PL220799B1 - Układ i materiał podsadzkowy do podsadzki i zwalczania zagrożenia pożarowego w wyrobiskach kopalni głębinowej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest rozwiązanie układu do podsadzki i zwalczania zagrożenia pożarowego w wyrobiskach kopalni głębinowej oraz rozwiązanie materiału podsadzkowego do podsadzki i zwalczania zagrożenia pożarowego w wyrobiskach kopalni głębinowej, zwłaszcza metanowej, uzyskanego z dostępnych w warunkach eksploatacji górniczej materiałów odpadowych.

Dotychczasowe rozwiązania technologiczne i konstrukcyjne stosują zwłaszcza do podsadzki i zwalczania zagrożenia pożarowego w zrobach ścian wydobywczych oraz w nieczynnych wyrobiskach górniczych w podziemiach kopalń głębinowych lokowanie w pustych przestrzeniach tych wyrobisk materiału podsadzkowego w postaci mieszanin popiołowo-wodnych z popiołów pozyskiwanych z zewnątrz.

W zakresie układów i sposobów do podsadzki oraz zwalczania zagrożenia pożarowego w wyrobiskach kopalni głębinowej znane jest z opisu patentowego nr PL 194189 rozwiązanie sposobu likwidacji wyrobisk górniczych oraz podziemnych pustek naturalnych zwłaszcza wypełnionych płynnym medium i zestaw urządzeń do realizacji tego sposobu. W sposobie tym do pustki dostarcza się grawitacyjnie przy pomocy podajnika dozującego przynajmniej jeden stały składnik zaczynu, który w wypełnianej pustce przed opadnięciem na jej dno, poddany jest działaniu przynajmniej jednego promieniowo skierowanego strumienia płynnego nośnika. Zestaw urządzeń obejmuje przewód wiertniczy z wewnętrznym osiowym kanałem, wyposażony w górnej części w podajnik śrubowy, posiadający zewnętrzny lej zasypowy, nad którym umieszczone jest urządzenie rozdrabniające, przy czym do kanału przewodu wiertniczego doprowadzone jest wyjście pompy i/lub sprężarki.

Znane jest także z opisu patentowego nr PL 199938 rozwiązanie sposobu zapobiegania pożarom w kopalniach węgla kamiennego, polegające na tym, że z otamowanych tamami izolacyjnymi wyrobisk i zrobów, za pomocą rurociągów i dołowej stacji przetłaczania gazu, przetłacza się gaz o wysokich stężeniach azotu i dwutlenku węgla oraz niskich stężeniach tlenu, do otamowanych wyrobisk i zrobów, w których występuje gaz zrobowy o wysokich stężeniach tlenu i w których powstało zagrożenie pożarowe lub pożar.

Znane jest również z polskiego opisu zgłoszenia wynalazku do Urzędu Patentowego RP nr P.386614 rozwiązanie sposobu i układu do zapobiegania i likwidacji zagrożenia pożarowego w wyrobiskach górniczych, polegające na podawaniu gazów obojętnych do zagrożonych wyrobisk górniczych i/lub zrobów oraz charakteryzujące się tym, że pobiera się gazy spalinowe z powierzchniowych instalacji do wytwarzania energii elektrycznej i/lub cieplnej, w których gazy spalinowe stanowią odpad poprodukcyjny, a po ich schłodzeniu i katalitycznym oczyszczeniu podaje się je do wyrobisk poprzez układ rurociągów. Podczas zadawania gazów do wyrobisk monitoruje się ilość, temperaturę oraz skład podawanych gazów. Układ do zapobiegania i likwidacji zagrożenia pożarowego w podziemnych wyrobiskach górniczych zawiera źródło gazów obojętnych, instalację sprężającą i chłodniczą oraz zespół przewodów, kierujący gazy obojętne do wyrobisk górniczych.

W zakresie materiałów podsadzkowych przeznaczonych do stosowania w zwalczaniu zagrożenia pożarowego w wyrobiskach kopalni głębinowej znane jest z opisu patentowego nr PL 207982 rozwiązanie mieszaniny podsadzkowej i sposobu otrzymania mieszaniny podsadzkowej. Mieszanina podsadzkowa zawiera 55-97% wagowych drobnoziarnistych odpadów poflotacyjnych oraz 20-45% wagowych popiołów lotnych ze spalania węgla lub 3-20% spoiwa będącego mieszaniną zmielonego klinkieru cementowego, pucolany przemysłowej typu Q i typu P z dodatkami gipsu i metylocelulozy oraz 0-60% wagowych wody w stosunku do całkowitej masy suchych składników mieszaniny. Drobnoziarniste odpady poflotacyjne mogą pochodzić z rud cynku lub ołowiu i występować w formie zawiesiny wodnej o gę₃ stości 1,6-1,85 g/cm³. Dodatkowo mieszanina może zawierać tlenek wapnia w ilości 0,5-3% wagowych lub cement w ilości 5-10% wagowych. Ponadto może zawierać 0,5-3% wagowych utleniaczy.

Znane jest także z opisu patentowego nr PL 200621 rozwiązanie materiału podsadzkowego, stanowiącego ulepszenie materiału podsadzkowego, przeznaczonego do wypełniania pustych przestrzeni w podziemiach kopalń, który to materiał pochodzi z fluidalnego spalania węgla kamiennego. Istotą tego materiału jest to, że składa się on z 10 do 90% wagowych odpadów ze spalania fluidalnego i z 10 do 70% wagowych popiołu energetycznego, przy czym popiół ten oprócz Al2O3 i SO3 w swoim składzie zawiera od 46 do 70% wagowych SIO2 oraz od 2 do 10% wagowych CaO.

Również znane jest z opisu patentowego nr PL 200362 rozwiązanie mieszaniny podsadzkowej i sposobu wytwarzania podsadki górniczej, zestalanej na bazie odpadów poflotacyjnych, uzyskanych z przerobu rud miedzi. W jednym z rozwiązań mieszanina podsadzkowa zawiera od 40 do 60% waPL 220 799 B1 gowych odpadów poflotacyjnych z przerobu rud miedzi o zawartości od 50 do 70% wagowych wody, od 20 do 40% wagowych żużla szybowego i od 15 do 20% wagowych komponentu zestalającego. Komponent zestalający zawiera od 10 do 15% cementu, od 86 do 89% wagowych popiołów lotnych oraz od 0,5 do 1,5% wagowych aktywatora. Powyższą podsadzkę zestaloną wytwarza się poprzez zagęszczenie odpadów poflotacyjnych z przerobu rud miedzi. Następnie do ilości 40 do 60% wagowych tak przygotowanego odpadu poflotacyjnego dodaje się od 40 do 60% wagowych żużla szybowego oraz od 15 do 20% wagowych komponentu zestalającego, uzyskując mieszaninę podsadzkową ₃ o gęstości od 1,40 do 1,45 Mg/m³, którą następnie poddaje się procesowi mieszania, uzyskując mieszaninę o zawartości wody w przedziale od 40-55% oraz części stałych w przedziale od 45 do 60%, a którą z kolei lokuje się w podziemnym wyrobisku, uzyskując po odsączeniu wody nadosadowej pod₃ sadzkę o gęstości od 1,5 do 1,8 Mg/m³. Ponadto znane jest z opisu patentowego nr PL 193331 rozwiązanie mieszaniny podsadzkowej przeznaczonej do lokowania na dole kopalni oraz z opisu patentowego nr PL 190358 rozwiązanie materiału podsadzkowego. Zgodnie z istotą patentu nr PL 193331 mieszanina podsadzkowa składa się z odpadów poflotacyjnych o średnim zagęszczeniu 450-600 ₃ g/dm³ i nieodwodnionego wapna pokarbidowego o wilgoci przemijającej około 50% w udziałach objętościowych od 2:1 do 4:1, z ewentualnym dodatkiem popiołów lotnych, których udział objętościowy w stosunku do odpadów poflotacyjnych i nieodwodnionego wapna pokarbidowego wynosi od 11:1:0,1 do 2:2:2.

Natomiast zgodnie z istotą patentu nr PL 190356 materiał podsadzkowy, pochodzący z fluidalnego spalania węgla kamiennego i przeznaczony do wypełniania pustych przestrzeni w podziemiach kopalń, składa się z odpadu pochodzącego z fluidalnego spalania węgla kamiennego lub z mieszaniny tego odpadu w ilości od 10 do 90% wagowych, popiołu energetycznego i/lub produktu półsuchego odsiarczania spalin. W celu poprawienia wytrzymałości na ściskanie tego materiału dodaje się odpady cementowe w ilości od 10 do 20% wagowych lub cement w ilości od 2 do 6% wagowych.

Opisane powyżej oraz inne znane i stosowane rozwiązania w zakresie wytwarzania materiałów podsadzkowych do podsadzki i zwalczania zagrożenia pożarowego w wyrobiskach kopalń głębinowych napotykają na trudności w zapewnieniu przez dostawców w sposób ciągły wymaganej ilości surowców wtórnych, zwłaszcza popiołów do wytwarzania żądanej ilości mieszanin popiołowo-wodnych. Tymczasem poszukiwania dostawców alternatywnych nie przynosiły oczekiwanych rezultatów i konieczne stało się rozwiązanie wytwarzania alternatywnego materiału podsadzkowego z dostępnych po eksploatacji górniczej materiałów odpadowych.

Powyższe niedogodności zostały wyeliminowane przez nowe rozwiązanie układu do podsadzki i zwalczania zagrożenia pożarowego w wyrobiskach kopalni głębinowej, zwłaszcza metanowej, zawierającego przyłączony do mieszarki przepływowej obiegu rurociągu podsadzkowego dozownik popiołów lotnych i/lub dozownik odpadów flotacyjnych, oraz rozwiązanie materiału podsadzkowego do podsadzki i zwalczania zagrożenia pożarowego w wyrobiskach kopalni głębinowej, zwłaszcza metanowej, uzyskanego z dostępnych w warunkach eksploatacji górniczej materiałów odpadowych.

Zgodnie z wynalazkiem układ ma wprowadzony do mieszarki przepływowej dozownik nadawy z pyłu kamiennego, przyłączony swym wlotem poprzez rurociąg podawczy do wylotu urządzenia mielącego wilgotną nadawę skały płonnej metodą „na mokro” do wielkości uziarnienia poniżej 0,1 mm, przy czym wlot urządzenia do mielenia wilgotnej nadawy tej skały płonnej jest podłączony poprzez przenośnik transportowy do wylotu zbiornika skały płonnej.

W przypadku zabudowy urządzenia do mielenia skały płonnej metodą „na sucho” do wielkości uziarnienia poniżej 0,1 mm wylot tego urządzenia jest przyłączony poprzez rurociąg podawczy do dozownika nadawy z pyłu kamiennego w mieszarce przepływowej obiegu rurociągu podsadzkowego, natomiast wlot tego urządzenia jest podłączony do wylotu zbiornika skały płonnej poprzez przenośnik transportowy ze suszarką nadawy do wilgotności poniżej 3%, zasilaną korzystnie ciepłem odpadowym z silnika gazowego. Materiał podsadkowy do podsadzki i zwalczania zagrożenia pożarowego w wyrobiskach kopalni głębinowej układem według wynalazku, stanowi mieszaninę wodną o zawartości do 70% wody podsadzkowej, zawierającą w tej mieszaninie zmieloną do granulacji poniżej 0,1 mm skałę płonną o wielkości w przedziale od 10 do 80% wagowych, odpady poflotacyjne o wielkości w przedziale od 0 do 20% wagowych oraz odpadowe popioły lotne, zwłaszcza z elektrowni o wielkości w przedziale od 0 do 20% wagowych.

Zastosowanie układu i materiału podsadzkowego według wynalazku umożliwia zapewnienie dostawy w sposób ciągły i według potrzeb zakładu górniczego produktów do podsadzki oraz prowadzenie w sposób ciągły profilaktyki przeciwpożarowej w jego podziemiach, jak również zapewnienie

PL 220 799 B1 zwalczania zagrożenia pożarowego w zrobach wyrobisk ścianowych oraz poprawę bezpieczeństwa pracy załogi. Powoduje to również zmniejszenie oddziaływania robót górniczych na osiadanie terenu na powierzchni przy równoczesnym zmniejszeniu kosztów składowania lub magazynowania odpadów powęglowych, zwłaszcza skały płonnej, co poprawia wizerunek zakładu górniczego jako firmy dbającej o bezpieczeństwo pracowników oraz środowisko naturalne.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony schematycznie w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy układu do podsadzki i zwalczania zagrożenia pożarowego w wyrobiskach kopalni głębinowej z dozownikiem nadawy z pyłu kamiennego i urządzeniem do mielenia wilgotnej nadawy skały płonnej metodą „na mokro”, natomiast fig. 2 przedstawia schemat ideowy tego układu z dozownikiem nadawy z pyłu kamiennego i alternatywnym urządzeniem do mielenia skały płonnej metodą „na sucho”, wraz z suszarką nadawy do wilgotności do 3%.

Układ do podsadzki i zwalczania zagrożenia pożarowego w wyrobiskach kopalni głębinowej według wynalazku, zawiera przyłączoną do obiegu rurociągu podsadzkowego 1 mieszarkę przepływową 2, przeznaczoną do mieszania kilku składnikowych mediów z wodą metodą ciągłą, a połączoną z dozownikiem 3 popiołów lotnych, z dozownikiem 4 odpadów poflotacyjnych oraz z dozownikiem 5 nadawy z pyłu kamiennego, przyłączonym swym wlotem poprzez rurociąg podawczy do wylotu urządzenia 6 do mielenia wilgotnej nadawy kruszywa skalnego górniczego metodą „na mokro”, do wielkości uziarnienia poniżej 0,1 mm. Wlot urządzenia 6 do mielenia wilgotnej nadawy skały płonnej jest podłączony poprzez przenośnik transportowy 7do wylotu zbiornika 8 skały płonnej.

W przypadku zabudowy alternatywnego urządzenia 9 do mielenia skały płonnej „na sucho” do wielkości uziarnienia poniżej 0,1 mm, wylot tego urządzenia 9 jest przyłączony poprzez rurociąg podawczy do dozownika 5 nadawy z pyłu kamiennego w mieszarce przepływowej 2 obiegu rurociągu podsadzkowego 1, natomiast wlot tego urządzenia 9 jest podłączony do wylotu zbiornika 8 skały płonnej poprzez przenośnik transportowy 10 ze suszarką nadawy 11 do wilgotności poniżej 3%, zasilaną korzystnie ciepłem odpadowym z silnika gazowego.

Dozownik 3 popiołów lotnych jest przyłączony swym wlotem poprzez rurociąg do wylotu zbiornika retencyjnego 14 popiołów lotnych, zaś dozownik 4 odpadów poflotacyjnych jest przyłączony swym wlotem poprzez rurociąg do zbiornika 13 odpadów poflotacyjnych. Do bezstykowego pomiaru gęstości medium w rurociągu podsadzkowym 1 jest wprowadzony izotopowy miernik 14 gęstości mieszaniny materiału podsadzkowego do podsadzki i zwalczania zagrożenia pożarowego w wyrobiskach kopalni głębinowej, układem według wynalazku. W przypadku uzyskania nadmiaru produktu z mielenia skały płonnej alternatywnym sposobem wykorzystania produktów mielenia jest ich workowan ie w urządzeniu do workowania 15, a następnie zastosowanie zgodnie z potrzebami zakładu górniczego.

W przykładowym wykonaniu powyższy materiał podsadzkowy stanowi mieszaninę wodną o zawartości 70% wody podsadzkowej, zawierającą w tej mieszaninie zmieloną do granulacji poniżej 0,1 mm skałę płonną o wielkości 75% wagowych, odpady poflotacyjne o wielkości 20% wagowych oraz odpadowe popioły lotne z elektrowni o wielkości 5% wagowych. Przedstawiony skład procentowy poszczególnych składników powstałej mieszaniny materiału podsadzkowego umożliwia uzyskanie suspensji w stanie wylewnym oraz zapewnienie dostaw tego materiału podsadzkowego z maksymalnym uniezależnieniem się od dostawcy zewnętrznego, jak też przyczynia się do utylizacji skały płonnej jako materiału odpadowego w podziemnych wyrobiskach górniczych. Powoduje to pomniejszenie zwałów kamienia odpadowego na powierzchni, co ma istotny wpływ na aspekt środowiskowy działalności zakładu górniczego.

Claims (4)

1. Układ do podsadzki i zwalczania zagrożenia pożarowego w wyrobiskach kopalni głębinowej, zwłaszcza metanowej materiałem podsadzkowym, uzyskanym z dostępnych w warunkach eksploatacji górniczej materiałów odpadowych, zawierający przyłączony do mieszarki przepływowej w obiegu rurociągu podsadzkowego dozownik popiołów lotnych i/lub dozownik odpadów poflotacyjnych, znamienny tym, że ma wprowadzony do mieszarki przepływowej (2) w obiegu rurociągu podsadzkowego (1) dozownik nadawy (5) z pyłu kamiennego, przyłączony swym wlotem poprzez rurociąg podawczy do wylotu urządzenia (6) do mielenia wilgotnej nadawy skały płonnej metodą „na mokro” do wielkości uziarnienia poniżej 0,1 mm, przy czym wlot urządzenia (6) do mielenia wilgotnej nadawy tej skały płonnej jest podłączony poprzez przenośnik transportowy (7) do wylotu zbiornika (8) skały płonnej.

PL 220 799 B1

2. Układ do podsadzki i zwalczania zagrożenia pożarowego w wyrobiskach kopalni głębinowej według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że w przypadku zabudowy urządzenia (9) do mielenia skały płonnej metodą „na sucho” do wielkości uziarnienia poniżej 0,1 mm, wylot tego urządzenia (9) jest przyłączony poprzez rurociąg podawczy do dozownika nadawy (5) z pyłu kamiennego mieszarki przepływowej (2) w obiegu rurociągu podsadzkowego (1), natomiast wlot tego urządzenia (9) jest podłączony poprzez przenośnik transportowy (10) ze suszarką nadawy (11) do wilgotności poniżej 3% do wylotu zbiornika (8) skały płonnej.

3. Układ do podsadzki i zwalczania zagrożenia pożarowego w wyrobiskach kopalni głębinowej według zastrz. 2, znamienny tym, że ma suszarkę nadawy (11) w przenośniku transportowym (10) zasilaną korzystnie ciepłem odpadowym z silnika gazowego.

4. Materiał podsadzkowy do podsadzki i zwalczania zagrożenia pożarowego w wyrobiskach kopalni głębinowej układem określonym w zastrzeżeniu 1, znamienny tym, że stanowi mieszaninę wodną o zawartości do 70% wody podsadzkowej, zawierającą w tej mieszaninie zmieloną do granulacji poniżej 0,1 mm skałę płonną o wielkości w przedziale od 10 do 80% wagowych, odpady poflotacyjne o wielkości w przedziale od 0 do 20% wagowych oraz odpadowe popioły lotne, zwłaszcza z elektrowni o wielkości w przedziale od 0 do 20% wagowych.