RU2222699C2 - Fire-extinguishing method for endogenous fires into loosened coal massifs - Google Patents

Abstract

FIELD: mining industry equipment, particularly for fire-fighting in caved worked-out areas of coal mines. SUBSTANCE: method involves two-stage processing of caved coal massif. The first stage includes pumping halogenated active foam containing up to 10 % of microcapsulated halon into caved loosened massif. The second stage involves feeding mixture of sodium silicate, chloride of lime, foam agent and water of the following ratio: 5-7 mas%, 2-6 mas%, remainder, correspondingly; pumping mixture of flue ash and ash-and-slag materials with concentration of up to 30 vol%, which is used as filling agent with the purpose of active barrier monolithic screen creation; generating volumetric foam shield across fire gas motion path out of underground operating mine tunnels. EFFECT: increased efficiency due to creation of stable gas-proof envelope around fire site; prevention of heat generation and volatile product emission and, as result, increased explosion safety. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для тушения эндогенных пожаров, возникших в обрушенных массивах выработанного пространства угольных шахт.The invention relates to the mining industry and can be used to extinguish endogenous fires that arose in the collapsed arrays of the developed space of coal mines.

Известен способ тушения эндогенных пожаров в разрыхленных массивах угля, заключающийся в двухстадийной обработке горной массы, при которой на первой стадии в обрушенный массив разрыхленной горной массы нагнетают силикат натрия, а на второй - воздушно-механическую пену, содержащую антипироген (Авт. свид. СССР № 979646, кл. Е 21 F 5/00,1981).There is a method of extinguishing endogenous fires in loosened coal masses, which consists in a two-stage processing of rock mass, in which at the first stage sodium silicate is pumped into a collapsed mass of loosened rock mass, and the second is an air-mechanical foam containing flame retardant (Auth. Certificate. USSR No. 979646, class E 21 F 5 / 00.1981).

Недостатком этого способа тушения эндогенных пожаров является относительно невысокая эффективность тушения пожара ввиду газопроницаемости пенной завесы.The disadvantage of this method of extinguishing endogenous fires is the relatively low efficiency of extinguishing a fire due to the gas permeability of the foam curtain.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ тушения подземного пожара, включающий обработку обрушенного горного массива, имеющего очаг пожара, антипирогеном в две стадии. На первой стадии используют галоидированную пену, которая ингибирует горение летучих продуктов реакции окисления угля. На второй стадии обработки используют смесь хлорной извести или гипохлорита кальция с пенообразователем и водой в соотношении компонентов соответственно, мас.%, 5-7, 2-6, остальное (Авт. свид. СССР № 1305388, кл. Е 21 F 5/00,1935).The closest in technical essence and the achieved effect is a method of extinguishing an underground fire, including the treatment of a collapsed mountain range, having a fire, with antipyrogen in two stages. In the first stage, a halogenated foam is used that inhibits the combustion of the volatile products of the coal oxidation reaction. In the second stage of processing using a mixture of bleach or calcium hypochlorite with a foaming agent and water in a ratio of components, respectively, wt.%, 5-7, 2-6, the rest (Auth. Certificate. USSR No. 1305388, class E 21 F 5/00 , 1935).

Недостатком этого способа тушения эндогенных пожаров является невысокая эффективность воздействия на очаг пожара ввиду газопроницаемости пенной завесы, вследствие завершения процесса профилактической обработки после синерезиса разрушения пены.The disadvantage of this method of extinguishing endogenous fires is the low efficiency of exposure to the fire site due to the gas permeability of the foam curtain, due to the completion of the preventive treatment process after the foam destruction syneresis.

Целью изобретения является повышение эффективности тушения пожара путем образования вокруг очага пожара в сторону действующих выработок прочной газонепроницаемой оболочки, усиленной наполнителем.The aim of the invention is to increase the efficiency of extinguishing a fire by forming a strong gas-tight shell reinforced with a filler around a fire center in the direction of the existing workings.

Это достигается тем, что в способе тушения эндогенных пожаров в разрыхленных массивах угля, включающем двухстадийную обработку обрушенной горной массы, имеющей очаг пожара, на первой из которых в обрушенный горный массив разрыхленной горной массы нагнетают галоидированную активную пену, а на второй создают барьерную завесу из смеси хлорной извести с порошковым пенообразователем и воды, согласно изобретению, активная галоидированная пена дополнительно содержит до 10% микрокапсулированного хладона, а смесь для создания барьерной монолитной завесы дополнительно содержит силикат натрия и жидкую суспензию твердого наполнителя, выполненного в виде пенообразующей смеси золы-уноса и золошлакоматериалов, в следующем соотношении, мас.%:This is achieved by the fact that in the method of extinguishing endogenous fires in loosened coal masses, including a two-stage treatment of collapsed rock mass having a fire source, on the first of which a halogenated active foam is injected into the collapsed rock mass of the loosened rock mass, and a barrier curtain is created from the mixture on the second bleached powder with a foaming agent and water, according to the invention, the active halogenated foam additionally contains up to 10% microencapsulated freon, and the mixture to create a barrier monol hydrochloric curtain further comprises sodium silicate and a liquid suspension of solid filler, formed as a foaming mixture of fly ash and zoloshlakomaterialov in the following ratio, wt.%:

Хлорная известь в смеси с силикатом натрия 5...7Chlorine lime mixed with sodium silicate 5 ... 7

Пенообразователь 2...6Frother 2 ... 6

Зола-унос с золошлакоматериалами До 30Fly ash with ash and slag materials Up to 30

Вода ОстальноеWater Else

При этом из действующих подземных горных выработок на пути движения пожарных газов действующего пожара создают пенную завесу по обработке второй стадии.In this case, from the existing underground mine workings along the path of the fire gases of the current fire, a foam curtain is created for processing the second stage.

Предложенная совокупность отличительных признаков (микрокапсулированного хладона, компонентов силиката натрия, золы-уноса, золошлакоматериалов (ЗШМ)) позволяет по сравнению с прототипом иметь следующие преимущества:The proposed set of distinctive features (microencapsulated freon, components of sodium silicate, fly ash, ash and slag materials) allows you to have the following advantages compared to the prototype:

- повысить интенсивность создания пенной монолитной завесы (пробки) на пути движения пожарных газов из очага пожара;- increase the intensity of the creation of a monolithic foam curtain (cork) in the path of movement of fire gases from the fire;

- создать долговременную барьерную пробку (завесу) у изолированного пространства от действующих подземных горных выработок;- create a long-term barrier plug (curtain) in an isolated space from existing underground mine workings;

- снизить расход материальных и трудовых ресурсов на вяжущие материалы при создании барьерной монолитной пробки (завесы).- reduce the consumption of material and labor resources for binders when creating a barrier monolithic cork (curtain).

Возможность использования местных глин, ЗШМ, золы-уноса и отходов флотации производства обогатительных фабрик в качестве твердой мелкодисперсной фазы в пенообразующей суспензии проверялась в РосНИИГД на 17 образцах глин Прокопьевско-Киселевского района, 4 образцах золы-уноса и 7 ЗШМ с ТЭС Кузбасса. В связи с ограниченностью промышленных запасов глины в районе рекомендовано применение золы-уноса (Кемеровская ГРЭС и Западно-Сибирская ТЭЦ) в смеси с ЗШМ с гидроотвалов Южно-Кузбасской и Томусинской ГРЭС. Величины показателей гранулометрического состава ЗШМ фракции 0,005 мм (более 80%) этих станций близки между собой. Показатель dcp для золы-уноса Кемеровской ГРЭС и Западно-Сибирской ТЭЦ на порядок ниже, чем у отмеченных ЗШМ. При этом частицы фракций более 1 мм в них отсутствуют. Если произвести сравнение показателей состава глин, зол и ЗШМ, то следует отметить, что зола-унос близка к чистым глинам и сравнима по доле фракций менее 0,05 мм в их составах.The possibility of using local clays, ash, fly ash and flotation waste from the processing plants as a solid finely dispersed phase in a foaming suspension was tested at the RosNIIGD on 17 clay samples from the Prokopyevsk-Kiselevsky district, 4 ash samples and 7 ash ash from Kuzbass TPP. Due to the limited industrial clay reserves in the region, it is recommended to use fly ash (Kemerovo State District Power Plant and West Siberian Thermal Power Station) in a mixture with ash and slag from the dumps of the South Kuzbass and Tomusinsk State District Power Plants. The values of the granulometric composition of the ash and slag fractions of the 0.005 mm fraction (more than 80%) of these stations are close to each other. The dcp value for fly ash from the Kemerovo State District Power Plant and the West Siberian Thermal Power Plant is an order of magnitude lower than that of the noted ash and slag mills. Moreover, particles of fractions greater than 1 mm are absent in them. If we compare the composition indices of clays, ashes and ash and slag, then it should be noted that fly ash is close to pure clays and is comparable in fraction of fractions less than 0.05 mm in their compositions.

На чертеже приведена технологическая схема локализации и тушения эндогенных пожаров в разрыхленных массивах угля. Технологическая схема включает пенопровод 1 подачи пульпы (воды) в смеси с микрокапсулированным хладоном, автоматический дозатор 2 пенообразователя, пожарную автоцистерну 3, смеситель 4, обустройство 5 устья обсадной профилактической скважины, установку 6 газификационную ГАС-100, аэратор 7 потока, обсадную скважину 8, цементовоз 9 для транспортирования смеси силиката натрия, хлорной извести, используемых в качестве вяжущих для золы-уноса или ЗШМ, транспортируемых в одной емкости цементовоза 9. В качестве жидкой фазы аэратор 7 потока снабжен патрубком 16 подачи раствора пенообразователя в смеси с микрокапсулированным хладоном.The drawing shows a process diagram of the localization and extinguishing of endogenous fires in loosened coal masses. The technological scheme includes a foam pipe 1 for supplying pulp (water) mixed with microencapsulated freon, an automatic dispenser 2 of a foaming agent, a fire truck 3, a mixer 4, arrangement 5 of the mouth of a casing preventive well, a gasification unit 6 GAS-100, an aerator 7 flow, a casing 8, cement truck 9 for transporting a mixture of sodium silicate, bleach, used as binders for fly ash or ash, transported in one tank of cement truck 9. As a liquid phase, the aerator 7 of the stream is equipped with Deck 16 of the foam solution in admixture with Halocarbon microencapsulated.

В подземной горной выработке размещен подземный модульный испаритель-газификатор 10 и 13 типа МКГ 0,3/1,6, производительность 300 м³/ч с рабочим давлением до 1,6 МПа (конструкция РосНИИГД), установка 11 тампонажная подземная шахтная УТПШ-500 (конструкция РосНИИГД), перфорированный аварийный участок 12, пенопровод 14 инертной пены для создания пенной пробки (завесы) за угледобывающим комплексом 15.An underground modular gasifier evaporator-gasifier 10 and 13 of type MKG 0.3 / 1.6, a capacity of 300 m ³ / h with a working pressure of up to 1.6 MPa (design of RosNIIGD), installation 11 grouting underground mine UTPSh-500 is located in the underground mining (design of RosNIIGD), perforated emergency section 12, foam inert foam duct 14 to create a foam plug (curtain) behind the coal mining complex 15.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. В выработанное пространство угольного пласта, склонного к самовозгоранию, бурят, как правило, несколько скважин с их обсадкой трубами, с герметизацией, обустройством 5 скважины, выполненным посредством промораживания мокрого грунта непосредственно жидким азотом от газификатора ГАС-100 (производительность до 100 м³/_ч с рабочим давлением до 1,6 МПа 9, выполнено по ТЗ РосНИИГД).The proposed method is implemented as follows. As a rule, several wells are drilled into the mined-out space of a coal seam, which is prone to spontaneous combustion, with their casing pipes, sealing, equipping 5 wells, performed by freezing wet soil directly with liquid nitrogen from a GAS-100 gasifier (capacity up to 100 m ³ / _h with a working pressure of up to 1.6 MPa 9, performed according to the specification of RosNIIGD)

К обсадной трубе скважины подводится пенопровод 1 на смеситель 4 или аэратор 7 потока, подсоединяется установка 6 газификационная и цементовоз 9 к аэратору 7, при этом в цементовозе приготовлена специальная смесь силиката натрия, хлорной извести, ЗШМ в смеси с золой-уносом необходимой концентрации. Микрокапсулированный хладон транспортируется в смеситель 4 и аэратор 7 через патрубок 16 с жидкой фазой пенообразующего раствора от пенопровода 1. На аэратор 7 микрокапсулированный хладон может транспортироваться в смеси цементовоза 9. Концентрация пенообразователя в растворе регламентируется 2....6%, исходя из общепринятых норм расхода в зависимости от его природы, а концентрация ингибаторов принята, исходя из их растворимости до полного насыщения расхода. На начальной стадии через пенопровод 1 подают раствор пенообразователя в смеси с жидким хладоном 114В2, добавляя в этот состав до 10% микрокапсулированного хладона. Генерирование происходит подачей газообразного азота через установку 6. Образуемая при этом пена через скважины поступает в район очага пожара. Необходимая концентрация галоидуглеводорода регулируется до 2% содержания от объема выработанного пространства, исходя из нормативных документов по тушению.Foam conduit 1 is fed to the casing of the well 1 to a mixer 4 or flow aerator 7, a gasification unit 6 and a cement truck 9 are connected to an aerator 7, while a special mixture of sodium silicate, bleach, ash and ash mixture mixed with fly ash is prepared in a cement truck. The microencapsulated freon is transported to the mixer 4 and the aerator 7 through a nozzle 16 with the liquid phase of the foaming solution from the foam 1. On the aerator 7, the microencapsulated freon can be transported in a cement truck mixture 9. The concentration of the foaming agent in the solution is regulated by 2 .... 6%, based on generally accepted standards flow rate, depending on its nature, and the concentration of inhibitors is adopted based on their solubility to complete saturation of the flow rate. At the initial stage, a foaming solution in a mixture with liquid freon 114B2 is fed through foam conduit 1, adding up to 10% microencapsulated freon to this composition. Generation occurs by the supply of gaseous nitrogen through the installation 6. The resulting foam through the wells enters the area of the fire. The required concentration of halocarbon is regulated up to 2% of the content of the worked out space, based on regulatory documents for extinguishing.

Галоидированная пена поступает в район очага пожара и флегматизирует рудничную атмосферу, изменяя газовый состав в сторону невзрывоопасных смесей. В зоне очага пожара пена разрушается с выделением галоидированных углеводородов, устраняющих пламенное горение, при этом микрокапсулированный хладон исключает возможность повторного самовозгорания угля.Halogenated foam enters the area of the fire and phlegmatizes the mine atmosphere, changing the gas composition in the direction of non-explosive mixtures. In the area of the fire, the foam is destroyed with the release of halogenated hydrocarbons that eliminate flame combustion, while the microencapsulated freon eliminates the possibility of re-ignition of coal.

После ликвидации пламенного горения в этом же режиме уже с работой цементовоза 9 производят подачу ранее подготовленной в емкости (не показана) жидкой фазы наполнителя (хлорная известь в смеси с силикатом натрия и ЗШМ). Содержание хлорной извести и силиката натрия в жидкой фазе поддерживается 5....7% за счет изменения состава компонентов смеси в цементовозе 9. Слой активной вспененной суспензии дезактивирует угольную поверхность в разрыхленных массивах угля в районе очага пожара, ингибирует гетерогеные окислительные процессы, прекращает доступ кислорода и снижает процесс горения. Выделение при этом хлора способствует флегматизации окружающей среды. По мере приближения порошка силиката натрия к очагу пожара твердые частицы его нагреваются и вспениваются, увеличиваясь в размерах. С ростом объема частиц движения их замедляются и они застревают в порах и каналах нагретой разрыхленной массы. При этом вспененный порошок закупоривает проходы и пустоты в обрушениях вокруг зоны горения, затрудняя тем самым приток к очагу пожара кислорода воздуха и выход из него пожарных газов. На второй стадии для улучшения условий герметичности оболочки, образованной вспененным порошком силиката натрия, производят одновременное нагнетание смеси ЗШМ для создания на пути движения пожарных газов от очага пожара активной барьерной завесы; при этом цементирующие вяжущие добавки создают плотный монолит.After the elimination of flame combustion in the same mode, already with the operation of the cement truck 9, the liquid phase of the filler previously prepared in the tank (not shown) is supplied (bleach mixed with sodium silicate and ash). The content of bleach and sodium silicate in the liquid phase is supported by 5 .... 7% due to a change in the composition of the mixture components in the cement truck 9. A layer of active foamed suspension deactivates the coal surface in loosened coal masses in the vicinity of the fire, inhibits heterogeneous oxidation processes, and stops access oxygen and reduces the combustion process. The release of chlorine contributes to the phlegmatization of the environment. As the sodium silicate powder approaches the fire, its solid particles heat up and foam, increasing in size. With an increase in the volume of particles, their movements slow down and they get stuck in the pores and channels of the heated loose mass. At the same time, the foamed powder clogs the passages and voids in the collapses around the combustion zone, thereby making it difficult for air to enter and exit the fire gases from the fire source. At the second stage, in order to improve the tightness conditions of the shell formed by the foamed powder of sodium silicate, a mixture of ash and gas mixture is simultaneously injected to create an active barrier curtain on the path of fire gases from the fire source; while cementitious binders create a dense monolith.

Из зоны работающих горных выработок аналогично создается барьерная монолитная пробка путем использования подземного газификатора 10 и 13 профилактической смеси, подаваемой от установки 11 тампонажной УТПШ-500, и созданием за угледобывающим комплексом 15 пенной защиты пенопроводом 14.A barrier monolithic plug is similarly created from the zone of working mine workings by using an underground gasifier 10 and 13 of the preventive mixture supplied from the UTPSh-500 grouting unit 11 and creating foam foam protection 14 behind the coal mining complex 15.

Таким образом, вокруг очага эндогенного пожара образуется прочная, непроницаемая для газа оболочка, своеобразный мешок, в котором пожар быстро задыхается и гаснет. Это исключает генерацию тепла и летучих продуктов, а следовательно, устраняет рецидив возгорания и повторения образования взрывоопасной ситуации.Thus, around the source of the endogenous fire, a strong, gas-tight envelope is formed, a kind of bag in which the fire quickly suffocates and goes out. This eliminates the generation of heat and volatile products, and therefore eliminates the recurrence of fire and the repetition of the formation of explosive situations.

Claims (2)

1. Способ тушения эндогенных пожаров в разрыхленных массивах угля, включающий двухстадийную обработку обрушенной горной массы, имеющей очаг пожара, на первой из которых в обрушенный горный массив разрыхленной горной массы нагнетают галоидированную активную пену, а на второй - создают барьерную завесу из смеси хлорной извести с порошковым пенообразователем и воды, отличающийся тем, что активная галоидированная пена дополнительно содержит до 10% микрокапсулированного хладона, а смесь для создания барьерной монолитной завесы дополнительно содержит силикат натрия и жидкую суспензию твердого наполнителя, выполненного в виде пенообразующей смеси золы-уноса и золошлакоматериалов, в следующем соотношении, мас.%:1. A method of extinguishing endogenous fires in loosened coal masses, comprising a two-stage treatment of collapsed rock mass having a fire source, on the first of which a halogenated active foam is injected into the collapsed rock mass of the loosened rock mass, and on the second a barrier curtain is created from a mixture of bleach with powder foaming agent and water, characterized in that the active halogenated foam additionally contains up to 10% microencapsulated freon, and the mixture to create a monolithic barrier curtain comprises sodium silicate and a liquid suspension of solid filler, formed as a foaming mixture of fly ash and zoloshlakomaterialov in the following ratio, wt.%: Хлорная известь в смеси с силикатом натрия 5-7Chlorine lime mixed with sodium silicate 5-7 Пенообразователь 2-6Frother 2-6 Зола-унос с золошлакоматериалами До 30Fly ash with ash and slag materials Up to 30 Вода ОстальноеWater Else 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что из действующих подземных горных выработок на пути движения пожарных газов действующего пожара создают пенную завесу по обработке второй стадии.2. The method according to claim 1, characterized in that from the existing underground mines in the path of movement of the fire gases of the existing fire create a foam curtain for processing the second stage.

Images