RU2007584C1 - Multipurpose gear for prevention and fighting underground fires through borehole - Google Patents

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: multipurpose gear has ejector 1, heat exchange chamber 2 and chamber for mixing pulp with foam generator. Pulp is fed over pulp feed-line 22 through branch pipe 16 and gate valve 23 into pipe-cross 15. Part of pulp from it is directed through branch pipe 21 to next borehole and the other part is fed into mixing chamber 19 where it is mixed with foam generator. Liquid nitrogen is fed through branch pipe 4 anchored tangentially into labirinth duct 5 where it evaporates actively and is injected in the form of vapour and gas mixture into flow of pulp coming out of ejector 1. Holes 8 are oriented to section of casing pipe 24 close to wall. Jets of inert gas escaping from them under pressure form gas lubrication over starting section of borehole 25 which facilitates foaming of pulp and reduces hydrodynamic resistance to pulp stream. EFFECT: increased foam formation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предупреждения и тушения подземных пожаров в шахтах. The invention relates to the mining industry and can be used to prevent and extinguish underground fires in mines.

Известно устройство для вспенивания глинистой пульпы, включающее эжектор, снабженный гильзой с калиброванным отверстием и диспергатором компонентов смеси [1] . A device for foaming clay pulp, including an ejector equipped with a sleeve with a calibrated hole and a dispersant of the components of the mixture [1].

Недостаток устройства в низкой эффективности смешивания компонентов смеси на начальном участке трубопровода, обусловленной тем, что подача сжатого газа и пенообразователя осуществляется по единичным обособленным каналам, что не способствует равномерному распределению компонентов в потоке пульпы. Поэтому на коротких скважинах пульпа недостаточно вспенивается, нестабильна и неоднородна по структуре. The disadvantage of the device is the low efficiency of mixing the components of the mixture in the initial section of the pipeline, due to the fact that the supply of compressed gas and a foaming agent is carried out through individual isolated channels, which does not contribute to the uniform distribution of components in the pulp stream. Therefore, in short wells, the pulp does not foam enough, is unstable and heterogeneous in structure.

Известно также устройство для профилактики и тушения подземных пожаров, включающее теплообменную камеру жидкого азота с теплообменными ребрами на внешней поверхности, камеру смешивания пульпы с пенообразователем и эжектор, расположенный внутри теплообменной камеры [2] . There is also known a device for the prevention and suppression of underground fires, including a heat exchange chamber of liquid nitrogen with heat exchange ribs on the outer surface, a chamber for mixing pulp with a foaming agent, and an ejector located inside the heat exchange chamber [2].

Недостаток известного устройства - в малопроизводительности работы теплообменной камеры вследствие незначительной площади ее теплообменной поверхности, что приводит к недостаточной газификации жидкого азота и снижению эффективности вспенивания пульпы. A disadvantage of the known device is the low productivity of the heat exchange chamber due to the insignificant area of its heat exchange surface, which leads to insufficient gasification of liquid nitrogen and a decrease in the efficiency of foaming of the pulp.

Цель изобретения - повышение эффективности приготовления инертных суспензий за счет интенсификации процессов газификации и смешивания компонентов смеси. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the preparation of inert suspensions due to the intensification of gasification processes and mixing of the components of the mixture.

Поставленная цель достигается тем, что в универсальном устройстве для профилактики и тушения подземных пожаров через скважину в теплообменной камере выполнен лабиринтный канал, образованный теплообменными ребрами, часть которых закреплена на внутренней боковой поверхности корпуса теплообменной камеры, а другая - на внешней поверхности корпуса эжектора. При этом патрубок подвода жидкого азота размещен в верхней части теплообменной камеры тангенциально ее корпусу, а по торцу днища теплообменной камеры выполнен кольцевой ряд отверстий, ориентированных на пристеночный участок обсадной трубы скважины. This goal is achieved by the fact that in the universal device for the prevention and extinguishing of underground fires through a borehole, a labyrinth channel is formed in the heat transfer chamber formed by heat transfer ribs, some of which are fixed on the inner side surface of the heat transfer chamber body and the other on the external surface of the ejector body. In this case, the liquid nitrogen supply pipe is placed tangentially to its body in the upper part of the heat exchange chamber, and an annular row of holes oriented to the near-wall section of the well casing is made along the end face of the heat exchange chamber.

Предложенная совокупность отличительных признаков позволяет обеспечить положительный эффект. За счет интенсификации смешивания компонентов смеси уже на начальном участке скважины образуется достаточно устойчивая вспененная суспензия. Это дает возможность эффективно тушить подземные пожары и через короткие скважины. The proposed set of distinctive features allows you to provide a positive effect. Due to the intensification of mixing of the components of the mixture, a sufficiently stable foamed suspension is formed already in the initial section of the well. This makes it possible to effectively extinguish underground fires and through short wells.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства для профилактики и тушения подземных пожаров; на фиг. 2 - технологическая схема его применения. In FIG. 1 shows a General view of the device for the prevention and suppression of underground fires; in FIG. 2 - technological scheme of its application.

Устройство содержит эжектор 1, размещенный внутри теплообменной камеры 2, выполненной с внешним оребрением 3, и тангенциально закрепленными в верхней части патрубком 4 подвода жидкого азота. В теплообменной камере 2 выполнен лабиринтный канал 5, образованный ребрами 6 и 7, закрепленными соответственно на корпусе эжектора 1 и внутренней поверхности теплообменной камеры 2, по торцу днища которой расположен кольцевой ряд отверстий 8. В корпусе эжектора 1 выполнены также отверстия 9. Эжектор 1 снабжен на выходе гильзой 10 с калиброванным отверстием 11, к которой посредством стержней-пилонов 12 прикреплен диспергатор 13, выполненный в виде конуса с перфорацией. При этом между гильзой 10 и диспергатором 13 образованы выпускные окна 14. На вход эжектора 1 установлена распределительная крестовина 15, снабженная патрубками 16 и 17 подвода пульпы и пенообразователя. Патрубок 17 сообщен с кольцевым распылителем 18, выполненным по внутреннему периметру трубчатого канала 19, который является смесительной камерой. На крестовине 15 установлен манометр 20 и выполнен дополнительный патрубок 21 для подключения к следующей скважине (не показана). Технологическая схема применения устройства включает пульпопровод 22, задвижки 23, обсадную трубу 24 скважины 25, монтажную камеру 26, предохранительный полок 27 и крепежные растяжки 28 с анкерами 29. The device comprises an ejector 1 located inside the heat exchange chamber 2, made with an external fin 3, and tangentially fixed in the upper part of the pipe 4 for supplying liquid nitrogen. In the heat exchange chamber 2, a labyrinth channel 5 is formed, formed by ribs 6 and 7, mounted respectively on the ejector body 1 and the inner surface of the heat exchanger chamber 2, at the end of the bottom of which there is an annular row of holes 8. In the case of the ejector 1 holes are also made 9. The ejector 1 is equipped with the output sleeve 10 with a calibrated hole 11, to which through the rods pylons 12 attached dispersant 13, made in the form of a cone with perforation. Moreover, between the sleeve 10 and the dispersant 13, outlet windows 14 are formed. At the inlet of the ejector 1, a distribution crosspiece 15 is installed, equipped with nozzles 16 and 17 for supplying the pulp and foaming agent. The pipe 17 is in communication with the annular atomizer 18, made on the inner perimeter of the tubular channel 19, which is a mixing chamber. A pressure gauge 20 is installed on the spider 15 and an additional pipe 21 is made for connection to the next well (not shown). The technological scheme of application of the device includes a slurry pipe 22, valves 23, casing 24 of a well 25, a mounting chamber 26, a safety shelf 27 and fixing braces 28 with anchors 29.

Универсальное устройство работает следующим образом. Universal device works as follows.

При подготовке профилактического узла (включающего групповые скважины для долговременного обслуживания нескольких подземных объектов) с поверхности в горную выработку бурится скважина 25. При оформлении скважины на ее устье устраивается монтажная камера 26, в которой размещается эжектор 1 с теплообменной камерой 2, и подводятся соответствующие трубопроводы для подачи компонентов смеси. Обсадная труба 24 герметизируется известными в практике приемами и дополнительно через конфузорный переходник 30 раскрепляется во вмещающие устья породы посредством растяжек 28 и анкеров 29. Все оборудование в монтажной камере 26 покрывается смазкой. После этого сама камера в зависимости от характера насыпного грунта может быть заполнена каким-либо известным герметиком (не показан) и перекрывается полком 27. Пульпа подается по пульпопроводу 22. Через патрубок 16 и задвижки 23 она поступает в крестовину 15, из которой часть ее направляется в трубчатый канал 19 смесительной камеры, а другая часть через патрубок 21 к следующей скважине. В канале 19 происходит смешивание пульпы с пенообразователем, который внедряется в нее из кольцевого распылителя 18. Жидкий азот через тангенциально закрепленный патрубок 4 подается в лабиринтный канал 5, где он интенсивно испаряется и в виде парогазовой смеси, втекает в поток пульпы через отверстия 8 и 9. При этом отверстия 8 ориентированы на пристенный участок обсадной трубы 24. Выходящие из них под давлением струи инертного газа образуют на начальном участке скважины 25 газовую смазку, что уменьшает гидродинамическое сопротивление потоку пульпы и облегчает ее вспенивание. During the preparation of the preventive unit (including group wells for long-term maintenance of several underground facilities), a well 25 is drilled from the surface into the mine working hole. When a well is designed, a mounting chamber 26 is arranged at its mouth, in which an ejector 1 with a heat exchange chamber 2 is placed, and the corresponding pipelines for feeding the components of the mixture. The casing pipe 24 is sealed by methods known in practice and, in addition, through the confuser adapter 30, it is fastened to the enclosing rock mouth by means of braces 28 and anchors 29. All equipment in the mounting chamber 26 is coated with grease. After that, the chamber itself, depending on the nature of the bulk soil, can be filled with some known sealant (not shown) and blocked by shelf 27. The pulp is fed through the slurry pipe 22. Through the pipe 16 and the gate valve 23 it enters the crosspiece 15, from which part of it goes into the tubular channel 19 of the mixing chamber, and the other part through the pipe 21 to the next well. In the channel 19, the pulp is mixed with a foaming agent, which is introduced into it from the annular atomizer 18. Liquid nitrogen is supplied through the tangentially fixed pipe 4 to the labyrinth channel 5, where it is intensively vaporized and, in the form of a gas-vapor mixture, flows into the pulp stream through openings 8 and 9 In this case, the openings 8 are oriented to the wall section of the casing 24. The inert gas streams emerging from them form a gas lubricant in the initial section of the well 25, which reduces the hydrodynamic resistance to the flow pu ips and facilitates its foaming.

Предлагаемое изобретение позволяет интенсифицировать процесс смешивания компонентов, обеспечить снижение энергоемкости процесса и гидравлического сопротивления начального участка скважины. Повышение эффективности процесса приготовления вспененных профилактических суспензий дает возможность получать устойчивую вспененную суспензию уже на начальном участке скважины, что очень важно при необходимости использовать короткие скважины. (56) Авторское свидетельство СССР N 951898, кл. В 21 F 5/00, 1980. The present invention allows to intensify the process of mixing components, to reduce the energy intensity of the process and hydraulic resistance of the initial section of the well. Increasing the efficiency of the process of preparing foamed prophylactic suspensions makes it possible to obtain a stable foamed suspension already at the initial section of the well, which is very important if necessary, use short wells. (56) Copyright certificate of the USSR N 951898, cl. B 21 F 5/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР N 1167929, кл. В 21 F 5/00, 1984.  USSR author's certificate N 1167929, cl. B 21 F 5/00, 1984.

Claims (1)

УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ И ТУШЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ПОЖАРОВ ЧЕРЕЗ СКВАЖИНУ, включающее эжектор, имеющий гильзу с калиброванным отверстием и диспергатором компонентов смеси, теплообменную камеру жидкого азота с теплообменными ребрами на внешней поверхности и камеру смешения пульпы с пенообразователем, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности приготовления инертных суспензий за счет интенсификации процессов газификации и смешивания компонентов смеси, оно снабжено дополнительными теплообменными ребрами, причем в теплообменной камере выполнен лабиринтный канал, образованный дополнительными теплообменными ребрами, одна часть которых закреплена на внутренней боковой поверхности корпуса теплообменной камеры, а другая - на внешней поверхности корпуса эжектора, при этом патрубок подвода жидкого азота размещен в верхней части теплообменной камеры тангенциально ее корпусу, а по торцу днища теплообменной камеры выполнен кольцевой ряд отверстий, ориентированных на пристеночный участок обсадной трубы скважины.  A UNIVERSAL DEVICE FOR PREVENTION AND EXTINGUISHING UNDERGROUND FIREFACES THROUGH A WELL, including an ejector having a sleeve with a calibrated hole and a dispersant of the components of the mixture, a heat exchange chamber of liquid nitrogen with heat exchange ribs on the outer surface, and a chamber for mixing pulp with a foaming agent, characterized in that it preparation of inert suspensions due to the intensification of gasification processes and mixing of the mixture components, it is equipped with additional heat exchange fins, m, a labyrinth channel is formed in the heat exchange chamber, formed by additional heat exchange ribs, one part of which is fixed on the inner side surface of the heat exchanger chamber, and the other on the outer surface of the ejector casing, while the liquid nitrogen supply pipe is placed tangentially to its body in the upper part of the heat exchange chamber, and at the end of the bottom of the heat exchange chamber an annular row of holes is made, oriented to the wall section of the casing of the well.

Images