Вентиляционный режим в шахтах с пластами угля, склонного к самовозгоранию.

Эндогенные пожары возникают при наличии угля, склонного к самовозгоранию, достаточного притока в месте его скопления кислорода и условий для накопления тепла, образующегося за счет окисления. Два последних фактора определяются расходом воздуха, поступающего в очистную выработку, и его утечками через трещины, образовавшиеся в целиках угля.

Большое значение для предупреждения эндогенных пожаров имеет выбор вентиляции выемочных участков. Руководство по проектированию дает схемы вентиляции, но на действующих шахтах рекомендации не всегда выполняются, тем более на пластах, уголь которых официально не относят к склонным к самовозгоранию. В частности, это распространяется и на выемочные участки шахт Западного Донбасса. Как известно, прямоточные схемы проветривания выемочных участков создают благоприятные условия для самовозгорания угля. При таких схемах утечки воздуха охватывают большие площади выработанного пространства, не соблюдается требования, согласно которому ширина призабойной части выработанного пространства должна быть минимальной и недостаточной для инкубационного периода самовозгорания угля. Прямоточная схема может быть причиной самовозгорания даже на пластах, не склонных к этому. При прямоточной схеме одна из выработок поддерживается в выработанном пространстве. С точки зрения эффективности проветривания выемочных участков на газовых шахтах более целесообразна схема при выдаче исходящей струи на выработанное пространство. На пластах угля, склонного к самовозгоранию, менее пожароопасна схема при выдаче исходящей струи на массив. Это же относится и к проветриванию с подсвежением исходящей струи.

Вентиляционная выработка имеет обычно меньшую площадь поперечного сечения и находится в худшем состоянии, чем выработка со свежей струей. Поэтому удельное аэродинамическое сопротивление такой выработки больше воздухоподающей, что приводит к распространению утечек через выработанное пространство на большую площадь, чем при выдаче исходящей струи на массив. В случае применения прямоточной схемы на пластах, где существуют опасность самовозгорания угля, необходимо особое внимание обращать на состояние выработок, поддерживаемых в выработанном пространстве. Руководство допускает применение прямоточных схем проветривания при условии надежной герметизации выработанного пространства со стороны выработки с исходящей струей. Прямоточная схема может быть использована при расположении такой выработки с исходящей струей. Прямоточная схема может быть использована при расположении такой выработки в массиве угля.

При возвратноточной схеме вентиляции выемочного участка, прежде всего при сплошной системе разработки, значительное превышение удельного аэродинамического сопротивления вентиляционной выработки приводит к прижатию утечек воздуха через выработанное пространство к призабойному, к уменьшению площади выработанного пространства, омываемой утечками. Тогда следует лучше изолировать выработанные пространства по мере подвигания очистного забоя.

При спаренных лавах возможны три варианта схемы проветривания: с выдачей исходящей струи по сборному штреку; с выдачей исходящей струи по бортовым штрекам; при последовательном проветривании трех лав. Для спаренных лав, как и для одинарных, схема вентиляции на пожароопасных пластах с расположением выработки с исходящей струей в выработанном пространстве менее желательна, чем с расположением в массиве угля. Если все выработки выемочного участка находятся в массиве угля, то следует считать более целесообразной схему с выдачей исходящей струи по бортовым штрекам.

При выдаче исходящей струи по сборному штреку очаг самовозгорания обычно возникает в выработанном пространстве, т.е.в месте, прилегающем к внутренней границе между двумя отработанными столбами. Это затрудняет проведение работ по профилактике самовозгорания угля и по ликвидации эндогенного пожара. В данном случае очень сложно управлять утечками воздуха через выработанное пространство, поскольку они зависят от двух смежных воздушных потоков, омывающих смежные лавы. Утечками воздуха через выработанное пространство в месте возникновения пожара изменяются вследствие непостоянств аэродинамических сопротивлений двух призабойных пространств и прилегающих выработок из-за транспортных и других операций на них, а также вследствие подвигания очистных забоев. Изменение сопротивлений других лав может происходить как поочередно, так и одновременно.

При изменении аэродинамических сопротивлений призабойных пространств утечки через выработанное пространство могут изменяться не только по величине, но и по направлению. Особенно неблагоприятное является последовательное проветривание двух лав. При этом значительно возрастает перепад давлений между свежей и сходящей струями, а следовательно, и утечки воздуха через общее для двух лав выработанное пространство. По такой же причине возрастают утечки воздуха и при увеличении длины одинарной лавы, когда вероятность пожара в выработанном пространстве повышается. Удлинение лавы обычно приводит к уменьшению скорости ее подвигания, что также создает условия для самовозгорания углей. Важное значение для предупреждения самовозгорания угля при спаренных лавах имеет их опережение. При большом опережении одной из лав может существенно уменьшиться инкубационный период по отношению к отстающей. Утечки воздуха через выработанное пространство опережающей лавы дополняются утечками, определяемыми вентиляцией двух лав, а затем утечками и отстающей лавы. При таком положении возрастает опасность возникновения эндогенного пожара и при исходящих струях по бортовым штрекам. В Донецком бассейне для повышения эффективности проветривания шахт применяются вентиляционные скважины, буримые с поверхности. Использование их в качестве воздухоподающих в ряде случаев затруднено в связи с расположением за пределами промплощадки и необходимости размещения в этих местах калориферов. Обычно на поверхности у скважин устанавливаются вентиляторы.

К изменению расходов воздуха на выемочных участках может приводить открывание вентиляционных дверей с окнами, используемыми для регылирования распределения воздуха. Поэтому целесообразно одинарные двери заменить шлюзами с вентиляционными окнами в каждой двери. Для сохранения эффективного проветривания требуется обеспечить заданный расход воздуха в очистных и тупиковых выработках, в выработках, примыкающих к выработанным пространствам. Для предупреждения возникновения эндогенных пожаров недопустимо пульсирующее движение воздуха через выработанное пространство и трещины в целиках между выработками. От устойчивости движения воздуха зависит интенсивность поступления кислорода к очагу самовозгорания в период низкотемпературного окисления и процесс накопления тепла в период самонагревания. В зависимости от места самонагревания возможны два варианта управления устойчивостью движения воздуха. Для выработанного пространства невозможно создать режим движения воздуха, нарушающий процесс накопления тепла по всей площади выработанного пространства, так как движение воздуха через выработанное пространство неравномерно по площади и всегда сохраняются места, где условия накопления тепла при любом режиме утечек нарушаться не будут. Создание вентиляционного режима, нарушающего условия накопления тепла, возможно при просачивании воздуха по трещинам через целики угля. Следует определить количество утечек через трещины, при котором накопления тепла не будет, и обеспечить увеличение прососа до такого значения. Поскольку трещины имеют разные размеры и аэродинамические сопротивления, то не всегда можно создать требуемую величину прососа. Трещины, для которых не будет обеспечен необходимый просос воздуха, подлежат тампонированию. Однако, вероятно, целесообразно тампонировать не выборочно, а все трещины, т. е.вести обработку целика по всей площади.

ВЫВОДЫ: Доказано, что в случае оставления пачек угля в почве, прямоточного проветривания выемочного участка м наличия геологического нарушения в шахтах Западного Донбасса возникают условия для развития эндогенного пожара. На пластах, склонных к самовозгоранию, необходимо повышать устойчивость движения воздуха. Изменение ее по путям утечек в выработанном пространстве не исключает возможности накопления тепла в отдельных местах, поэтому увеличение неустойчивости не может использоваться для предупреждения эндогенных пожаров в выработанном пространстве. Установлено, что при целиках между выработками с однонаправленным движением воздуха самовозгоранию способствуют диагональное направление утечек воздуха по трещинам. Для пластов, склонных к самовозгоранию, необходимо обращать внимание на соотношение удельного аэродинамического сопротивления воздухоподающей и воздуховыдающей выработок. При прямоточной схеме проветривания очистного забоя помимо тщательной изоляции выработанного пространства, нужно, чтобы удельное аэродинамическое сопротивление воздухоподающей выработки было минимальным. При этом особенно важно контролировать состояние выработки, не допуская ее загромождения, пережатия и т.п. При возвратноточной схеме проветривания очистного забоя превышение удельного аэродинамического сопротивления воздухоподающей выработки вызывает прижатие воздушных потоков к забою, уменьшение площади выработанного пространства, омываемого утечками, снижение вероятности самовозгорания в нем угля.