сульфат ¡аммония 1 Вода ! ! ! !Плотномк Хлорис-¡раствора*тый ам- 1 т/м3 !мокиЯ ! ! Вода Плот-¡ность {раствора, !т/м3

3 0,025 0,105 0,016 0,106 0,211 0,895 1,107 0,140 0,898 1,038

6 0,024 0,106 0,016 0,106 0,207 0,899 1,106 0,132 0,903 1,036

9 0,023 0,107 0,015 0,107 0,198 0,906 1,104 0,125 0,909 0,035

12 0,023 0,107 0,014 0,107 0,192 0,91 1,102 0,123 0,911 0;034

15 0,022 0,108 0,014 0,107 0,184 0,914 1,098 0,122 0,912 0,033

18 0,021 •0,109 0,014 0,107 0,179 0,916 1,095 0,12 0,913 0,032

21 0,021 0,109 0,014 0,107 0,177 0,917 1,093 0,119 0,914 0,031

24 0,02 0,11 0,014 0,108 0,175 0,918 1,084 0,117 0,915 0,03

и

ласти его применения в состав вводится незначительное количество полиакриламида (0,025-0,1 %), что позволяет снизить в 1,5-2 раза время гелеобразования, увеличить в 1,5 раза напряжение сдвига и адгезию без изменения количества входящих реагентов.Вспененный гелеобразующий состав (пеногель) образуется при добавлении к реагентам (см.табл.1) 1-2% пенообразователя типа "Прогресс" или П0-6К. Величина оптимальной кратности пеногеля при заполнении обрушенных пород рекомендуется 5-8 .

Как показали исследования, наиболее качественный пеногель .получается при содержании в нем 1-5 % Оа С(г . Состав с содержанием хлористого кальция 3-556 на высыхает в течение одного месяца и более, сорбирует влагу из воздуха, сохраняет плотную структуру и не разрушается.

Для разработанных технологических схем обоснованы способы доставки гелеобразующих антипирогенов и отдельных компонентов к месту применения в различных горно-геологических и горнотехнических- условиях выемки пластов самовозгорающегося угля, в том числе комбинированные способы, предусматривающие использование скважин, подземных трубопроводов и шахтного транспорта.

Практическая реализация технологических схем профилактики и локализации эндогенных пожаров осуществлена «на шахтах восточных районов страны. Так, использование гелеобразующих антипирогенов (при среднем расходе геля 60-70 мэ на одно геологическое нарушение) на шахтах "Байдаевская" и "Новокузнецкая" концерна "Кузнецку голь" подтвердило их высокую эффективность, т.к. пр.! подаче геля ке возникали гндогенныз пожара. Обработка гелем монтажной камеры лавы 0-3-1-8 пахты км,Ленина концерна "Кузиецку-голь" позволила безаварийно отработать выемочны» столб при наличии признаков самонагревания угля. Гсрмзтислцкя изолирующих перемычек гелем'на шахтах "Ускнская", "Расладсвая","Томская" приве-" к снижению концентрации кислорода в изолированном простра:; - ., . .19-20 до 3-<$, а окиси углерода - с 0,7 до 0,006%.

Положительный эффект получен также при использовании ееле-образующего антипирсгена для тушения эндогенного пожара на шахте "Мгачи" ПО "Сахалинуголь" (рис.3). Поддча состава осуществлялась по скважинам, пробуренным с земной поверхности, с помощьв шаге-указанного комплекса оборудования.В скважины было подано 180 и3 геля со сроком загустевания 240-300 с, а затем 240 м° пеногеля кратностью 4-5. При этом гелеобразующий антипироген вспенивался шахтным воздухом с пониженным содержанием кислорода (10,8$ С'Ог ; 3,5% Ог • 5,6%СЦ) из скважины, пробуренной в обрушенные по-

Рис.3. Тушение эндогенного пожара Г4 на шахте "Мгачи" ПО "Сахалинуголь" гслеобразупвдш составом :

а - план горных работ; б - изменение концентрации пожарных газов после подачи состава; I - очаг пожара; 2 - скважины с поверхности;

3 - концентрация окиси углерода;

4 - концентрация водорода

роды. В результате температура воздуха в выработанном пространстве снизилась до 12-14°С, а концентрация ониси углерода - до фоновых значений (см.рис.3,б), что позволило перевести эндогенный пожар в категорию потушенных. С применением данной технологической схемы локализованы и потушены эндогенные пожары на шахтах "Букачача" ПО "Востсибуголь" и "Распадская"(Кузбасс).

По результатам промышленного внедрения разработана рациональная область применения гелеобраэующих антипирогенов для профилактики, локализации и тушения эндогенных пожаров, герметизации изолирующих перемычек и снижения химической активности угольных целиков. Основные результаты работы включены в отраслевые и бассейновые нормативные документы по предупреждению подземных пожаров от самовозгорания угля.

Как показал анализ, фактором экономической эффективности от внедрения результатов работы является снижение затрат на профилактическую обработку и аварийно-восстановительные работы при уменьшении вероятности возникновения эндогенных пожаров.

Внедрение результатов работы позволило расширить область применения прогрессивной технологии угледобычи в сложных горногеологических и горнотехнических условиях шахт и получить долевой экономический эффект более 100 тыс.рублей в год.

ЗАКЛШЕШЕ

Б диссертационной работе содержится новое решение актуальной научной задачи - создание технологических схем профилактики, локализации и тушения эндогенных пожаров на основе применения гелеобразуюилх антипирогенов,-имеющей существенное значение для повышения безопасности и эффективности разработки пластов самовозгорающегося угля в шахтах.

Основные научные результаты, выводы и практические рекомендации заключаются в следующем.

I. Установлено, что несоответствие между применяемыми •та^-но-профилактическими мероприятиями и высокопроизводительной технологией угледобычи, особенно на пологих и наклонных пластах, объясняется отсутствием способов и средств, сказывающих комплексное воздействие'на основные факторы торможания процесса оамо-розгоракип угля. Как показал анализ, такими свойствами обладают гелеобразущие антипирогены.

2. Разработана математическая модель процесса теплообмена

в скоплении самонагревающегося угля, позволяющая оценить влияние гелеобраэупцих антипирогенов на тепловые условия формирования очагов эндогенных пожаров.

3. Экспериментально доказана эффективность антипирогенов

с заданными свойствами (гель, пеногель) .которые дают возможность снизить в 2,3-5,2 раза сорбщонную способность угля к кислороду воздуха и повысить критическую массу угольного скопления, необходимую для самовозгорания, в 15-22 раза по сравнению с исходными (необработанными) углями. Результаты экспериментов подтвердили разработанную математическую модель процесса теплообмена в скоп- лении самонагревающегося угля.

4. На основании крупномасштабных экспериментальных исследо-! ваний установлены закономерности движения антипирогенов с задан^ ным временем гелеобразования (гель, пеногель) в обрушенных поро-| дах, которые позволяют определить оптимальные параметры профилак| тической обработки выработанного пространства очистных забоев.На пластах пологого падения (10-12°) с кровлей средней устойчивости скорость движения указанных антипирогенов в выработанном пространстве составляет 0,013-0,018 м/с, а угол растекания их равен 47-58° .

5. Раскрыта сущность механизма комплексного воздействия ге-леобразугацих антипирогенов на основные факторы торможения процесса самовозгорания угля путем снижения его химической активности, сокращения утечек воздуха через выработанное пространство (в среднем на 605S) и создания повышенного влагосодержания рудничной атмосферы , которое сохраняется в 8-10 раз дольше, чем при обработке обрушенных пород глинистой пульпой .

6. Разработан новый пеногенератор, составляющий основу установки для приготовления и подачи двух- и трехкомпонентных составов с заданным временем гелеобразогания. Предложены составы геля и пеногеля и рациональные способы доставки компонентов гелеобразования к месту применения для различных горнотехнических условий разработки пологих и наклонных пластов самовозгорающегося угля в шахтах.

7. Разработаны технологические схемы борьбы с самовозгоранием угля в шахтах с использованием гелеобразукцгх антипирогенов н установлена область их применения для прсфилахтакя и локализации очагов эндогенных позаров в угольных целиках» оставляемых у монтожных и демонташых камер, в выработанных пространствах -и

зонах геологических нарушений.

8. Внедрение разработанных технологических схем, нормативной и технической базы для их реализации способствовало снижению в 1,3 раза количества эндогенных пожаров, ежегодно возникающих на шахтах восточных районов страны, и расширению на 20% области применения слоевой системы разработки мощных пологих и наклонных пластов в зонах, особо опасных по самовозгоранию угля.

Подтвержденный долевой экономический эффект от внедрения технологических схем и средств профилактики и локализации очагов эндогенных пожаров превышает 100 тыс,рублей в год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Евсеев B.C., Шестых В.В. Исследование движения гелеоб-раэующих растворов для предупреждения эндогенных пожаров//Борьба с эндогенными пожарами в тзхтах:Сб.науч.тр./ВостНЩ.-Кемерово", 1984.- С.27-31.

2. Евсеев B.C., Миллер Ю.А..Шестых В.В. Применение гелеоб-разующих составов для борьбы с подземными пожарами //Современные способы борьбы с подземными пожарами и ведения аварийно-спасательных работ на горно-рудных предприятиях:Теэ. докл.Всесоюзной науч..-практич.конф.-Свердловск, 1984. - С.8.

3. Евсеев B.C., Попов В.Б.«Шестых В.В. Схемы подачи геле-образужцих составов в выработанное пространство для предупреяде-* |«я эндогенных пожаров.//Комплексные способа борьбы с эндогенными пожарами: Сб.науч.тр./ВостШ.-Кемерово, I985.-C.9-I3.

4. Изучение параметров движения гелеобразуащцх составов в выработанном пространстве угольной шахтыЛ'иллзр Ю.А.,Шестых В.В. :ВостШИ.-Кемерово,1986. - Рус. - Деп. в ЦЩЗИуголь , вып.К7 (177), С.99,№ 3618.

5. Влияние подачи гелеобразувилх составов на изменение аэродинамических характеристик шемочного участка/ Евсеев B.C., Шестых Б.В.:ВостНИИ.- Кемерово, 1986. - Рус. - Деп.

в ЦШЭИуголь, вып.Ю (179)г С.133, № 3651.

6. Шестых В.В.«Чеглаков В.А., Суханов Н.В. Применение те-леобразуюших составов для предупреждения самовозгорания угля на пластах пологого падения.//Технологмя отработку пожароопасных пластов: Сб.науч.тр./ ВостШИ.-Кемерово, 1987.- С.30-38.

7. Шестых В.В. Совершенствование изолящк в^фаботакного

пространства с применением гелеобразующих составов //Способы и средства предупреждения самовозгорания угля в шахтах:Сб.науч.тр./ ВостВИ.- Кемерово, 1988. - С.40-48.

8. Шестых В.В. .Фофанов Е.Д.,Чжу В.Н. Локализация очагов самовозгорания угля в выработанном пространстве действующих лав // Способы и средства предупреждения самовозгорания угля в шахтах: Сб.науч.тр./БостНИИ.-Кемерово.-1989.-С.48-55.

9. Использование гелеобразуюздх антипирогенов для борьбы с эндогенными пожарами/ В.В.Шестых,В.О.Торро, Н.Ф.Дмитрук.В.Н.Чжу// Научно-технические достижения и передовой опыт в угольной промышленности Л. :ЦШЭИуголь ,1990. - JfS - С.30-34.

10. Комплексный способ борьбы с эндогенны»« пожарами/В.В.Шестых, А.С.Филоненко,H.A.Гоголин,М.Ю.Алексеев//Способы повышения ; эндогенной пожаробезопасности угольных шахт:Сб.науч.тр./ВостКИИ.-Кемерово, 1990.-С.27-33.

11. Руководство по применению гелеобразующих составов для предупреждения самовозгорания угля в юахтах;Утп.23 апреля 1990г./ Минуглепром СССР.- Кемерово.-1990. - 67с.

12. Инструкция по предупреждению и тушению подземных эндогенных пожаров в шахтах Кузбасса:Утв.14.02.89 / ЕостННИ.-Кемерово, 1989.- 52 с.

13. Инструкция по предупреждению и тушению подземных эндогенных пожаров в шахтах объединения "Востсибуголь":Утв.1?.П.89 / ЕостНИИ.- Кемерово, 1989.- 49с.

14. Инструкция по предупреждению и тушению подземных эндо- . генных пожаров в пахтах объединения "Сахалинуголь":Утв.ПЛ1.90/ ВсстК1И.-Кемерово-£кно-Сахалинск,1990.- 57с.

15. A.c. II46468 СССР,ЮШ F 5/02 А 62.Пеногенератор/В.С.Евсеев, Ю.А.Миллер, В.В.Шестых и др.;Еост1Ш - K366I230/22-03; ЗаяЕЛ.05.П.83;" Опубл. 23.03.85; Еюл. Ш// Открытия.Изобретения, т 1985.- №11.- G.I06.