RU2011845C1

RU2011845C1 - Method of detection and location of underground fires

Info

Publication number: RU2011845C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Портола; А.А. Гуттер; В.И. Лагутин
Original assignee: Российский научно-исследовательский институт горноспасательного дела
Priority date: 1991-07-09
Filing date: 1991-07-09
Publication date: 1994-04-30

Abstract

FIELD: control of underground fires. SUBSTANCE: holes are drilled from surface and are isolated from surface. Reduced gas pressure is created in holes, gas is sampled from holes to determine concentration of indicator gases after recovery of pressure. Pressure of gas in holes should have smaller values than pressure of gas in area of fire. Pumping of gas from holes is repeated till indicator gases will be detected in it. In this case day surface bordering on holes or side surface of holes is covered with layer of airtight material. EFFECT: reduced time and enhanced efficiency of underground fire control. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для борьбы с подземными пожарами. The invention relates to the mining industry and can be used to combat underground fires.

Известен способ обнаружения и локации очагов подземных пожаров, включающий бурение скважины, изоляцию пожарных участков и измерение депрессии естественной и тепловой тяги, по данным которой строят изобары, а центр пожара определяют по максимальной суммарной депрессии [1] . A known method of detecting and locating foci of underground fires, including drilling a well, isolating fire sites and measuring depression of natural and heat traction, according to which isobars are built, and the center of the fire is determined by the maximum total depression [1].

Недостатком способа является большая трудоемкость и опасность скопления токсичных и горючих газов при остановке вентилятора. The disadvantage of this method is the high complexity and the risk of accumulation of toxic and combustible gases when the fan stops.

Известен также способ обнаружения и локации очагов подземных пожаров, включающий бурение шпуров на поверхности и отбор в них проб газа для определения концентрации индикаторных газов выше фонового значения и нахождения очага под точкой с максимальным содержанием индикаторного газа [2] . There is also a method of detecting and locating foci of underground fires, including drilling holes on the surface and taking gas samples in them to determine the concentration of indicator gases above the background value and locating the source below the point with the maximum content of indicator gas [2].

Недостатком данного способа является низкая эффективность при обнаружении и локации очагов подземных пожаров, располагающихся в области с пониженным давлением газа по сравнению с атмосферным на поверхности, и длительность формирования газовой аномалии в приповерхностном слое. The disadvantage of this method is the low efficiency in detecting and locating foci of underground fires located in an area with lower gas pressure compared to atmospheric on the surface, and the duration of the formation of a gas anomaly in the surface layer.

Целью изобретения является повышение эффективности, обнаружения и локации очагов, располагаемых в зоне пониженного давления газа. The aim of the invention is to increase the efficiency, detection and location of foci located in the zone of low gas pressure.

Цель достигается тем, что согласно способу обнаружения и локации очагов подземных пожаров, включающему бурение шпуров на поверхности, отбор в них проб газа для определения концентрации индикаторных газов выше фонового значения и нахождение очага под точкой с максимальным содержанием индикаторного газа, шпуры изолируют от поверхности и создают в них пониженное давление газа, а отбор проб газа из шпуров для определения концентрации индикаторных газов осуществляют после восстановления давления, причем давление газа в шпурах создают ниже значения давления газа в области очага пожара, а откачку газа из шпуров повторяют до появления в них индикаторных газов, при этом покрывают слоем воздухонепроницаемого материала дневную поверхность, прилегающую к шпурам, или боковую поверх- ность шпуров. The goal is achieved by the fact that according to the method for detecting and locating foci of underground fires, including drilling holes on the surface, taking gas samples in them to determine the concentration of indicator gases above the background value and locating the source below the point with the maximum content of indicator gas, the holes are isolated from the surface and created they have a reduced gas pressure, and gas sampling from the holes for determining the concentration of indicator gases is carried out after the pressure is restored, and the gas pressure in the holes is created lower values of gas pressure in the area of the fire source, and gas evacuation from the holes is repeated until indicator gases appear in them, while covering the surface adjacent to the holes or the side surface of the holes with a layer of airtight material.

Существенными отличиями предлагаемого способа являются: предварительное понижение давления газа в шпурах и отбор проб газа для определения концентрации индикаторного газа после восстановления давления; понижение давления газа в шпурах ниже значения давления газа в области очага пожара; повторение операции откачки газа из шпуров до появления в них индикаторных газов; изоляция дневной поверх- ности, прилегающей к шпуру, или боковой поверхности шпуров слоем воздухонепроницаемого материала. Significant differences of the proposed method are: preliminary lowering the gas pressure in the holes and sampling gas to determine the concentration of the indicator gas after pressure recovery; lowering the gas pressure in the borehole below the gas pressure in the area of the fire source; repeating the operation of pumping gas from the holes until indicator gases appear in them; insulation of the surface adjacent to the hole or the side surface of the holes with a layer of airtight material.

Проведенное математическое моделирование и шахтные исследования показали, что индикаторные газы из очага пожара могут не достигать поверхности в случае пониженного давления газа в области очага по сравнению с атмосферным давлением на поверхности. Этот случай, реализуемый обычно при всасывающем способе проветривания, приводит к образованию конвективных потоков, направленных от поверх- ности к очагу и препятствующих выносу индикаторных газов к поверхности. Образование аномалий индикаторных газов на поверхности возможно в этом случае только при высокой температуре очага, когда образуются потоки воздуха, обусловленные тепловой депрессией. The mathematical modeling and mine research showed that the indicator gases from the fire source may not reach the surface in the case of reduced gas pressure in the fire area compared to atmospheric pressure on the surface. This case, which is usually realized with the suction ventilation method, leads to the formation of convective flows directed from the surface to the focus and preventing the indicator gases from being carried to the surface. The formation of anomalies of indicator gases on the surface is possible in this case only at a high focus temperature, when air flows due to thermal depression are formed.

При небольших избыточных давлениях газа в области очага время движения индикаторных газов к поверхности значительно возрастает и в этих случаях не удается обнаружить и определить местонахождения очагов на ранних стадиях развития. With small excess gas pressures in the focal area, the time of tracer gas movement to the surface increases significantly, and in these cases it is not possible to detect and locate the foci in the early stages of development.

Для увеличения скорости движения индикаторных газов к поверхности целесообразно понижать давление воздуха в шпурах, что приведет к интенсивному притоку газа в них из окружающего горного массива, в том числе из нижних слоев пород, где находятся индикаторные газы. Таким образом, понижение давления в шпурах с одновременной их изоляцией от поверхности позволит обнаружить и определить местонахождение очагов, которое в обычных условиях зафиксировать не удается. Кроме того, применение данного способа позволит сократить время движения индикаторных газов и в благоприятных условиях, что способствует более раннему обнаружению и локации очагов. To increase the speed of movement of indicator gases to the surface, it is advisable to lower the air pressure in the holes, which will lead to an intensive gas influx into them from the surrounding mountain massif, including from the lower layers of rocks where the indicator gases are located. Thus, a decrease in pressure in the boreholes with their simultaneous isolation from the surface will make it possible to detect and locate the foci, which under normal conditions cannot be fixed. In addition, the use of this method will reduce the time of movement of indicator gases and in favorable conditions, which contributes to the earlier detection and location of foci.

С целью сокращения времени движения индикаторных газов к шпуру следует понизить давление газа в шпурах до значения, меньшего, чем давление газа в области очага. В этом случае возникают конвективные потоки от очага к шпурам, переносящие индикаторные газы. Учитывая, что разовой откачки газа из шпуров может быть недостаточно для появления в них индикаторных газов, целесообразно повторять откачку до выхода этих газов в шпуры. In order to reduce the time of movement of the indicator gases to the hole, the gas pressure in the holes should be reduced to a value less than the gas pressure in the area of the source. In this case, convective flows from the source to the holes occur, carrying indicator gases. Given that a single pumping of gas from the holes may not be enough for indicator gases to appear in them, it is advisable to repeat pumping until these gases exit the holes.

Для того, чтобы сформировать направление притока газа в шпур из слоев нижележащих горных пород, следует изолировать поверхность, прилегающую к шпуру или боковую поверхность шпура. Для этой цели может быть использована обсадка шпуров трубами. В этом случае приток газа в шпур осуществляется только через дно шпура. Покрытие дневной поверхности, прилегающей к шпуру, может быть произведено влажной глиной, твердеющими цементными составами, пленками и т. д. In order to form the direction of gas inflow into the hole from the layers of underlying rocks, it is necessary to isolate the surface adjacent to the hole or the side surface of the hole. Pipe casing can be used for this purpose. In this case, the flow of gas into the hole is carried out only through the bottom of the hole. The surface of the surface adjacent to the borehole can be coated with wet clay, hardening cement compounds, films, etc.

На чертеже показана технологическая схема осуществления предложенного способа. The drawing shows a flow chart of the implementation of the proposed method.

Схема включает выработанное пространство 1 с очагом 2 пожара и образующим вокруг него облаком 3 индикаторных газов, шпур 4. пробуренный на поверхности 5, изоляционное покрытие 6, располагаемое на поверхности вокруг шпура, изоляционный слой 7 на боковой поверхности шпура, откачивающий насос 8 и прибор 9 для определения концентрации индикаторных газов. The scheme includes a mined-out space 1 with a fire center 2 and a cloud of indicator gases 3 forming around it, a hole 4. drilled on the surface 5, an insulation coating 6 located on the surface around the hole, an insulation layer 7 on the side surface of the hole, a pump out pump 8 and device 9 to determine the concentration of indicator gases.

Способ реализуют следующим образом. The method is implemented as follows.

Для обнаружения и определения местонахождения подземного очага 2 пожара, возникшего в выработанном пространстве 1, на поверхности 5 бурят шпуры. Для предотвращения попадания в них атмосферного воздуха шпуры герметизируют и покрывают воздухонепроницаемым слоем прилегающую к ним поверхность или слоем 7 боковую поверхность шпуров. Затем объем шпура 4 подключают через трубопровод к насосу 8 и откачивают из шпура 4 воздух до давления, значение которого ниже, чем давление газа в области очага 2. Под действием возникшей разности давлений между очагом 2 и шпуром 4 возникает конвективный поток, который переносит индикаторный газ из облака 3 в шпур 4. После восстановления давления в шпуре 4 за счет притока газа из горных пород отбирают из шпура 4 пробу газа в прибор 9 для определения в нем концентрации индикаторных газов. Учитывая, что разовая откачка газов не всегда способна переместить индикаторные газы из облака 3 в шпур 4, откачку целесообразно повторять до появления в пробах индикаторных газов. To detect and determine the location of the underground focus 2 of the fire that occurred in the worked out space 1, bore holes are drilled on surface 5. To prevent the ingress of atmospheric air, the holes are sealed and covered with an airtight layer adjacent to the surface or layer 7 of the side surface of the holes. Then the volume of the borehole 4 is connected through the pipeline to the pump 8 and the air is pumped out of the borehole 4 to a pressure lower than the gas pressure in the area of the source 2. Under the action of the resulting pressure difference between the source 2 and the hole 4, a convective flow arises that transfers the indicator gas from cloud 3 to the hole 4. After the pressure in the hole 4 is restored due to the gas inflow from the rocks, a gas sample is taken from the hole 4 into the device 9 to determine the concentration of indicator gases in it. Given that a single pumping of gases is not always able to move the indicator gases from the cloud 3 to the hole 4, it is advisable to repeat the pumping until indicator gases appear in the samples.

Применение предложенного способа позволить обнаруживать очаги пожаров и определять их местонахождения на более ранних стадиях, что сократит время их тушения. Эффективное обнаружение и локация очагов повысят и безопасность горных работ. The application of the proposed method allows to detect foci of fires and determine their location at earlier stages, which will reduce the time to extinguish them. Effective detection and location of foci will increase the safety of mining operations.

Claims

1. METHOD FOR DETECTING AND LOCATION OF CASES OF UNDERGROUND FIRE, including drilling holes on the surface, taking gas samples in them to determine the concentration of indicator gases above the background value and locating a focus below the point with the maximum content of indicator gas, characterized in that, in order to increase detection efficiency and locations of the foci located in the zone of low gas pressure, the boreholes are isolated from the surface and by pumping gas create reduced gas pressure in them, and gas sampling from the boreholes to determine entratsii indicator gas is carried out after pressure buildup.

2. The method according to p. 1, characterized in that the gas pressure in the holes create below the gas pressure in the area of the fire.

3. The method according to p. 1, characterized in that the operation of pumping gas from the holes is repeated until the indicator gases appear in them.

4. The method according to p. 1, characterized in that the day surface adjacent to the hole is covered with a layer of airtight material.

5. The method according to p. 1, characterized in that the side surface of the holes is covered with a layer of airtight material.