PL233695B1 - Sposob identyfikacji zagrozenia wystapienia pozaru endogenicznego w zrobach sciany zawalowej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób identyfikacji zagrożenia wystąpienia pożaru endogenicznego w zrobach ściany zawałowej.

Zagrożenie pożarami endogenicznymi należy do jednych z najczęściej występujących zagrożeń naturalnych w kopalniach węgla kamiennego. Zagrożenie to występuje także w zwałowiskach węglowychutoru i na hałdach kopalnianych.

Określenie skłonności węgla do samozapłonu polega na wyznaczeniu dwóch wskaźników samozapalności węgla (wskaźnik samozapalności Sz^a oraz grupowy wskaźnik samozapalności Szi^a) oraz energii aktywacji (A). Wartości tych wskaźników wyznacza się w trakcie badań laboratoryjnych i na tej podstawie zalicza się pokłady węglowe do jednej z pięciu grup skłonności do samozapłonu.

W metodzie tej wystąpienie pożaru endogenicznego określa się na podstawie rejestracji zwiększonego stężenia tlenku węgla w strumieniu powietrza wypływającego z wyrobiska ścianowego. Przyjmuje się, że stężenie tlenku węgla na stacji pomiarowej w przepływowym prądzie powietrza wypływającym ze ściany powyżej 26 ppm świadczy o wystąpieniu pożaru endogenicznego w zrobach zawałowych.

Wykorzystanie tego sposobu, dla przyjętego kryterium stężenia tlenku węgla, umożliwia tylko stwierdzenie czy doszło lub nie do powstania pożaru endogenicznego. Ten „zero-jedynkowy” system kontroli uniemożliwia wykrycie początkowego etapu powstawania pożaru endogenicznego, a przez to zastosowanie mniej kosztownych i bardziej skutecznych metod jego zwalczania.

W celu wcześniejszego wykrycia pożaru endogenicznego, poprzez rejestrację skutków procesów fizyczno-chemicznych bezpośrednio go poprzedzających, a co za tym idzie stworzenia możliwości zastosowania skuteczniejszych metod jego zwalczania, proponuje się nowy sposób identyfikacji zagrożenia wystąpieniem pożaru endogenicznego w zrobach ściany zawałowej. Sposób ten bazuje na znajomości przebiegu procesu powstawania i rozwijania się pożaru endogenicznego. Otóż, aby doszło do powstania pożaru endogenicznego konieczne jest spełnienie kilku warunków. Najważniejsze spośród nich to: obecność węgla w zrobach ścian zawałowych lub odsłoniętych na skutek eksploatacji powierzchniach spągu i ociosu w części zawałowej, prędkość powietrza przepływającego przez zroby mieszcząca się w granicach od 0,0015 m/s do 0,02 m/s oraz zawartość tlenu, która powinna wynosić nie mniej niż 8%.

Sam proces powstawania pożaru endogenicznego jest jednak dość złożony i w zależności od warunków panujących w zrobach może być znacznie rozciągnięty w czasie, czego dowodzą liczne jego badania.

Bardzo istotną częścią tego procesu, która stanowi podstawę proponowanego rozwiązania jest tzw. samozagrzewanie się węgla w wyniku szeregu procesów chemicznych zachodzących w nim przy spełnieniu ww. warunków.

Proces ten, obejmujący fazę inkubacji, zaparowania oraz przejściową powoduje, iż następuje istotny wzrost temperatury węgla. Po osiągnięciu temperatury ok. 80°C (tzw. temperatura krytyczna) rozpoczyna się proces intensywnego utleniania węgla skutkujący wydzielaniem się tlenku węgla. Przyjmuje się, iż samozapłon węgla i początek pożaru endogenicznego następuje w temperaturze ok. 300°C przy znacznych ilościach wydzielającego się tlenku węgla.

Można więc przyjąć, iż rejestrowane obecnie wartości krytyczne stężenia tlenku węgla w wyrobisku nadścianowym informują nas o już występującym pożarze endogenicznym, którego intensywność w zależności od własności skał tworzących zroby może być bardzo różna.

Sposób identyfikacji zagrożenia wystąpienia pożaru endogenicznego w zrobach ściany zawałowej według wynalazku polega na tym, że dokonuje się pomiaru temperatury oraz stężenia tlenku węgla wzdłuż zrobów zawałowych ściany eksploatacyjnej od strony chodnika nadścianowego w rurociągu zbudowanym z odcinków rur z otworami pomiarowymi i przepustnicami, umieszczonym w zrobach zawałowych od strony chodnika nadścianowego.

Korzystne rozwiązanie sposobu według wynalazku polega na tym, że czujniki do pomiaru temperatury i tlenku węgla wprowadza się do rurociągu przy pomocy żerdzi stalowych i dokonuje pomiaru w bezpośrednim sąsiedztwie otworów pomiarowych w poszczególnych odcinkach rurociągu w określonym czasie.

Korzystne rozwiązanie sposobu według wynalazku polega na tym, że czujniki do pomiaru temperatury i tlenku węgla wprowadza się do rurociągu w momencie montażu kolejnego nowego jego odcinka i pozostawia w rurociągu w sąsiedztwie otworów pomiarowych, a następnie przemieszcza się

PL 233 695 B1 je wraz z postępem eksploatacji przy pomocy liny, tak, aby przy pomiarze znajdowały się w wyznaczonej strefie zagrożenia pożarem endogenicznym, przy czym czujniki zamontowane są na stałe w rurociągu.

Proponowane rozwiązanie umożliwia, poprzez pomiar temperatury oraz stężenia tlenku węgla bezpośrednio w zawale wcześniejsze wykrycie ich podwyższonych wartości, co powinno świadczyć o rozpoczęciu się procesów bezpośrednio poprzedzających powstanie pożaru endogenicznego.

Wartościami granicznymi, osiągnięcie których powinno stanowić wystarczającą informację o identyfikacji zagrożenia pożarem endogenicznym, było przekroczenie temperatury pierwotnej masywu skalnego o 10% oraz wystąpienie w badanym powietrzu przyrostu stężenia tlenku węgla o wartość 5 ppm, o ile takie stężenie tlenku węgla nie jest związane ze stosowaniem dopuszczalnych procesów technologicznych (urabiania calizny, roboty strzałowe).

Pomiary temperatury oraz stężenia tlenku węgla wykonuje się wzdłuż zrobów zawałowych ściany eksploatacyjnej od strony chodnika nadścianowego w rurociągu zbudowanym z odcinków rur z otworami pomiarowymi i przepustnicami, umieszczonymi w zawale od strony chodnika nadścianowego. Odcinki rur z otworami pomiarowymi i przepustnicami są domontowywane do rurociągu wraz z postępem eksploatacji co umożliwia dokonywanie pomiarów wraz z postępem eksploatacji.

Pomiar temperatury i stężenia tlenku węgla może odbywać się w sposób dyskretny lub ciągły przy pomocy czujników zamontowanych na stałe w rurociągu lub wprowadzanych tam czasowo w celu dokonania pomiaru.

Sam pomiar polega na umieszczeniu czujników temperatury i stężenia tlenku węgla w danym odcinku rurociągu korzystnie w pobliży otworu pomiarowego i dokonaniu odczytu. Porównanie odczytanych wartości z wartościami wyjściowymi (przyjętymi jako bazowe) oraz określenie ich zmienności pozwala dokonać identyfikacji stanu zagrożenia wystąpieniem pożaru endogenicznego w zrobach.

W przypadku wykonywania pomiarów w określonym czasie czujniki temperatury i tlenku węgla wprowadza się do rurociągu przy pomocy żerdzi stalowych i dokonuje pomiaru w bezpośrednim sąsiedztwie otworów pomiarowych w poszczególnych odcinkach rurociągu.

W przypadku pomiarów czujnikami temperatury i tlenku węgla znajdującymi się na stałe w rurociągu, zamocowane one są do liny i przemieszczane tak, aby znajdowały się w odpowiedniej strefie zagrożenia pożarem endogenicznym.

Wyznaczenie strefy zagrożonej wystąpieniem pożaru endogenicznego dla określonych zrobów zawałowych przeprowadza się z wykorzystaniem metod numerycznych w oparciu o parametry wentylacyjne danego rejonu oraz warunki górniczo-geologiczne.

Pomiary należy wykonywać przynajmniej raz na dwie doby, a w przypadku przekroczenia wartości granicznych raz na dobę.

Przedstawiony sposób identyfikacji zagrożenia wystąpienia pożaru endogenicznego w zrobach ściany zawałowej jest rozwiązaniem prostym, nie wymagającym zbyt dużych inwestycji, umożliwiającym praktycznie ciągłą kontrolę tego stanu oraz szybkie wykrywanie zaburzeń związanych ze wzrostem temperatury w zrobach i stężenia tlenku węgla, a w dalszej kolejności skuteczniejsze i mniej kosztowne działania związane z ograniczeniem tego typu zagrożenia.

Przedmiot wynalazku został objaśniony na rysunku, który przedstawia schemat układu wykorzystywanego do identyfikacji zagrożenia wystąpieniem pożaru endogenicznego w zrobach ściany zawałowej.

Sposób identyfikacji zagrożenia wystąpienia pożaru endogenicznego w zrobach ściany zawałowej, polega na tym, że dokonuje się pomiaru temperatury oraz stężenia tlenku węgla wzdłuż zrobów zawałowych (11) ściany eksploatacyjnej (9) od strony chodnika nadścianowego (10) w rurociągu (1) zbudowanym z odcinków rur (12) z otworami pomiarowymi (2) i przepustnicami (3), umieszczonym w zrobach zawałowych (11) od strony chodnika nadścianowego (10).

W celu dokonania pomiaru w określonym czasie czujniki do pomiaru temperatury (5) i tlenku węgla (6) wprowadza się do rurociągu (1) przy pomocy żerdzi stalowych (7) i dokonuje pomiaru w bezpośrednim sąsiedztwie otworów pomiarowych (2) w poszczególnych odcinkach rurociągu (1). Po wykonaniu pomiarów czujniki wyciąga się z rurociągu.

Czujniki do pomiaru temperatury (5) i tlenku węgla (6) mogą być także na stałe pozostawione w rurociągu (1), w momencie montażu kolejnego nowego jego odcinka (13) w sąsiedztwie otworów pomiarowych (2), a następnie przemieszczane wraz z postępem eksploatacji przy pomocy liny (14), tak, aby przy pomiarze znajdowały się w wyznaczonej strefie (8) zagrożenia pożarem endogenicznym.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób identyfikacji zagrożenia wystąpienia pożaru endogenicznego w zrobach ściany zawałowej polega na dokonywaniu pomiaru temperatury oraz stężenia tlenku węgla w zrobach ścian zawałowych od strony chodnika nadścianowego w rurociągu z nawierconymi otworami, znamienny tym, że dokonuje się pomiaru temperatury oraz stężenia tlenku węgla wzdłuż zrobów zawałowych (11) ściany eksploatacyjnej (9) od strony chodnika nadścianowego (10) w rurociągu (1) zbudowanym z odcinków rur (12) z otworami pomiarowymi (2) i przepustnicami (3), umieszczonym w zrobach zawałowych (11) od strony chodnika nadścianowego (10).
2. 2. Sposób identyfikacji zagrożenia według zastrz. 1, znamienny tym, że czujniki do pomiaru temperatury (5) i tlenku węgla (6) wprowadza się do rurociągu (1) przy pomocy żerdzi stalowych (7) i dokonuje pomiaru w bezpośrednim sąsiedztwie otworów pomiarowych (2) w poszczególnych odcinkach rurociągu (1) w określonym czasie.
3. 3. Sposób identyfikacji zagrożenia według zastrz. 1, znamienny tym, że czujniki do pomiaru temperatury (5) i tlenku węgla (6) wprowadza się do rurociągu (D w momencie montażu kolejnego nowego jego odcinka (13) i pozostawia w rurociągu (1) w sąsiedztwie otworów pomiarowych (2), a następnie przemieszcza się je wraz z postępem eksploatacji przy pomocy liny (14), tak, aby przy pomiarze znajdowały się w wyznaczonej strefie (8) zagrożenia pożarem endogenicznym, przy czym czujniki zamontowane są na stałe w rurociągu.