Способ обнаружения очага самовозгорания угля в массиве

Способ обнаружения очага самовозгорания угля в массиве

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) А1 (594 E 21 5 ОО

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ п (У (Т, Т ) п =1 2а(Т „-.Т ) где Т

МакС

Т

Ъаяс i ri тц 73 ТФщж

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21.) 3829910/22-03 (22) 25.12.84 (46) 30.05.86. Бюл. N - 20 (71) Тульский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (72) Е.И.Захаров, Н.Д.Левкин, И.В.Панферова и С.В.Шкловер (53) 622 ° 807(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 638735, кл. Е 21 F 5/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

Ф 819358, кл. Е 21 F 5/00, 1979. (54) (57) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ОЧАГА САМОВОЗГОРАНИЯ УГЛЯ В МАССИВЕ, включающий бесконтактное измерение максимальной температуры стенки выработки и температуры стенки на фиксированных расстояниях от точки наибольшего прогрева поверхности массива, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения расстояния до очага путем учета влияния горной выработки на температурное поле массива, измерение температуры стенки на фиксированных рас— стояниях производят по обе стороны от точки с максимальной температурой, после чего определяют коэффициент теплопроводности угля в. массиве, коэффициент теплоотдачи со стенки вы— работки и температуру воздуха в выработке, а расстояние до очага самовозгорания угля вычисляют по формуле максимальная температура стенки выработки, С; расстояние от точки наибольmего прогрева поверхности массива до точки измерения температуры, м; температура стенки выработки на расстоянии Р; от точки с максимальной темпео ратурой, С; температура воздуха s выработке, С; число точек измерений температуры стенки, n l 2,3..., коэффициент теплопроводности угля в массиве, Дж/мс С, коэффициент теплоотдачи со

2 стенки выработки, Да/м с С.

1234661

Изобретение относится к угольйой промппленности, а более конкретно к профилактике эндогенных пожаров, и может быть использовано для обнаружения скрытых очагов самовозгорания угля в шахтах.

Цель изобретения — повышение точности определения расстояния до очага самовозгорания угля путем учета влияния горной выработки на температурное поле массива.

Влияние горной выработки на температурное поле массива в предлагае-. мом способе учитывается введением в ,соотношение, полученное из условия теплового баланса на поверхности массива, коэффициента теплоотдачи со стенки выработки и температуры воздуха в ней.

Ьпределение расстояния до очага самовозгорания углей по данным измерения температуры стенки выработки в нескольких точках на фиксированном расстоянии от точки с максимальной температурой применялось в прототипе, ,однако с совершенно иной целью. В из вестном способе измеряли температуру стенки выработки в трех точках на фиксированном расстоянии от эоны максимального прогрева с тем, чтобы по лучить соотношение, позволяющее оп-! .ределить расстояние до очага только

ino данным измерения температуры стенки беэ определения коэффициента теп лопроводности угля и температуры очага самовозгорания. При этом предпола= гали, что массив угля является однородным.

В предлагаемом способе измерения температуры проводят an точках (где

n i I) с тем, чтобы за счет усреднения результатов определения расстояния до очага самовозгорания угля устранить ошибку, обусловленную неоднородностью массива.

На чертеже изображена расчетная схема определения расстояния до очага самовозгорания угля в массиве.

Расстоянце до очага пожара в массиве можно определить, решая прямоугольный треугольник, например, ОАВ

- 2,r

z z г=- — = — — ) 2 ы где г — расстояние от точки с максимальной температурой

Т вЂ” Т h " — — = о (Т вЂ” Т ) (2) г

6 откуда получаем выражение для определения расстояния между изотермами (Т „,— Т)

А )

CL (T — Т,) (3) .

25 где — коэффициент теплопроводности угля, Дж/м с С;

oL — коэффициент теплоотдачи со стенки выработки к воздуху, Дж/м2 с "ОС.

Ввиду того, что. pr значительно меньше r, величиной ьг в формуле (1) можно пренебречь. Тогда из (1) и. (3} получаем простое расчетное соотношение для определения расстояния до очага пожара по данньк измерения максимальной температуры стенки выработки и температуры стенки на определенном расстоянии от точки с максимальной температурой

1 л1

<Е Т-Т

2Е (Т„,„- Т) (4) Чтобы исключить ошибку определения расстояния до очага самовозгорания угля, вызванную неоднородностью массива, достаточно определить тем-. пературу Т; в других точках В; на фиксированном расстоянии 1; от точки А с максимальной температурой, вычислить по формуле (4) расстояния до очага пожара, соответствующие. измерениям в этих точках, н полученные значения усреднить. Таким образом, окончательно получаем формулу ж Х; (7 -Тв) г и = 2 (Тмамс"Т ) стенки до точки с измеряемой температурой АВ> м;

br=B,С, — расстояние между изотермами, соответствующими тем5 пературам Т и Т, и.

Поскольку процесс самонагревания угольных массивов развивается медленно, можно с достаточной степенью точности считать, что за время определе-. ния температуры стенки выработки последняя не меняется, т.е. теплопоступления к стенке выработки из массива равны количеству тепла, отдаваемому в горную выработку. Тогда, сог. ласно теории теплопроводности, справедливо соотношение

1234661

30

Способ заключается в следующем.

Посредством бесконтактного измерения температуры стенки выработки находят точку А, в которой наблюда- ется максимальная температура поверхности массива Т, после чего износе меряют температуру стенки выработки Т; в п точках (где n = 1,2 3...) по обе стороны от точки А на расстоянии 1 ; .

Затем по стандартной методике определяют коэффициент теплопроводности угля и измеряют температуру воздуха в выработке Тв.

После этого находят коэффициент теплоотдачи Ы со стенки выработки .по известной формуле Института технической теплофизики АН УССР в зависимости от аэродинамических параметров выработки

2 33E V Р Р

< Soã

) где f — коэффициент,. учитывающий влияние шероховатости стенки выра-ботки (находится по данным института технической теплофи.".;яки АН УССР);

Ч вЂ” скорость движения, воздуха в выработке, м/ср — плотность воздуха кг/м

PG — периметр сечения выработки, м;

S — площадь сечения выработ2 ки, м

Затем вычисляют расстояние до очага самовозгорания угля, соответствующее замерам температуры Т; в точках В;

ый; (Т;-Т,) (6) и определяют среднее значение

1 5 1 «3; {Т;-Т,1 в

Пример. Предлагаемый способ опробован на шахте "Западная" п.о.

"Тулауголь" для обнаружения скрытого очага самовозгорания угля в меж штрековом целике между 4-ым и 6-ым главными восточными вентиляционными штреками.

Для определения местоположения очага самовозгорания углей обследовали с помощью приемника теплового излучения стенку 6-го главного восточного штрека и установили максимальную температуру Т„ „, поверхносо ти — 18,2 С. После этого замерили температуру стенки еще в 6 точках на расстоянии 0,5; 1; и 1,5 м слева и справа от точки с максимальной температурой.

После этого в соответствии со станстандартной методикой цилиндрического мгновенного источника определили коэффициент теплопроводности угля

> = 0,25 Дж/ мс С, а также зао мерили температуру воздуха в выработке Т = 15 С.

Для определения коэффициента теплоотдачи со стенки выработки определили ее периметр Р = 9,4 м, площадь сечения S = 2 м и по справочным данным для данного. вида крепи установили коэффициент влияния шероховатости 6= 2,5, а, также измерили с помощью анемометра скорость движения, воздуха в выработке V 1 м/с. По по. лученным данным рассчитали коэффициент теплоотдачи со стенки выработки по формуле (5) — 2 33 2 5- Ы . 1 29 9 4

У

7,0 — 2 6 -у- — —.

Дж

МУс.ос

Затем по формуле (6) вычислили расстояние до очага пожара, соответствующее измерениям в каждой из .шести точек (результаты расчета сведе- ны в таблицу) после чего .определили среднее значение r (r 10,26 м )

Для получения сравнительных данных определили расстояние до очага пожара способом-прототипом, в качестве которого применили известный метод обнаружения скрытого очага пожара посредством бесконтактного измерения максимальной температуры стенки выработки и температуры стенки на фиксированном расстоянии от точки наибольшего прогрева, I

В таблице приведены результаты определения расстояния до очага пожара в массиве предлагаемым и известным способами

1234661

Точки замеров, отстоящие от А на расстоянии

Расчетные данные слева, м справа, м

1,5

1,5

1,0

0,5

1,0

0,5

Температура поверхности, ОС

15,8

15,7

16,3

17,2

16,3

17,4

Расстояние до очага пожара м, рассчитанное лредлагаемым способом (в т.ч. среднее. зна чение) 9,58

10,40

8,36

11,39

10,40

11,40

11,06

9,45 базовым способом

2,81

1,04

Составитель И.Федяева

Техред О.Гортвай Корректор А.Тяско

Редактор М.Товтин

Заказ 2965/42 Тираж 436 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

«Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4

Анализ полученных данных свидитель,ствует о существенном отличии результатов определения расстояния до очага самовозгорания угля предлагаемым и известным способами. При этом фактические данные о местоположении очага самовозгорания угля в обследованном целике, полученные при бурении скважины, показали, что очаг находился на расстоянии 9 м от штрека,-сле- 4О довательно, результаты определения местоположения очага самовозгорания угля предлагаемым способом более достоверны, чем результаты, получен45 ные базовым способом. Кроме того,приведенный пример свидетельствует о том, что предлагаемый метод позволяет существенно уменьшить ошибку, вызванную неоднородностью массива.

Таким образом, предлагаемый способ обнаружения скрытого очага самовозгорания угля позволяет более точно по сравнению с известным определить расстояние до очага пожара благодаря учету влияния горной выработки на температурное поле массива и уменьшению ошибки определения расстояния вследствие неоднородности массива.