PL175257B1 - Sposób zapobiegania pożarom endogenicznym - Google Patents

Abstract

Sposób zapobiegania pożarom endogenicznym powstających w w}rnU<u samozapalności węgli ozturzlojcCwyedziomizcCkeyzlń węgli kzmioooone, zzpomocązrzszzoiz calizny węglowej, zwłaszcza wyrw w streyio wyrobisk erzz długich odcieków wyrobisk chodnikowych wodnym roztworom środkz zwilżąjącogo orzz wtłzczzoiz yrzoz otwory wiertniczo w ściznę węglową wodnego roztworu togo środkz, zozmidony tym, żo zotynirogoo w oestpti 20% wodnogo roztworu fosforanu jodnozmonowogo wtłzczz się w czliznę węglową yrzoz długio otwory wiortoiczo, któro wykonujo się yrzod frontom ścizo w oretdsid edorężąjątdno epwzdniąoiz orzz yrzoz krótkio otwory do stroyu i ociosuwyrobiskchodnikowych, yrzy czym zntyoiregde wtłzczz się zz oośrddoittwomyomy wysekotiśoidniewytCi oełątzendno z nimi systomu węży tłeczątOlZrzszzjącytC w czliznę, stroy i ocios yod ciśoidoidm o wzności oio mniojszoj oiż 200 MPz, oztomizst długio odcinki wyrobisk chodnikowych zo strefzmi syękzń orzz wyrwy w streoztC wyrobisk, yrzod estątdcznymwyoołniooidm ich yizozmi izolującymi zrzszz się tym petyoirenooom yrzy użyciu syryskiwzczy orzooośoycC.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zapobiegania powstawania ognisk pożarowych w wyniku samozapalności węgli naturalnych zalegających w pokładach, zwłaszcza w naruszonej strukturze calizny węglowej, w wyrwach w stropie oraz w caliźnie przed frontem ścian, wrębach i kawernach nad pustkami poeksploatacyjnymi.

Pożary endogeniczne należą do największych zagrożeń w kopalniach węgla kamiennego, przy czym najczęściej występują one w zrobach ścian zawałowych, a także w wyrwach węglowych nad wyrobiskami korytarzowymi.

Rozpowszechniona dotychczas w praktyce wydobywczej profilaktyka zapobiegania pożarom endogenicznym polega na doszczelnianiu spękań calizny węglowej i wypełnianiu pustek mieszaninągipsowo-wodną. W celu doszczelnienia stosuje się produkowane na bazie złożonych środków chemicznych pianki uszczelniające i wypełniające, znane pod nazwami handlowymi Igloneige oraz Mariflex.

Działanie tych pian jest wyłącznie izolujące, nie zmniejsza natomiast skłonności węgla do samozapalenia w przypadku utraty szczelności przez górotwór.

Ujawniony w polskim opisie patentowym nr 9'4 930 sposób zapobiegania samozapłonowi węgla za pomocą środka składającego się głównie z chlorku wapnia lub chlorku magnezu, zawierającego 0,5-5% wagowych niejonowych zwilżaczy, stanowiących zwłaszcza dwualkilofenylowe etery glikolu polietylenowego o 5-20 rodnikach glikolu w ugrupowaniu eteru glikolu i grupach alkilowych zawierających 1-9 atomów węgla, lub mieszaninę dwualkilofenylowych eterów glikolu polietylenowego o 5-20 rodnikach glikolu w ugrupowaniu eteru glikolu i o grupach alkilowych zawierających 1-9 atomów węgla z innymi alkilowymi, arylowymi lub alkiloarylowymi eterami glikolu polietylenowego, polega na tym, że środek w postaci wodnego roztworu o stężeniu 25-35% wagowych tego środka wtłacza się przez otwory wiertnicze w ścianę węglową, przy czym wtłaczanie roztworu do otworów wiertniczych przeprowadza się pod ciśnieniem, pod którym ściana węglowa wchłania od 3 do 5 litrów roztworu najeden otwór wiertniczy w ciągu jedńej minuty.

Z polskiego opisu patentowego nr 103 215 jest znany sposób zapobiegania samozapaleniu się węgla polegający na wytworzeniu na powierzchni materiału palnego, zwłaszcza węgla kamiennego, cienkiej powłoki izolacyjnej w postaci filmu. Powłokę taką wykonuje się za pomocą natryskiwania, zraszania bądź wtłaczania do calizny węglowej płynu złożonego najkorzystniej z

175 257

5% roztworu wodnego krzemianu sodu względnie potasu z dodatkiem 0,1 % detergenta w postaci roksolu. Roztwór ten rozpylony na powierzchni materiału palnego reaguje z dwutlenkiem węgla z powietrza wytwarzając przy tym szkłistąbłonkę krzemionki, która uniemożliwia dopływ powietrza do tego materiału. Tak wykonana powłoka przedłuża okres inkubacji węgla około czterokrotnie, to jest średnio z 2-3 miesięcy do 8-12 miesięcy. W przypadku prowadzenia eksploatacji z zawałem skał stropowych i z pozostawieniem w stropie łaty węgla, przed każdym kolejnym wykonaniem zawału rumowiska skalnego zrasza się za pomocą ręcznego rozpylacza przenośnego odpowiednio spreparowanym płynem w ilości około 1 m³ na 200 m frontu ściany. Natomiast w przypadku zagrzewania się węgla w caliźnie pokrywa się tę caliznę powłoką wyżej wymienionego płynu i dodatkowo, spękaną caliznę węglową uszczelnia się wtłaczając pod ciśnieniem płyn, który dokładnie wypełnia szczeliny i otula węgiel błonkąuniemożliwiającądopływ powietrza do węgla. Powstający przy zastosowaniu wodnego roztworu krzemianu potasu higroskopijny węglan potasu utrzymuje stałe nawilgocenie warstwy izolacyjnej.

Dodatkowo, z polskiego opisu patentowego nr 145 391 jest znany środek do tłumienia wybuchów i pożarów w kopalniach, który jest wykonany na bazie pyłu wapiennego i zawiera impregnat pochodzenia roślinnego z oleju rzepakowego. Impregnat ten jest mieszaniną kwasów tłuszczowych, której składnikami sąkwasy - stearynowy i oleinowy w ilości 60-80%, kwas palmitynowy w ilości do 20% oraz kwasy o długości łańcucha węglowego C₂₀-C₂2, przy czym pył wapienny zaimpregnowany jest mieszaniną tych kwasów w ilości 0,15-0,30% wagowych w stosunku do masy suchego pyłu.

W odmianie wykonania ujawnionego środka, impregnat pyłu wapiennego jest mieszaniną kwasów tłuszczowych tłuszczów zwierzęcych, składającą się z kwasu stearynowego w ilości 43-68%, kwasu oleinowego w ilości 4-8% i kwasu palmitynowego w ilości 24-32%.

Stosowanie ujawnionych środków na bazie chlorku wapnia jest niewskazane z uwagi na rygory norm regulujących zawartość chlorku w węglu energetycznym. Nadto, preparaty tego typu w procesie ich przygotowywania wykazują niekorzystne oddziaływanie toksykologiczne na organizmy żywe. Z kolei piany uszczelniające, pomimo ich bardzo dobrych właściwości izolujących są w praktyce wydobywczej używane sporadycznie, a to z uwagi na ich wysokie koszty zakupu.

W sposobie według wynalazku przed frontem ściany wykonuje się, w celu jej odprężenia długie otwory wiertnicze, przez które za pomocą wysokociśnieniowych pomp i połączonego z nimi systemu węży tłocząco-zraszających się w caliznę węglową antypirogen w postaci 20% wodnego roztworu fosforanu jednoamonowego, któryjednocześnie przez krótkie otwory wykonane w procesie odprężającego nawadniania wtłacza się do stropu i ociosu wyrobisk chodnikowych. Iniekcję środka antypirogennego w caliznę węglową, do stropu i ociosu prowadzi się pod ciśnieniem nie mniejszym od 200 MPa. Z kolei długie odcinki wyrobisk chodnikowych ze strefami spękań oraz wyrwy w stropach wyrobisk, przed ostatecznym wypełnieniem ich pianami izolującymi typu Igloneige lub Mariflex, zrasza się środkiem antypirogennym przy użyciu spryskiwaczy przenośnych.

Ujawniony środek zwilżający w postaci fosforanujednoamonowego jest składnikiem sztucznych nawozów fosforowych stosowanych powszechnie w rolnictwie, w związku z czym jest środkiem łatwo dostępnym i tanim, a jego stosowanie w praktyce eksploatacyjnej nie jest warunkowane uzyskaniem dodatkowych ekspertyz toksykologicznych w zakresie udokumentowania jego szkodliwego oddziaływania na organizmy żywe.

Dzięki zastosowaniu w praktyce wydobywczej antypirogenu w postaci 20% wodnego roztworu fosforanujednoamonowego, intensywność utleniania się próbek węgla w warunkach adiabatycznych w temperaturach 237°C i 190°C i określana na jej podstawie energia aktywizacji utleniania węgla, odpowiadająca skłonności węgla do samozapalenia, wyznaczana w oparciu o polską normę PN-93/G-04558, ma wartość 43 kJ/mol w przypadku próbki węgla pierwotnego oraz 47 kJ/mol w przypadku węgla nasyconego ujawnionym środkiem, zatem przeprowadzone badania wykazują, że użycie 20% roztworu fosforanu jednoamonowego obniża skłonność węgla

175 257 do samozapalenia z III do II grupy samozapalności, to jest do grupy o małej skłonności węgla do samozapalenia.

Przykład realizacji.

Eksploatacja pierwszej warstwy pokładu w partii zagrożonej tąpaniami zwiększa znacznie możliwość powstania pożaru endogenicznego w warstwach nadległych, o strukturze naruszonej odprężeniami, jak również działalnością profilaktyczną przeciw tąpaniom np. strzelaniami torpedującymi. W celu zapobiegnięcia powstaniu ognisk pożarowych w rozluźnionym węglu, w procesie odprężającego nawadniania partii pokładów, w caliźnie węglowej, przed frontem ściany wykonano w odstępach 8-12 m długie otwory wiertnicze, przez które wtłaczano pod ciśnieniem nie mniejszym niż 200 MPa 20% wodny roztwór fosforanu jednoamonowego. Roztwór antypirogenny przygotowany był z użyciem wody przemysłowej w wyposażonym w mieszadło zbiorniku o pojemności nie mniejszej niż 2001, usytuowanym na powierzchni lub w przypadku, gdy pozwalały na to warunki geologiczne, na dole kopalni, w pobliżu ściany.

Iniekcja środka antypirogennego w caliznę węglową prowadzona była z wykorzystaniem wysokociśnieniowej pompy i połączonego z nią systemu węży tłocząco-zraszających. Również za pomocą tych węży roztwór był tłoczony przez wykonane uprzednio krótkie otwory do stropu i ociosu wyrobiska chodnikowego, natomiast celem dalszej profilaktyki, długie odcinki wyrobiska chodnikowego ze strefami spękań i wyrwy w stropie wyrobiska przed ostatecznym wypełnieniem ich pianami izolującymi były cyklicznie zraszane środkiem ujawnionym w zastrzeżeniu patentowym, przy czym zraszanie to odbywało się przy użyciu spryskiwaczy przenośnych.

Prowadzone w ciągu sześciu miesięcy obserwacje i przeprowadzone badania w pełni potwierdziły korzystne skutki stosowania sposobu według wynalazku przejawiające się obniżeniem energii aktywizacji utleniania węgla potraktowanego 20% roztworem fosforanujednoamonowego i związanym z tym wydatnym zmniejszeniem skłonności węgla do samozapalenia.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób zapobiegania pożarom endogenicznym powstających w wyniku samozapalności węgli naturalnych w podziemiach kopalń węgla kamiennego, za pomocą zraszania calizny węglowej, zwłaszcza wyrw w stropie wyrobisk oraz długich odcinków wyrobisk chodnikowych wodnym roztworem środka zwilżającego oraz wtłaczania przez otwory wiertnicze w ścianę węglową wodnego roztworu tego środka, znamienny tym, że antypirogen w postaci 20% wodnego roztworu fosforanu jednoamonowego wtłacza się w caliznę węglowąprzez długie otwory wiertnicze, które wykonuje się przed frontem ścian w procesie odprężającego nawadniania oraz przez krótkie otwory do stropu i ociosu wyrobisk chodnikowych, przy czym antypirogen wtłacza się za pośrednictwem pomp wysokociśnieniowych i połączonego z nimi systemu węży tłocząco-zraszających w caliznę, strop i ocios pod ciśnieniem o wartości nie mniejszej niż 200 MPa, natomiast długie odcinki wyrobisk chodnikowych ze strefami spękań oraz wyrwy w stropach wyrobisk, przed ostatecznym wypełnieniem ich pianami izolującymi zrasza się tym antypirogenem przy użyciu spryskiwaczy przenośnych.