В.В. Егошин Разработка пожароопасных месторождений

1

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

1.1. Цель преподавания дисциплины

Цель изучения дисциплины "Разработка пожароопасных месторождений" – получение студентами знаний об общих понятиях и положениях проблемы самовозгорания угля и руд при подземной разработке месторождений, пожароопасных параметрах вскрытия, подготовки и отработки пластов угля и рудных тел, склонных к самовозгоранию, вопросах пожаробезопасных режимов проветривания шахт, профилактических мерах предупреждения самовозгорания, методах контроля за эндогенной пожаробезопасностью при ведении горных работ, методах подавления очагов самовозгорания, тушения эндогенных пожаров и ведения горных работ в контурах потушенных пожаров.

Данная дисциплина является одной из важных дисциплин, формирующих профиль подготовки дипломированного специалиста по специальности 090200 –"Подземная разработка месторождений полезных ископаемых".

1.2. Задачи изучения дисциплины

Задачами изучения дисциплины являются:

-овладение специальной терминологией и комплексом понятий, формирующих область и направления деятельности специалиста в условиях подземной разработки угля и руд, склонных к самовозгоранию;

-освоение специальных принципов вскрытия и подготовки шахтных и выемочных полей и порядка отработки пластов угля и тел руды, склонных к самовозгоранию;

-освоение принципов пожаробезопасных параметров подземной технологии разработки угля и руд, склонных к самовозгоранию;

-освоение пожаробезопасных режимов проветривания шахт и принципов осуществления профилактических мер предупреждения самовозгорания;

-овладение комплексом понятий и положений, составляющих процесс контроля за эндогенной пожароопасностью при подземном ведении горных работ;

2

- овладение комплексом понятий и положений и работ, направленных на подавление очагов самовозгорания и ведения горных работ в контурах потушенных пожаров.

Изучение дисциплины базируется на основании знаний отдельных дисциплин естественного и общетехнического циклов. Основными из них являются: высшая математика, физика, химия, геология, начертательная геометрия, основы горного дела, экология, обеспечение жизнедеятельности, технология разработки угольных месторождений, месторождений руд, вскрытие и подготовка месторождений.

2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1. Наименование тем, их содержание и объем лекционных занятий

Тема 1. Общие понятия и положения (1 час)

Цель и задачи учебной дисциплины, ее связь со смежными дисциплинами. Склонность угля к самовозгоранию, порядок определения. Эндогенная пожароопасность выемочного поля. Самонагревание и самовозгорание угля. Эндогенный пожар, его признаки, фоновое (нормальное) содержание окиси углерода, водорода, предельных и непредельных углеводородов. Фон индикаторных газов. Контур эндогенного пожара, рецидив пожара. Основные документы, регламентирующие ведение горных работ с соблюдением мер по обеспечению эндогенной пожаробезопасности.

Тема 2. Вскрытие и подготовка шахтных полей, горизонтов, крыльев, свит пластов и выемочных полей (1 час)

Расположение основных воздухоподающих выработок. Формирование самостоятельных вентиляционных горизонтов. Проведение групповых квершлагов. Двухсторонний и односторонний порядок отработки выемочных полей.

Тема 3. Пожаробезопасные параметры схем вскрытия и подготовки выемочных полей крутых и крутонаклонных пластов (1 час)

Параметры выемочных полей и блоков при отработке пластов системами с обрушением. Щитовая система. Комбинированная система с

3

гибким перекрытием (КГП). Нетиповые системы разработки. Системы разработки с гидравлической закладкой. Пожаробезопасные параметры схем вскрытия и подготовки выемочных полей пологих и наклонных пластов. Параметры межучастковых, межблоковых и межгоризонтных целиков. Порядок подготовки выемочных полей и последовательность отработки запасов в них. Вскрытие, подготовка и отработка свит крутых и крутонаклонных пластов с учетом их сближенности.

Тема 4. Пожаробезопасные параметры (2 часа)

Общие требования к параметрам технологии. Параметры технологии на пологих и наклонных пластах. Параметры технологии на крутых пластах при применении различных систем разработки (ЩО, КГП, ПШО, КОС). Особенности технологии при отработке синклинальных и антисинклинальных складок.

Тема 5. Пожаробезопасные режимы проветривания (1 час)

Общие требования к параметрам. Действующий напор. Количество воздуха и схемы проветривания. Контроль за утечками воздуха в выработанное пространство.

Тема 6. Профилактические меры предупреждения самовозгорания (1 час)

Условия применения профилактических мер. Применение пен и вспененных суспензий. Общие сведения о пенах и вспененных суспензиях. Схемы профилактики, локализации и тушения эндогенных пожаров пенами и вспененными суспензиями. Оборудование для хранения, транспортирования и газификации жидкого азота. Применение антипирогенов. Применение гелеобразующих составов. Применение высоконапорных струй воды при гидродобыче угля. Изоляция выработанного пространства от действующих выработок. Изоляция горных выработок от земной поверхности. Заиловочные работы.

Тема 7. Контроль за эндогенной пожароопасностью при ведении горных работ (1 час)

Контроль за газовым составом рудничной атмосферы. Контроль за влагосодержанием и температурой воздуха. Контроль за температурой воды в действующих и прилегающих к ним ранее изолированных выемочных полях. Контроль за содержанием окиси углерода. Места на-

4

блюдений. Наблюдения за работниками шахт и силами ВГСЧ. Контроль за составом и температурой атмосферы отработанного и изолированного пространства. Дистанционный контроль. Анализ данных контроля.

Тема 8. Подавление очагов самонагревания угля (1 час) Обнаружение начальных признаков. Меры по подавлению очага.

Работы и силы по подавлению очагов самовозгорания. Критерии эффективности принимаемых мер.

Тема 9. Тушение эндогенных пожаров Изоляция эндогенных пожаров. Активные методы тушения.

Оформление эндогенных пожаров. Рецидив пожара. Тушение пожаров. Проект тушения пожара. Контроль за тушением пожара. Критерии оценки состояния эндогенного пожара. Списание пожаров. Разведка пожара, донесение.

Тема 10. Ведение горных работ в контуре потушенного пожара (1 час)

Обследование горных выработок в контуре списанного пожара, дополнительные меры к паспорту ведения горных работ, структура дополнительных мер.

Тема 11. Способность руд к самовозгоранию Руды, склонные к самовозгоранию. Особенности разработки руд,

склонных к самовозгоранию. Системы разработки руд, склонных к самовозгоранию, меры предупреждения самовозгорания, борьба с самовозгоранием, подавление очагов и тушение эндогенных пожаров.

2.2. Практическое занятие

Подготовка выемочных полей и последовательность отработки их запасов

Цель занятия – ознакомление с понятиями и терминами: выемочное поле, порядок подготовки выемочного поля, блок выемочного поля, параметры блока, системы разработки; межгоризонтальные, межблоковые и межучастковые целики, их параметры и назначение.

5

Средства обучения: материалы лекций, учебная литература, отраслевые и региональные нормативные документы.

Содержание занятия:

-изучение терминологии, основных понятий по теме, методики выполнения задания;

-определение параметров выемочного поля, блока, целиков, технологии отработки пласта, ее параметров, построение (эскизов) выемочного поля с сохранением требуемых пропорций.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПОДГОТОВКЕ ВЫЕМОЧНЫХ ПОЛЕЙ

Параметры выемочных полей и блоков при отработке пластов системами с обрушением

Щитовая система

Отработку пластов щитовой системой рекомендуется производить односторонними выемочными полями, вскрываемыми промежуточными квершлагами с полевых штреков, располагаемых в воздухонепроницаемой зоне лежачего бока пластов, в соответствии со схемой вскрытия и раскройки шахтного поля. Выемочные поля пластов должны отрабатываться в направлении на передние квершлаги с движением очистных работ в сторону неотработанного массива шахтного поля [3] .

Длина выемочного поля выбирается в пределах 300-600 м. Выемочные поля на пластах, уголь которых склонен к самовозго-

ранию, разделяются на блоки шириной 150-200 м и с оставлением между ними непрорезаемых целиков шириной 6-8 м.

Подготовка пластов мощностью до 6 м осуществляется путем проведения по каждому пласту транспортного и вентиляционного штреков на длину поля (рис. 1).

Подготовку особосклонных к самовозгоранию пластов угля мощностью более 6 м следует осуществлять по полевой схеме с разделением выемочного поля на изолированные блоки длиной 100-150 м с проведением откаточного и вентиляционного штреков в породах лежачего бока на расстоянии 10-18 м от пласта. Полевой штрек на откаточном горизонте в последнем блоке может проводиться за блоковый квершлаг с соединением его с конвейерным штреком ортом или скважиной. Ме-

0

Рис.1. Схема подготовки выемочных полей пластов угля склонного к самовозгоранию мощностью до 6 м

1

Рис.2. Схема подготовки пластов угля склонного к самовозгоранию мощностью более 6 м

8

жду выемочными блоками оставляются неразрезаемыми целики угля шириной 6-8 м (рис. 2).

Для обеспечения обособленного выпуска исходящей струи из выработок подготавливаемого пласта между остаточным и вентиляционным штреками у целика над квершлагом проводится скат по породе с двумя отделениями. Допускается проведение ската по углю. После проведения ската проходятся откаточный и вентиляционный штреки. Далее на ближней границе выемочного блока проводятся спаренные печи или скат (при полевой подготовке – полевой скат и печь по углю), с которых посередине этажа проводится промежуточный штрек (а внизу – конвейерный) на длину выемочного блока. Затем в верхнем и нижнем подэтажах бурятся скважины и проходятся печи в первом щитовом столбе. Конвейерный штрек может проводиться как на 4-5- м выше откаточного штрека, так и вместо него.

При скреперной доставке угля подготовка щитового столба к очистной выемке осуществляется путем проведения двух фланговых печей.

Комбинированная система с гибким перекрытием (КГП)

Вскрытие и подготовка выемочных полей пластов угля, склонного к возгоранию, производятся с разделением на блоки по полевой схеме с проведением полевых штреков в породах лежачего бока вскрываемого пласта [4] .

Вскрытие блоков выемочного поля производится блоковыми квершлагами, которые на откаточном горизонте могут проходиться как с закруглениями на пласт, так и без закруглений. Во втором случае они оборудуются конвейерами, а почва квершлага закладывается на 1-1,5 м выше почвы откаточного штрека для удобной погрузки с конвейера в вагон.

С блоковых квершлагов по пласту у кровли и почвы проходятся конвейерные штреки на длину блока.

На вентиляционном горизонте с полевого штрека блоковый квершлаг проходится с закруглением на пласт для образования единой системы рельсового транспорта. Вентиляционный штрек проходится у почвы пласта, при мощности пласта более 10 м дополнительно проходится второй вентиляционный штрек у кровли пласта.

На границе блока с квершлагом в 6-8 м от пласта по породе проходится блоковый скат, который сбивается через 6-10 м горизонталь-

9

ными ортами с последней углепускной печью. Между блоками оставляется непрорезаемый выработками целик шириной 6-8 м.

Блоковый скат может проводиться и по углю.

Размеры выемочного поля по простиранию при полевой и групповой схемах подготовки принимаются до 600 м с разделением на блоки. После обработки блок изолируется в породных выработках двойными перемычками.

Подготовка выемочных полей состоит из раздельной подготовки монтажного слоя и угольного массива под гибким перекрытием.

Длина блока по простиранию выбирается с учетом мощности и угла падения пласта, а также времени отработки запасов его, обеспечивающей завершение очистных работ в выемочном блоке в течение 12 месяцев с начала выемки монтажного слоя. Минимальная длина блока принимается в пределах 60-70 м.

Нетиповые системы разработки

Разработка пластов нетиповыми системами производится, как правило, односторонними выемочными полями на всю высоту этажа непрорезаемых межучастковых целиков шириной 8-10 м и на передние квершлаги в сторону неотработанного массива. В зависимости от мощности и горно-геологических условий залегания пласта применяются пластовая, групповая или полевая схемы подготовки [5].

Подготовка выемочных полей пластов мощностью до 6 м производится проведением откаточного и вентиляционного штреков у лежащего бока. На пластах угля, склонного к самовозгоранию, выемочные поля делятся на блоки длиной 100-150 м с целиками между ними шириной 6-8 м.

Подготовка особосклонных к самовозгоранию пластов угля мощностью более 6 м осуществляется по полевой схеме с разделением поля блоковыми квершлагами на блоки длиной 100-150 м с проведением полевых откаточного и вентиляционного штреков в породах лежачего бока на расстоянии 10-18 м от пласта. Между выемочными блоками оставляются непрорезаемые целики угля шириной 6-8 м. На границе блока проводится блоковый скат с квершлага в 6-8 м от пласта по породе, который сбивается через 8 м ортами с углепускной печью. Допускается проведение ската по углю.