Предупреждение самовозгорания породных отвалов

Безопасная эксплуатация породных отвалов

Цель работы: Проработать основные требования "Правил безопасности в угольных шахтах" по эксплуатации, предупреждению самовозгорания, тушению и разборке породных отвалов. Изучить способы утилизации породы отвалов.

Общие положения по эксплуатации породных отвалов

Порода, поступающая из шахт и с обогатительных фабрик, складыва­ется в отвалы. Закладка отвалов должна осуществляться по специальным проектам или по разделам проектов строительства шахт и обогатительных фабрик.

В настоящее время в эксплуатации находятся терриконы (коничес­кие отвалы), хребтовые и плоские отвалы. Из-за технических трудностей при проведении профилактических работ и тушении загоревшихся терриконов и хребтовых отвалов вновь закладываемые породные отвалы должны быть плоской формы. Целесообразно размещать их в балках, оврагах и от­работанных карьерах, с обеспечением отвода и перепуска дождевых и па­водковых вод. Размещаться они должны с подветренной стороны (для вет­ров преобладающего направления) жилых зданий, зданий общественного и коммунального значения, а также стволов (шурфов), при расстоянии допоследних не менее 200 м. Ширина санитарно-защитной зоны вокруг отвалов должна быть не менее 500 м. В этой зоне запрещается строитель­ство лечебно-профилактических и культурно-бытовых зданий.

Кроме того, вокруг отвала высотой более 10 м устанавливается ме­ханическая защитная зона, ширина которой рассчитывается по специальной формуле. В этой зоне запрещается размещать жилые, производственные и другие здания и сооружения (кроме зданий и сооруже­ний, связанных с эксплуатацией отвалов).

В пределах механической защитной зоны, но не ближе 50 м от проектного контура отвалов (или фактического – для остановленных отвалов), разрешается размещать только инженерные коммуникации.

По контуру механической защитной зоны должны устанавливаться зна­ки, запрещающие вход в зону.

Запрещается размещать породные отвалы на выходах пластов угля при мощности наносов над ними до 5м, а также на площадках, подработка которых вле­чет за собой образование провалов на поверхности.

Провалы от ведения горных работ могут быть использованы для раз­мещения горных пород при условии обортовки провалов и засыпки вскрытых коренных пород глинистыми наносами, с толщиной слоя не менее 5 м, а также при отсутствии утечек (подсос) воздуха через провалы в горные выработки и опасности внезапной осадки провалов в процессе заполнения, определяемой на основании маркшейдерского прогноза.

Максимальная высота породных отвалов определяется из условий ус­тойчивости их откосов и несущей способности основания. Эксплуатация породных отвалов высотой более 100 м допускается только по разрешению органов Ростехнадзора.

На каждый породный отвал должен быть составлен паспорт, в котором отражают­ся сведения о форме, времени пуска и остановки каждого из отвалов, проектных и фактических параметрах отвалов (высота, площадь основания, объем), количестве складированной породы, тепловом состоянии (негоря­щий, горящий) и деформация отвалов. К паспорту прилагается топографи­ческий план поверхности, с нанесением границы механической защитной зоны.

Изменяющиеся показатели породных отвалов должны уточняться еже­годно.

Каждый эксплуатируемый отвал должен оборудоваться сходнями. Зап­рещается подъем (спуск) работников в скипах (вагонетках) на террикон.

Запрещается во время ливневых осадков или неблагоприятного погодного прогноза проведение на породных отвалах каких-либо работ.

Все породные отвалы подлежат рекультивации (озеленению). На дейс­твующих плоских отвалах рекультивация должна осуществляться параллель­но с отсыпкой или с отставанием не более чем на один ярус.

Предупреждение самовозгорания породных отвалов

Основными причинами самовозгорания породных отвалов являются:

- на­личие материала, способного окисляться (самовозгораться);

- проникнове­ние кислорода воздуха вглубь массива;

- затрудненный отвод тепла из оча­га самонагревания.

В отвальной породной массе содержится много угля до 20 %, а также сернистых соединений до 12 %. Следовательно, треть всей массы отвала, иногда и больше, способна участвовать в окислительных процессах.

Основными направлениями предупреждения самовозгорания породных отвалов являются:

- снижение содержания горючих веществ в отвальной массе за счет улучшения технологии выемки угля и его обогащения;

- создание плотных воздухонепроницаемых отвалов путем послойного складирования пород, их переслаивания и уплотнения, заиливания или за­сыпки нижних пористых частей отвалов негорючими материалами.

Снижение вероятности самовозгорания может также достигаться уменьшением хими­ческой активности отвальной массы путем обработки ее ингибиторами - антипирогенами, т.е. веществами, покрывающими поверхности отвала защитными пленками.

Технологические схемы отсыпки плоских отвалов с профилактикой самовозгорания предусматривают послойную насыпку породы (рис. 3.1).

При этом способе каж­дый слой пород 2-3 месяца должен находиться в свободном соприкосновении с кислородом воздуха и, как следствие, подвергаться химическим реакциям окисления, протекающими с вы­делением тепла, которое сразу рассеивается в атмосферу. Благодаря это­му химическая активность породной массы значительно снижается. Затем каждый слой разравнивается бульдозерами и уплотняется катками, чтобы уменьшить проницаемость отвала для воздуха. С той же целью по контуру породных слоев насыпаются грунтовые или глинистые призмы.

Рис. 3.1. Формирование многоярусных отвалов с предупреждением самовозгорания пород:

1- призмы из грунта; 2 - складируемая порода; 3 – ярусы; 4 - ороситель­ная система; 5 - емкос­ти для сбора воды; 6 - проектный контур отвала

Предупреждение самовозгорания терриконов и хребтовидных отвалов осуществляется периодическим зашламовыванием их нижнего пористого пояса (1/5 высоты) породой мелких классов, смываемой с верхней и средней части отвалов, или засыпкой этого пояса негорючими материалами.

Для предотвращения распространения горения со смежного горящего отвала на закладываемый или действующий негорящий отвал на сопряжении устраивается пожарный барьер путем проиливания сопряжения гли­нистой пульпой.

Пожарный барьер может отсыпаться из негорючих материалов (глины, песка, охлажденной золы котельных установок).

Тушение породных отвалов

На каждый породный отвал, подлежащий тушению, составляется про­ект, который включает: характеристику породного отвала и сведения о составе слагающих его пород; результаты температурной съемки отвала; описание технологии работ с составлением сметы, перечня необходимого оборудования и мероприятий по технике безопасности.

Наибольшее распространение в угольной промышленности получил спо­соб тушения конических и хребтовидных породных отвалов переформированием их в отвалы плоской формы (рис.3.2).

Первой стадией тушения является смыв породы с вершины отвала гид­ромонитором с целью устройства площадки для работы бульдозера. Если породы на вершине горящие и раскаленные, то их надо предварительно охладить до температуры 150⁰ С орошением водой. Гидромонитор должен управляться дистанционно.

Следующей стадией является понижение отвала более чем на половину первоначальной высоты с помощью бульдозеров. Породы перед их перемещением должны быть охлаждены до температуры 80⁰ С.

Последней стадией является устройство обваловки горизонтальной площадки по контуру породой отвала шириной 2 м и высотой 1 м для того, чтобы образовалась чаша. После чего происходит заполнение чаши водой. При этом необходи­мо следить за уровнем воды, чтобы не прорвалась обваловка и не образо­вался водо-каменный сель, который может представлять опасность для строений и работающих по тушению отвала людей.

Отвал считается потушенным, если температура пород на глубине до 2,5 м от поверхности не превышает 80⁰ С.

Рис. 3.2. Схема тушения террикона переформированием в плоский отвал:

1 – трубопровод; 2 – гидромонитор; 3 – бульдозер; 4 – обвалованная горизонтальная площадка; 5 – породный отвал