ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.11.2023
Просмотров: 138
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
4.6. Определение местонахождения очагов пожара в выработанном пространстве
Небольшие размеры очагов самовозгорания, возникающих в значительных объемах выработанного пространства, недоступных для людей, существенно осложняют определение их местонахождения. Среди применяемых на практике можно выделить способ обнаружения и определения местонахождения очагов пожаров в выработанном пространстве, основанный на измерении суммарной депрессии естественной и тепловой тяг в контрольных скважинах, пробуренных в пожарный участок с земной поверхности. Однако широкого распространения способ не получил из-за трудоемкости (необходимо большое число скважин и возведение перемычек в горных выработках) и опасности образования скопления горючих газов приостановке вентиляторов про- ветривания.
Отсутствие данных о путях фильтрации газа не позволяет установить местонахождение эндогенных пожаров, возникающих в выработанном пространстве, при обнаружении пожарных газов в исходящей из участка струе газа. Для локации подземных пожаров широко используется приповерхностная или надповерхно- стная газовые съемки. Практика показала, что образующиеся наземной поверхности газовые аномалии (рис. 4.3) обычно являются вертикальной проекцией очага, по которым удается не только обнаружить процесс самовозгорания, но и определить местонахождение пожара. Формирование газовой аномалии в горных породах от подземного очага пожара G с образованием повышенного содержания пожарных газов в приповерхностном слое земной поверхности (линия EF) приведено на рис. 4.3. В качестве индикаторных газов при локации подземных очагов самовозгорания обычно используют оксид углерода, водород и радон.
Приповерхностную газовую съемку проводят путем измерения концентрации пожарных газов или радона в шпуре, пробитом в верхнем слое почвы. Глубина шпура составляет от 0,5 дом, диаметр около 20 мм. Для выявления газовых аномалий поверхность над предполагаемым очагом подземного пожара разбивают сеткой с шагом 10–20 ми в узлах сетки пробивают скважины с последующим замером концентрации пожарных газов.
шахтной деревянной крепи
Для снижения пожароопасности горных выработок, закрепленных деревянной или комбинированной крепью, применяют специальные огнезащитные составы – антипирогены (соли аммония, бромистый аммоний, хлористый цинк, борная кислота, бура, жидкое стекло и др. Одни используют для пропитки древесины водными растворами, другие (более перспективные) наносят на поверхность. Исследованиями установлено, что по эффективности, стоимости и технологичности наиболее приемлемыми являются обмазки на основе жидкого стекла. В качестве наполнителей к основным компонентам добавляют асбест, вермикулит, шлаковату, каолин и др. Так, вермикулит увеличивает свой объем враз при нагреве до 300–800 С. Результаты экспериментов по горению (рис. 5.1) показали, что убыль массы необработанного образца древесины составила
70 % через 8 мин. Образец, пропитанный в течение 48 ч в растворе фосфорнокислых и сернокислых солей аммония, потерял за это время 32 % массы. Образцы, обработанные методом обмазки,
Кратность пены (K) определяется отношением объема пены к объему пенообразующего раствора, необходимого для ее получения:
,
Ж
V
Ж
V
Г
V
Ж
V
П
V
K
(5.1)
где
П
V
,
Ж
V
,
Г
V
– объем соответственно пены, пенообразующей жидкости и газа в пене, м
3
По кратности пены разделяют натри категории низкократные ( K ≤ средней кратности (100 < K ≤ высокой кратности ( K > Пены кратностью 60–80 обладают максимальной стойкостью. В качестве газовой фазы пены при борьбе с эндогенными пожарами можно использовать атмосферный воздух, воздух изолированного пожарного участка с пониженным содержанием кислорода и инертный газ, например азот
101
)
1
(
V
C
e
V
QC
V
П
(5.4)
При
= ∞ из уравнения (5.4) получаем выражение для расчета максимального объема пены, генерируемого пеногенерато- ром:
max
V
V
QC
=
.
(5.5)
При нагнетании в равнопроницаемое выработанное пространство, благодаря большой вязкости и малой плотности, пена равномерно распространяется от точки подачи. Так как пена проходит только в порах скопления, в выработанном пространстве образуется максимальный объем сферической формы (риса) следующего размера П) где R – радиус объема выработанного пространства, заполненного пеной, м П – пористость выработанного пространства.
Рис. 5.4. Распространение пены при подаче в равнопрони- цаемое выработанное пространство (а, на почву отработанного пласта (б) и на границу целика и почвы пласта (в 1 – точка подачи пены 2 – граница заполненного пеной объема
В случае подачи пены на почву отработанного пласта объем пены образует в выработанном пространстве полусферу рис. 5.4, б, а при подаче на границу целика и почвы пласта заполняется пеной четвертая часть сферы (рис. 5.4, в
Тушение водой
Вода является наиболее эффективным средством тушения пожаров при горении твердых веществ. Она может подаваться в виде компактных струй или в распыленном виде (водяные завесы. Распыление намного улучшает огнегасительную способность воды, так как из-за большей поверхности она быстрее испаряется, поглощая тепло. Капли воды могут долго находиться в воздухе во взвешенном состоянии. Дисперсность образующихся капель пропорциональна давлению воды перед насадкой. При давлении 0,4–0,8 МПа дисперсность капель меняется от 0,5 до
0,1 мм. Необходимо помнить, что при попадании воды на раскаленные предметы происходит бурное парообразование, что может привести к ожогам, поэтому охлаждение очага начинают нес центра, ас периферии. Нельзя тушить водой горящее электрооборудование и кабели под напряжением. Пожары в горизонтальных выработках. Работы по тушению пожара ведут обязательно со стороны движения на очаг свежего воздуха. Одновременно предупреждают распространение пламени в направлении движения продуктов горения установкой водяных завес. Устройство для распыления воды необходимо расположить как можно ближе к очагу. Если из-за высокой температуры установить завесу и удалить деревянную крепь невозможно, то производят реверсирование вентиляционной струи, но
опасных по газу и пыли
При пожарах в шахтах, опасных по газу и пыли, устанавливаемый вентиляционный режим должен исключать образование на пожарном участке местного или слоевого скопления метана и других горючих газов, вынос из выработанного пространства и других выработок вентиляционного потока с взрывоопасной концентрацией газов или пыли к очагам пожара. Если нарастает концентрация метана в поступающей струе, то принимают меры по снижению этой концентрации (усиление проветривания, дегазация источника поступления метана, изменение схемы подачи воздуха и др.).
В случае непредвиденного изменения режима проветривания на пожарном участке людей, занятых тушением, отводят в безопасное место до выяснения обстановки. При тушении пожара должны быть приняты меры по предотвращению взрыва угольной пыли (обработка выработок инертной пылью, смыв пыли водой и пр.).
Если пожар осложнился взрывом, работы по тушению прекращают и людей выводят в безопасные места. Перемычки для изоляции пожарного участка в шахтах, опасных по газу и пыли, устанавливаемые во всех выработках на пути возможного распространения взрывной волны, должны быть взрывоустойчивы- ми. Перемычки в выработках с поступающей в пожарный участок струей и исходящей струей возводятся с вентиляционными проемами. Площадь проемов не допускает накопления взрывоопасного содержания горючих газов, они закрываются взрывоустой- чивыми лядами.
Изоляция пожарного участка в шахте, опасной по газу и пыли, осуществляется в следующем порядке
– определяются границы пожарного участка, места установки перемычек и расход воздуха, необходимый для поддержания взрывобезопасного содержания горючих газов вовремя изоляционных работ
– рассчитываются площадь поперечного сечения проемов в перемычках для пропуска необходимого количества воздуха и время образования на участке взрывоопасного содержания метана после закрытия проемов
– сооружаются взрывоустойчивые перемычки в боковых выработках, закрытие которых не нарушает проветривание пожарного участка
– прокладываются воздуховоды дистанционного отбора проб воздуха в изолируемом пространстве
– сооружаются взрывоустойчивые перемычки с проемами на входящей и исходящей струях
– закрываются проемы в перемычках и осуществляются меры по снятию депрессии с пожарного участка (время накопления взрывоопасного содержания газов должно в два и более раз превышать время, необходимое для закрытия проемов, или они должны закрываться дистанционно).
Если при сооружении взрывоустойчивых перемычек с проемами не удается сохранить проветривание, обеспечивающее взрывобезопасное содержание горючих газов, осуществляются
Небольшие размеры очагов самовозгорания, возникающих в значительных объемах выработанного пространства, недоступных для людей, существенно осложняют определение их местонахождения. Среди применяемых на практике можно выделить способ обнаружения и определения местонахождения очагов пожаров в выработанном пространстве, основанный на измерении суммарной депрессии естественной и тепловой тяг в контрольных скважинах, пробуренных в пожарный участок с земной поверхности. Однако широкого распространения способ не получил из-за трудоемкости (необходимо большое число скважин и возведение перемычек в горных выработках) и опасности образования скопления горючих газов приостановке вентиляторов про- ветривания.
Отсутствие данных о путях фильтрации газа не позволяет установить местонахождение эндогенных пожаров, возникающих в выработанном пространстве, при обнаружении пожарных газов в исходящей из участка струе газа. Для локации подземных пожаров широко используется приповерхностная или надповерхно- стная газовые съемки. Практика показала, что образующиеся наземной поверхности газовые аномалии (рис. 4.3) обычно являются вертикальной проекцией очага, по которым удается не только обнаружить процесс самовозгорания, но и определить местонахождение пожара. Формирование газовой аномалии в горных породах от подземного очага пожара G с образованием повышенного содержания пожарных газов в приповерхностном слое земной поверхности (линия EF) приведено на рис. 4.3. В качестве индикаторных газов при локации подземных очагов самовозгорания обычно используют оксид углерода, водород и радон.
Приповерхностную газовую съемку проводят путем измерения концентрации пожарных газов или радона в шпуре, пробитом в верхнем слое почвы. Глубина шпура составляет от 0,5 дом, диаметр около 20 мм. Для выявления газовых аномалий поверхность над предполагаемым очагом подземного пожара разбивают сеткой с шагом 10–20 ми в узлах сетки пробивают скважины с последующим замером концентрации пожарных газов.
После окончания замеров на плане поверхности строится изолинии концентраций, и под точкой с наибольшей концентрацией индикаторного газа располагается очаг пожара. Для ускорения выявления эпицентра газовой аномалии разработан способ газовой съемки, предусматривающий определение величины градиента концентрации из контрольной точки по всем направлениям. Затем замер продолжается в направлении максимального градиента концентрации до выявления эпицентра аномалии (рис. 4.4).
E
F
D
C
G
0
,0 2
%
0
,0 0
0 1
%
0
,0 2
%
0
,0 0
1
%
0
,0 3
%
1 Рис. 4.3. Распределение концентрации газа в горных породах в момент выхода газа на поверхность 2 – стационарная газовая аномалия
Добавка к углю индикаторных добавок, выделяющих при нагревании летучие компоненты, неспецифичные для рудничной атмосферы, может быть одним из эффективных способов обнаружения и локации очагов самовозгорания угля. Так, разбивка опасных по самовозгоранию областей на отдельные сектора и введение в каждый из них различных индикаторных добавок позволит определять с необходимой точностью местонахождение очага. Этой цели можно добиться и с помощью одного индикатора, если известен путь и скорость распространения индикатора в выработанном пространстве. Зная температуру, при которой происходит интенсивное выделение летучего индикатора, можно
E
F
D
C
G
0
,0 2
%
0
,0 0
0 1
%
0
,0 2
%
0
,0 0
1
%
0
,0 3
%
1 Рис. 4.3. Распределение концентрации газа в горных породах в момент выхода газа на поверхность 2 – стационарная газовая аномалия
Добавка к углю индикаторных добавок, выделяющих при нагревании летучие компоненты, неспецифичные для рудничной атмосферы, может быть одним из эффективных способов обнаружения и локации очагов самовозгорания угля. Так, разбивка опасных по самовозгоранию областей на отдельные сектора и введение в каждый из них различных индикаторных добавок позволит определять с необходимой точностью местонахождение очага. Этой цели можно добиться и с помощью одного индикатора, если известен путь и скорость распространения индикатора в выработанном пространстве. Зная температуру, при которой происходит интенсивное выделение летучего индикатора, можно
оценить стадию развития очага самовозгорания (для упрощения это могут быть ароматические вещества 50 80 100 Рис. 4.4. Определение эпицентра газовой аномалии по градиенту концентрации индикаторного газа
Проведенные исследования позволили сделать вывод, что для обнаружения и локации очагов самовозгорания угля на ранних стадиях развития нецелесообразно применение легкокипящих жидкостей, например жидкого хладона В. Наиболее эффективной добавкой, позволяющей фиксировать нагрев угля, могут быть микрокапсулированные жидкости, кипящие при температуре, соответствующей начальным стадиям процесса самовозгорания. В качестве носителей микрокапсул в выработанном пространстве может использоваться пена. Добавка микрокапсул существенно увеличивает стойкость и кратность пены, что способствует росту объема, заполняемого индикаторной добавкой. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ РУДНИЧНЫХ ПОЖАРОВ. Защита поверхностных зданий и сооружений
Противопожарная защита поверхностных зданий и сооружений предусматривает следующие мероприятия
77 1 – соблюдение безопасного расстояния между промышленными сооружениями и жилыми зданиями
2 – устройство разрывов между зданиями и сооружениями, препятствующих распространению пламени. Так, при расстоянии между сооружениями 70 м вероятность распространения пожара равна 2 %, при расстоянии 40 м – 9 %, прим, прима при расстоянии 5 м – 87 %. Для зданий й и й степени огнестойкости плотность застройки должна быть небо- лее 30 %, зданий й степени – 20 % изданий й и й степени не более 10 %;
3 – обеспечение проезда и подъезда к зданиями сооружениям пожарного транспорта – установку в зданиях и сооружениях противопожарных стенок, перегородок, перекрытий, ворот, люков и др. Предел огнестойкости этих преград должен быть не менее 2,5 ч – обеспечение объектов средствами связи и пожарной сигнализацией обеспечение зданий и сооружений средствами пожаро- тушения.
При проектировании и строительстве зданий необходимо предусмотреть пути эвакуации работающих. Здания и сооружения должны быть снабжены устройствами для удаления дыма при пожаре, к числу которых относятся аэрационные фонари, специальные дымовые люки и др. Противопожарную защиту поверхностных технологических комплексов обеспечивает сооружение пожарного водоема и склада противопожарных материалов, устройство насосной станции и утепленных пожарных тру- бопроводов.
Обеспечение пожарной безопасности в организациях всех отраслей экономики и индивидуальными предпринимателями производится в соответствии с Правилами пожарной безопасности в РФ 01-03¤, утвержденными приказом МЧС России от
18.06.2003 № 313 (далее ППБ На каждом объекте должны быть разработаны и утверждены руководителем организации инструкции о мерах пожарной безопасности для каждого взрывопожароопасного и пожароопасного участка. Руководители организации могут назначать лиц, обеспечивающих выполнение ППБ. Для предупреждения и борьбы с пожарами могут создаваться пожарно-технические комиссии и добровольные пожарные формирования. Все работники организаций должны допускаться к работе только после прохождения противопожарного инструктажа.
Руководители и должностные лица, ответственные за обеспечение пожарной безопасности, по прибытии к месту пожара должны сообщить о пожаре в пожарную охрану, руководству и дежурным службам объекта
– при угрозе жизни организовать спасение людей
– проверить включение в работу автоматических систем противопожарной защиты
– при необходимости отключить электроэнергию (кроме противопожарной защиты, остановить работу транспортирующих агрегатов, аппаратов, перекрыть сырьевые, газовые, паровые и водяные коммуникации, остановить вентиляцию
– прекратить все работы в здании (если это допускает технология, кроме тушения удалить из опасной зоны всех людей, незанятых тушением пожара осуществлять общее руководство тушением до прибытия пожарной охраны
– обеспечить соблюдение требований безопасности работниками, принимающими участие в тушении сообщать прибывшей пожарной охране сведения о имеющихся на объекте опасных, взрывчатых веществах.
В каждой организации должен быть установлен соответствующий их пожарной опасности режим, в том числе определены и оборудованы места для курения определены места и допустимое количество единовременно находящегося в помещениях сырья, полуфабрикатов и готовой продукции установлен порядок уборки горючих отходов и пыли, хранения промасленной одежды определен порядок обесточивания электрооборудования в случае пожара и по окончании рабочего дня регламентированы
79
порядок проведения временных огневых и других пожароопасных работ порядок осмотра и закрытия помещений после окончания работы действия работников при обнаружении пожара порядок и сроки прохождения противопожарного инструктажа и занятий по пожарно-техническому минимуму.
В зданиях и сооружениях при единовременном нахождении на этаже более 10 человек должны быть вывешены на видных местах планы эвакуации людей при пожаре и предусмотрена система оповещения людей при пожаре. На объектах массового пребывания людей (50 и более человек) дополнительно должна быть разработана инструкция действия персонала по обеспечению безопасной и быстрой эвакуации, по которой не реже одного раза в полугодие проводятся тренировки. Во всех помещениях должны быть вывешены таблички с номерами телефона для вызова пожарной охраны.
В зданиях и сооружениях организаций запрещается хранить и применять в подвалах и цокольных этажах легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, взрывчатые вещества, баллоны с газом, товары в аэрозольной упаковке и другие пожароопасные материалы, кроме случаев, оговоренных в действующих нормативных документах
– использовать чердаки, технические этажи, венткамеры и другие технические помещения для организации производственных участков, мастерских, для хранения продукции, мебели, оборудования и других предметов
– размещать в лифтовых холлах кладовые, ларьки, киоски и т. п устраивать склады горючих материалов и мастерские, размещать иные хозяйственные помещения в подвалах, цокольных этажах, если вход в них не изолирован от общих лестничных клеток проводить уборку помещений и стирку одежды с применением бензина, керосина и других легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, а также отогревать замерзшие трубы паяльными лампами и другим открытым огнем
80
– оставлять неубранным промасленный обтирочный материал устанавливать глухие решетки на окнах и приямках у окон подвалов, за исключением случаев, специально оговоренных в нормах, утвержденных в установленном порядке. Металлические решетки, защищающие приямки, должны открываться, а запоры на окнах открываться изнутри без ключа устраивать на лестничных клетках и поэтажных коридорах кладовые, хранить вещи, мебель и другие горючие материалы.
В инструкции о мерах пожарной безопасности необходимо отражать следующие вопросы порядок содержания территории, зданий и помещений, в том числе эвакуационных путей мероприятия по обеспечению пожарной безопасности при проведении технологических процессов, эксплуатации оборудования, производстве пожароопасных работ порядок и нормы хранения и транспортирования взрыво- пожароопасных и пожароопасных веществ и материалов места курения, применения открытого огня и проведения огневых работ порядок сбора, хранения и удаления горючих веществ и материалов, содержания и хранения спецодежды предельные показания контрольно-измерительных приборов, отклонения которых могут вызвать пожарили взрыв (термометры, манометры и т. п обязанности и действия работников при пожаре, в том числе правила вызова пожарной охраны порядок аварийной остановки технологического оборудования порядок отключения вентиляции и электрооборудования правила применения средств пожаротушения и установок пожарной автоматики порядок эвакуации горючих веществ и материальных ценностей порядок осмотра и приведения в пожаровзрывобезопасное состояние всех помещений предприятия
82
- хладоновые (ОХ) комбинированные.
Таблица Нормы оснащения помещений ручными огнетушителями
П
о ро шк о
в ы
е огнетушители вместимостью, л
(к г)
Угле- кислотные огнетушители вместимостью, л
(кг)
К
а те гори я помещения Пр еде льна я защищаемая площадь, м
2
К
л асс пожара Пенные ив од н
ы е
о гнет уши т ели вместимостью л
2(2)
5(4)
10(9)
Х
л ад оно вы е огнетушители вместимостью) лили А, Б, В
200
А
В
С
D
E
2++
4+
–
–
–
–
–
–
–
–
2+
2+
2+
2+
2+
1++
1++
1++
1++
1++
–
4+
4+
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
2++
B
400
A
D
E
2++
–
–
4+
–
–
2++
2+
2++
1+
1++
1+
–
–
2+
–
–
4+
2+
–
2++
Г
800
B
C
2+
–
–
4+
2++
2++
1+
1+
–
–
–
–
–
–
Г, Д
1800
A
D
E
2++
–
–
4+
–
2+
2++
2+
2++
1+
1++
1+
–
–
2+
–
–
4+
–
–
2++
Общест- венные здания
800
A
E
4++
–
8+
–
4++
4++
2+
2+
–
4+
–
4+
4+
2++
Водные огнетушители следует применять для тушения пожаров класса А. Запрещается применение таких огнетушителей для ликвидации пожаров на оборудовании, находящемся под электрическим напряжением, высокотемпературных очагов. Так, огнетушитель водный ОВ-5 содержит баллон объемом 5 л с содержанием кг воды, время ее выхода 20 с, длина струим. Диапазон температур, при которых можно использовать водный огнетушитель, от +2 до +50 С.
85
дибромэтан и др) и предназначены для тушения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, твердых веществ, электроустановок под напряжением. Так, огнетушитель ручной аэрозольный хладоновый ОАХ с объемом баллона 2 л содержит массу заряда
1,4 кг. Время выхода заряда 8 с, длина струим, диапазон температур от –40 до +50 ÄС.
Самосрабатывающие огнетушители (ОСП) предназначены для тушения безучастия человека загораний твердых и жидких веществ, электрооборудования. ОСП представляет собой герметичный сосуд, заполняемый огнетушащим порошком и специальным веществом – газообразователем, и может использоваться вместо переносных огнетушителей или дополнительно к ним. Он устанавливается над местом возможного загорания и срабатывает автоматически при повышении температуры. Например, огнетушитель ОСП-1 имеет массу 1 кг, защищает объем около 5 м, температура срабатывания 100 С, температура эксплуатации от –50 до +50 С. Снижение пожарной опасности
Проведенные исследования позволили сделать вывод, что для обнаружения и локации очагов самовозгорания угля на ранних стадиях развития нецелесообразно применение легкокипящих жидкостей, например жидкого хладона В. Наиболее эффективной добавкой, позволяющей фиксировать нагрев угля, могут быть микрокапсулированные жидкости, кипящие при температуре, соответствующей начальным стадиям процесса самовозгорания. В качестве носителей микрокапсул в выработанном пространстве может использоваться пена. Добавка микрокапсул существенно увеличивает стойкость и кратность пены, что способствует росту объема, заполняемого индикаторной добавкой. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ РУДНИЧНЫХ ПОЖАРОВ. Защита поверхностных зданий и сооружений
Противопожарная защита поверхностных зданий и сооружений предусматривает следующие мероприятия
77 1 – соблюдение безопасного расстояния между промышленными сооружениями и жилыми зданиями
2 – устройство разрывов между зданиями и сооружениями, препятствующих распространению пламени. Так, при расстоянии между сооружениями 70 м вероятность распространения пожара равна 2 %, при расстоянии 40 м – 9 %, прим, прима при расстоянии 5 м – 87 %. Для зданий й и й степени огнестойкости плотность застройки должна быть небо- лее 30 %, зданий й степени – 20 % изданий й и й степени не более 10 %;
3 – обеспечение проезда и подъезда к зданиями сооружениям пожарного транспорта – установку в зданиях и сооружениях противопожарных стенок, перегородок, перекрытий, ворот, люков и др. Предел огнестойкости этих преград должен быть не менее 2,5 ч – обеспечение объектов средствами связи и пожарной сигнализацией обеспечение зданий и сооружений средствами пожаро- тушения.
При проектировании и строительстве зданий необходимо предусмотреть пути эвакуации работающих. Здания и сооружения должны быть снабжены устройствами для удаления дыма при пожаре, к числу которых относятся аэрационные фонари, специальные дымовые люки и др. Противопожарную защиту поверхностных технологических комплексов обеспечивает сооружение пожарного водоема и склада противопожарных материалов, устройство насосной станции и утепленных пожарных тру- бопроводов.
Обеспечение пожарной безопасности в организациях всех отраслей экономики и индивидуальными предпринимателями производится в соответствии с Правилами пожарной безопасности в РФ 01-03¤, утвержденными приказом МЧС России от
18.06.2003 № 313 (далее ППБ На каждом объекте должны быть разработаны и утверждены руководителем организации инструкции о мерах пожарной безопасности для каждого взрывопожароопасного и пожароопасного участка. Руководители организации могут назначать лиц, обеспечивающих выполнение ППБ. Для предупреждения и борьбы с пожарами могут создаваться пожарно-технические комиссии и добровольные пожарные формирования. Все работники организаций должны допускаться к работе только после прохождения противопожарного инструктажа.
Руководители и должностные лица, ответственные за обеспечение пожарной безопасности, по прибытии к месту пожара должны сообщить о пожаре в пожарную охрану, руководству и дежурным службам объекта
– при угрозе жизни организовать спасение людей
– проверить включение в работу автоматических систем противопожарной защиты
– при необходимости отключить электроэнергию (кроме противопожарной защиты, остановить работу транспортирующих агрегатов, аппаратов, перекрыть сырьевые, газовые, паровые и водяные коммуникации, остановить вентиляцию
– прекратить все работы в здании (если это допускает технология, кроме тушения удалить из опасной зоны всех людей, незанятых тушением пожара осуществлять общее руководство тушением до прибытия пожарной охраны
– обеспечить соблюдение требований безопасности работниками, принимающими участие в тушении сообщать прибывшей пожарной охране сведения о имеющихся на объекте опасных, взрывчатых веществах.
В каждой организации должен быть установлен соответствующий их пожарной опасности режим, в том числе определены и оборудованы места для курения определены места и допустимое количество единовременно находящегося в помещениях сырья, полуфабрикатов и готовой продукции установлен порядок уборки горючих отходов и пыли, хранения промасленной одежды определен порядок обесточивания электрооборудования в случае пожара и по окончании рабочего дня регламентированы
79
порядок проведения временных огневых и других пожароопасных работ порядок осмотра и закрытия помещений после окончания работы действия работников при обнаружении пожара порядок и сроки прохождения противопожарного инструктажа и занятий по пожарно-техническому минимуму.
В зданиях и сооружениях при единовременном нахождении на этаже более 10 человек должны быть вывешены на видных местах планы эвакуации людей при пожаре и предусмотрена система оповещения людей при пожаре. На объектах массового пребывания людей (50 и более человек) дополнительно должна быть разработана инструкция действия персонала по обеспечению безопасной и быстрой эвакуации, по которой не реже одного раза в полугодие проводятся тренировки. Во всех помещениях должны быть вывешены таблички с номерами телефона для вызова пожарной охраны.
В зданиях и сооружениях организаций запрещается хранить и применять в подвалах и цокольных этажах легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, взрывчатые вещества, баллоны с газом, товары в аэрозольной упаковке и другие пожароопасные материалы, кроме случаев, оговоренных в действующих нормативных документах
– использовать чердаки, технические этажи, венткамеры и другие технические помещения для организации производственных участков, мастерских, для хранения продукции, мебели, оборудования и других предметов
– размещать в лифтовых холлах кладовые, ларьки, киоски и т. п устраивать склады горючих материалов и мастерские, размещать иные хозяйственные помещения в подвалах, цокольных этажах, если вход в них не изолирован от общих лестничных клеток проводить уборку помещений и стирку одежды с применением бензина, керосина и других легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, а также отогревать замерзшие трубы паяльными лампами и другим открытым огнем
80
– оставлять неубранным промасленный обтирочный материал устанавливать глухие решетки на окнах и приямках у окон подвалов, за исключением случаев, специально оговоренных в нормах, утвержденных в установленном порядке. Металлические решетки, защищающие приямки, должны открываться, а запоры на окнах открываться изнутри без ключа устраивать на лестничных клетках и поэтажных коридорах кладовые, хранить вещи, мебель и другие горючие материалы.
В инструкции о мерах пожарной безопасности необходимо отражать следующие вопросы порядок содержания территории, зданий и помещений, в том числе эвакуационных путей мероприятия по обеспечению пожарной безопасности при проведении технологических процессов, эксплуатации оборудования, производстве пожароопасных работ порядок и нормы хранения и транспортирования взрыво- пожароопасных и пожароопасных веществ и материалов места курения, применения открытого огня и проведения огневых работ порядок сбора, хранения и удаления горючих веществ и материалов, содержания и хранения спецодежды предельные показания контрольно-измерительных приборов, отклонения которых могут вызвать пожарили взрыв (термометры, манометры и т. п обязанности и действия работников при пожаре, в том числе правила вызова пожарной охраны порядок аварийной остановки технологического оборудования порядок отключения вентиляции и электрооборудования правила применения средств пожаротушения и установок пожарной автоматики порядок эвакуации горючих веществ и материальных ценностей порядок осмотра и приведения в пожаровзрывобезопасное состояние всех помещений предприятия
Оснащение помещений первичными средствами пожаротушения. Вид и количество первичных средств пожаротушения зависит от физико-химических и пожароопасных свойств горючих веществ, их отношения к огнетушащим веществам, площади помещений. Комплектование технологического оборудования огнетушителями определяется требованиями технических условий (паспортов) на это оборудование или правилами пожарной безопасности. В общественных зданиях и сооружениях на каждом этаже должно размещаться не менее двух ручных огнетушителей. Огнетушители, отправленные на перезарядку, должны заменяться на равнозначные.
При защите помещений ЭВМ, музеев, архивов и т. п. следует учитывать специфику взаимодействия огнетушащих веществ с защищаемыми материалами, изделиями. Данные помещения следует оборудовать хладоновыми и углекислотными огнетушителями с учетом предельно допустимой концентрации огнетушаще- го вещества. Помещения, оборудованные автоматическими стационарными установками пожаротушения, обеспечиваются огнетушителями на 50 %, исходя из расчетного количества. Нормы оснащения помещений ручными огнетушителями приведены в табл. 5.1, а передвижными огнетушителями в табл. 5.2. Для пожаров класса А применяют порошок АВС(Е); для классов ВСЕ порошок ВСЕ) или АВС(Е); для класса D – порошок D. Знаком ++¤ в таблицах обозначены рекомендуемые к оснащению объектов огнетушители, знаком +¤ – допустимые при отсутствии рекомендуемых, а знаком –¤ огнетушители, недопустимые для оснащения данных объектов.
Применяемые огнетушители делятся на переносные (массой до 20 кг) и передвижные (массой от 20 до 400 кг. В зависимости от используемого огнетушащего вещества огнетушители разделяют наследующие типы) водные (ОВ);
2) пенные, которые делятся- на химические пенные (ОХП);
- воздушно-пенные (ОВП);
3) порошковые (ОП) газовые, которые делятся- на углекислотные (ОУ);
При защите помещений ЭВМ, музеев, архивов и т. п. следует учитывать специфику взаимодействия огнетушащих веществ с защищаемыми материалами, изделиями. Данные помещения следует оборудовать хладоновыми и углекислотными огнетушителями с учетом предельно допустимой концентрации огнетушаще- го вещества. Помещения, оборудованные автоматическими стационарными установками пожаротушения, обеспечиваются огнетушителями на 50 %, исходя из расчетного количества. Нормы оснащения помещений ручными огнетушителями приведены в табл. 5.1, а передвижными огнетушителями в табл. 5.2. Для пожаров класса А применяют порошок АВС(Е); для классов ВСЕ порошок ВСЕ) или АВС(Е); для класса D – порошок D. Знаком ++¤ в таблицах обозначены рекомендуемые к оснащению объектов огнетушители, знаком +¤ – допустимые при отсутствии рекомендуемых, а знаком –¤ огнетушители, недопустимые для оснащения данных объектов.
Применяемые огнетушители делятся на переносные (массой до 20 кг) и передвижные (массой от 20 до 400 кг. В зависимости от используемого огнетушащего вещества огнетушители разделяют наследующие типы) водные (ОВ);
2) пенные, которые делятся- на химические пенные (ОХП);
- воздушно-пенные (ОВП);
3) порошковые (ОП) газовые, которые делятся- на углекислотные (ОУ);
82
- хладоновые (ОХ) комбинированные.
Таблица Нормы оснащения помещений ручными огнетушителями
П
о ро шк о
в ы
е огнетушители вместимостью, л
(к г)
Угле- кислотные огнетушители вместимостью, л
(кг)
К
а те гори я помещения Пр еде льна я защищаемая площадь, м
2
К
л асс пожара Пенные ив од н
ы е
о гнет уши т ели вместимостью л
2(2)
5(4)
10(9)
Х
л ад оно вы е огнетушители вместимостью) лили А, Б, В
200
А
В
С
D
E
2++
4+
–
–
–
–
–
–
–
–
2+
2+
2+
2+
2+
1++
1++
1++
1++
1++
–
4+
4+
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
2++
B
400
A
D
E
2++
–
–
4+
–
–
2++
2+
2++
1+
1++
1+
–
–
2+
–
–
4+
2+
–
2++
Г
800
B
C
2+
–
–
4+
2++
2++
1+
1+
–
–
–
–
–
–
Г, Д
1800
A
D
E
2++
–
–
4+
–
2+
2++
2+
2++
1+
1++
1+
–
–
2+
–
–
4+
–
–
2++
Общест- венные здания
800
A
E
4++
–
8+
–
4++
4++
2+
2+
–
4+
–
4+
4+
2++
Водные огнетушители следует применять для тушения пожаров класса А. Запрещается применение таких огнетушителей для ликвидации пожаров на оборудовании, находящемся под электрическим напряжением, высокотемпературных очагов. Так, огнетушитель водный ОВ-5 содержит баллон объемом 5 л с содержанием кг воды, время ее выхода 20 с, длина струим. Диапазон температур, при которых можно использовать водный огнетушитель, от +2 до +50 С.
Таблица Нормы оснащения помещений передвижными огнетушителями
Углекислотные огнетушители вместимостью, л
К
а те гори я
п оме щ е
н и
я
П
р еде льна я защищаемая площадь, м
2
К
л асс пожара Во зд у
ш н
о
-п е
н н
ы е
о гнет уши т ели вместимостью л
К
о м
б и
н и
р о
в ан н
ы е
о гнет уши т ели (пена, порошок вместимостью л
П
о ро шк о
в ы
е огнетушители вместимостью л А, Б, В
500
A
B
C
D
E
1++
2+
–
–
–
1++
1++
1+
–
–
1++
1++
1++
1++
1+
–
–
–
–
2+
3+
3+
3+
–
1++
В, Г
800
A
B
C
D
E
1++
2+
–
–
–
1++
1++
1+
–
–
1++
1++
1++
1++
1+
4+
–
–
–
1++
2+
3+
3+
–
1+
Огнетушители химические пенные (ОХП) содержат химические вещества, взаимодействие которых приводит к образованию пены. Огнетушители используют для тушения горючих жидкостей, пожаров класса Аи В. Например, огнетушитель
ОХП-10 имеет массу заряда 8,7 кг, время подачи пены 55 с, длина струи пены не менее 4 м, диапазон рабочих температур от +5 до
+45 С. При использовании огнетушителя не допускать попадания пены на кожу, глаза. Нельзя использовать пенные огнетушители для тушения электрооборудования, находящегося под на- пряжением.
Огнетушитель воздушно-пенный содержит водный раствор пенообразующих добавок, который при движении эжектирует воздух, в результате чего образуется воздушно-механическая пена. Огнетушители используют для тушения горючих жидкостей, пожаров класса Аи В. Огнетушитель воздушно-пенный
ОВП-10,01 имеет объем корпуса 10 л с массой заряда 9,5 кг. Время выхода пены 45 с, длина струим, диапазон рабочих температур от +5 до +45 С. При использовании не допускать попадания пены на кожу, глаза.
Огнетушители порошковые предназначены для тушения горючих жидкостей, твердых веществ и электроустановок, находящихся под напряжением до 1 000 В. Не допускать попадания порошка на кожу, глаза. Характеристики порошковых огнетушителей приведены в табл. Таблица Характеристики порошковых огнетушителей
Тип огнетушителя
Параметр ручной огнетушитель ОПУ-2
ручной огнетушитель ОПУ-5
ручной огнетушитель ОП-5(3)
передвижной огнетушитель ОП-100
Время выхода порошка, сне менее 10 Длина струи порошкам не менее не менее не менее 3,5 Диапазон температур,
ÄС
от до +от до +от до +от до +Масса порошка, кг 5
3 Огнетушители ручные углекислотные выпускают с объемом баллонов 2, 3, 5, 6, 8 л для тушения транспортных средств, пожаров в музеях, библиотеках, домах, в электроустановках с напряжением до 1 000 В. При использовании углекислотных огнетушителей необходимо учитывать, что температура раструба и корпуса пускового устройства понижается до –60Ì70 С. Так, ручной углекислотный огнетушитель ОУ-2 имеет баллон объемом л с массой заряда 1,4 кг. Время выхода заряда 8 с, длина струи при температуре 20 Соколом, диапазон температур от
–40 до +50 С. Передвижной углекислотный огнетушитель ОУ-10 имеет баллон объемом 10 л с массой заряда 7 кг. Время выхода заряда
15 с, диапазон температур от –40 до +50 С. Масса заряженного огнетушителя 30 кг.
Огнетушители хладоновые (ОХ) содержат галоидированные углеводороды (бромистый этил, бромистый метилен, тетрафтор-
Углекислотные огнетушители вместимостью, л
К
а те гори я
п оме щ е
н и
я
П
р еде льна я защищаемая площадь, м
2
К
л асс пожара Во зд у
ш н
о
-п е
н н
ы е
о гнет уши т ели вместимостью л
К
о м
б и
н и
р о
в ан н
ы е
о гнет уши т ели (пена, порошок вместимостью л
П
о ро шк о
в ы
е огнетушители вместимостью л А, Б, В
500
A
B
C
D
E
1++
2+
–
–
–
1++
1++
1+
–
–
1++
1++
1++
1++
1+
–
–
–
–
2+
3+
3+
3+
–
1++
В, Г
800
A
B
C
D
E
1++
2+
–
–
–
1++
1++
1+
–
–
1++
1++
1++
1++
1+
4+
–
–
–
1++
2+
3+
3+
–
1+
Огнетушители химические пенные (ОХП) содержат химические вещества, взаимодействие которых приводит к образованию пены. Огнетушители используют для тушения горючих жидкостей, пожаров класса Аи В. Например, огнетушитель
ОХП-10 имеет массу заряда 8,7 кг, время подачи пены 55 с, длина струи пены не менее 4 м, диапазон рабочих температур от +5 до
+45 С. При использовании огнетушителя не допускать попадания пены на кожу, глаза. Нельзя использовать пенные огнетушители для тушения электрооборудования, находящегося под на- пряжением.
Огнетушитель воздушно-пенный содержит водный раствор пенообразующих добавок, который при движении эжектирует воздух, в результате чего образуется воздушно-механическая пена. Огнетушители используют для тушения горючих жидкостей, пожаров класса Аи В. Огнетушитель воздушно-пенный
ОВП-10,01 имеет объем корпуса 10 л с массой заряда 9,5 кг. Время выхода пены 45 с, длина струим, диапазон рабочих температур от +5 до +45 С. При использовании не допускать попадания пены на кожу, глаза.
Огнетушители порошковые предназначены для тушения горючих жидкостей, твердых веществ и электроустановок, находящихся под напряжением до 1 000 В. Не допускать попадания порошка на кожу, глаза. Характеристики порошковых огнетушителей приведены в табл. Таблица Характеристики порошковых огнетушителей
Тип огнетушителя
Параметр ручной огнетушитель ОПУ-2
ручной огнетушитель ОПУ-5
ручной огнетушитель ОП-5(3)
передвижной огнетушитель ОП-100
Время выхода порошка, сне менее 10 Длина струи порошкам не менее не менее не менее 3,5 Диапазон температур,
ÄС
от до +от до +от до +от до +Масса порошка, кг 5
3 Огнетушители ручные углекислотные выпускают с объемом баллонов 2, 3, 5, 6, 8 л для тушения транспортных средств, пожаров в музеях, библиотеках, домах, в электроустановках с напряжением до 1 000 В. При использовании углекислотных огнетушителей необходимо учитывать, что температура раструба и корпуса пускового устройства понижается до –60Ì70 С. Так, ручной углекислотный огнетушитель ОУ-2 имеет баллон объемом л с массой заряда 1,4 кг. Время выхода заряда 8 с, длина струи при температуре 20 Соколом, диапазон температур от
–40 до +50 С. Передвижной углекислотный огнетушитель ОУ-10 имеет баллон объемом 10 л с массой заряда 7 кг. Время выхода заряда
15 с, диапазон температур от –40 до +50 С. Масса заряженного огнетушителя 30 кг.
Огнетушители хладоновые (ОХ) содержат галоидированные углеводороды (бромистый этил, бромистый метилен, тетрафтор-
85
дибромэтан и др) и предназначены для тушения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, твердых веществ, электроустановок под напряжением. Так, огнетушитель ручной аэрозольный хладоновый ОАХ с объемом баллона 2 л содержит массу заряда
1,4 кг. Время выхода заряда 8 с, длина струим, диапазон температур от –40 до +50 ÄС.
Самосрабатывающие огнетушители (ОСП) предназначены для тушения безучастия человека загораний твердых и жидких веществ, электрооборудования. ОСП представляет собой герметичный сосуд, заполняемый огнетушащим порошком и специальным веществом – газообразователем, и может использоваться вместо переносных огнетушителей или дополнительно к ним. Он устанавливается над местом возможного загорания и срабатывает автоматически при повышении температуры. Например, огнетушитель ОСП-1 имеет массу 1 кг, защищает объем около 5 м, температура срабатывания 100 С, температура эксплуатации от –50 до +50 С. Снижение пожарной опасности
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
шахтной деревянной крепи
Для снижения пожароопасности горных выработок, закрепленных деревянной или комбинированной крепью, применяют специальные огнезащитные составы – антипирогены (соли аммония, бромистый аммоний, хлористый цинк, борная кислота, бура, жидкое стекло и др. Одни используют для пропитки древесины водными растворами, другие (более перспективные) наносят на поверхность. Исследованиями установлено, что по эффективности, стоимости и технологичности наиболее приемлемыми являются обмазки на основе жидкого стекла. В качестве наполнителей к основным компонентам добавляют асбест, вермикулит, шлаковату, каолин и др. Так, вермикулит увеличивает свой объем враз при нагреве до 300–800 С. Результаты экспериментов по горению (рис. 5.1) показали, что убыль массы необработанного образца древесины составила
70 % через 8 мин. Образец, пропитанный в течение 48 ч в растворе фосфорнокислых и сернокислых солей аммония, потерял за это время 32 % массы. Образцы, обработанные методом обмазки,
потеряли только 12 % массы. Контрольный образец сгорает за
12 мина обработанный за 32 мин 8
16 мин t,
20 40 М Рис. 5.1. Изменение потери массы древесины при горении – контрольный (необработанный) образец 2 – образец, пропитанный антипирогеном; 3 – образец, покрытый антипирогеном
Используется следующий состав для обмазки древесины:
смесь 10 массовых частей жидкого стекла и 1–2 массовых частей коротковолокнистого порошкового асбеста. На покрытие 1 м
2
древесины расходуется 2,5–3 кг огнезащитного состава. Разработана также смесь каолин – 20–25 % по массе смола марки
МФФМ – 3–5 %; окись магния – 2–3 %; жидкое стекло – до
100 %. Норма расхода при нанесении в 2 слоя – 2 кг нам. Перед нанесением состава крепь очищается от смолы, щепы, грязи, породной и угольной пыли. Для набрызгивания состава разработана передвижная установка, а также переносной аппарат с баллоном на 25 л
87
5.3. Шахтные пожарно-оросительные сети
и противопожарные двери
Пожарно-оросительное водоснабжение является основным элементом противопожарной защиты шахт. Опыт ликвидации аварий показывает, что там, где в момент возникновения пожара была обеспечена требуемая водоотдача подземного водопровода, пожар всегда удавалось локализовать и потушить.
Для бесперебойной подачи воды к месту тушения пожара на поверхности каждой шахты сооружаются пожарные водоемы и насосные станции, а в действующих горных выработках шахт должен быть проложен пожарно-оросительный трубопровод с автоматическим контролем давления воды, обеспечивающий тушение пожара в любой точке горных выработок шахты. Сеть по- жарно-оросительного трубопровода состоит из магистральных и участковых линий. Диаметр трубопровода должен быть не менее
100 мм и постоянно заполнен водой.
Магистральные линии прокладываются в вертикальных и наклонных стволах, штольнях, околоствольных дворах, главных и групповых откаточных штреках и квершлагах, уклонах и бремсбергах. При наличии двух и более параллельных наклонных выработок пожарный трубопровод прокладывают по выработке, оборудованной ленточным конвейером, а пожарные краны в параллельные выработки можно выносить по сбойкам или скважинам. Участковые линии прокладываются в откаточных, вентиляционных и ярусных (промежуточных) штреках. Источником водоснабжения могут быть поверхностные водопроводы, реки, озера, пруды и др.
Давление воды в пожарных водопроводах у пожарных кранов должно составлять 0,6–1,5 МПа. Концы участковых пожарно- оросительных трубопроводов должны отстоять от забоев подготовительных выработок не более чем нами оборудоваться пожарными кранами, у которых располагается ящик с пожарными рукавами и стволами. Параметры магистрального трубопровода, проложенного по стволу и выработкам околоствольного двора к квершлагу до точки разветвления трубопровода в главные выработки, рассчитываются по суммарному расходу воды, необходимой для создания водяной завесы для преграждения
12 мина обработанный за 32 мин 8
16 мин t,
20 40 М Рис. 5.1. Изменение потери массы древесины при горении – контрольный (необработанный) образец 2 – образец, пропитанный антипирогеном; 3 – образец, покрытый антипирогеном
Используется следующий состав для обмазки древесины:
смесь 10 массовых частей жидкого стекла и 1–2 массовых частей коротковолокнистого порошкового асбеста. На покрытие 1 м
2
древесины расходуется 2,5–3 кг огнезащитного состава. Разработана также смесь каолин – 20–25 % по массе смола марки
МФФМ – 3–5 %; окись магния – 2–3 %; жидкое стекло – до
100 %. Норма расхода при нанесении в 2 слоя – 2 кг нам. Перед нанесением состава крепь очищается от смолы, щепы, грязи, породной и угольной пыли. Для набрызгивания состава разработана передвижная установка, а также переносной аппарат с баллоном на 25 л
87
5.3. Шахтные пожарно-оросительные сети
и противопожарные двери
Пожарно-оросительное водоснабжение является основным элементом противопожарной защиты шахт. Опыт ликвидации аварий показывает, что там, где в момент возникновения пожара была обеспечена требуемая водоотдача подземного водопровода, пожар всегда удавалось локализовать и потушить.
Для бесперебойной подачи воды к месту тушения пожара на поверхности каждой шахты сооружаются пожарные водоемы и насосные станции, а в действующих горных выработках шахт должен быть проложен пожарно-оросительный трубопровод с автоматическим контролем давления воды, обеспечивающий тушение пожара в любой точке горных выработок шахты. Сеть по- жарно-оросительного трубопровода состоит из магистральных и участковых линий. Диаметр трубопровода должен быть не менее
100 мм и постоянно заполнен водой.
Магистральные линии прокладываются в вертикальных и наклонных стволах, штольнях, околоствольных дворах, главных и групповых откаточных штреках и квершлагах, уклонах и бремсбергах. При наличии двух и более параллельных наклонных выработок пожарный трубопровод прокладывают по выработке, оборудованной ленточным конвейером, а пожарные краны в параллельные выработки можно выносить по сбойкам или скважинам. Участковые линии прокладываются в откаточных, вентиляционных и ярусных (промежуточных) штреках. Источником водоснабжения могут быть поверхностные водопроводы, реки, озера, пруды и др.
Давление воды в пожарных водопроводах у пожарных кранов должно составлять 0,6–1,5 МПа. Концы участковых пожарно- оросительных трубопроводов должны отстоять от забоев подготовительных выработок не более чем нами оборудоваться пожарными кранами, у которых располагается ящик с пожарными рукавами и стволами. Параметры магистрального трубопровода, проложенного по стволу и выработкам околоствольного двора к квершлагу до точки разветвления трубопровода в главные выработки, рассчитываются по суммарному расходу воды, необходимой для создания водяной завесы для преграждения
распространения подземного пожара, на непосредственное тушение пожара цельной струей из ствола. При этом общий расход воды на пожаротушение должен быть не менее 80 м
3
/ч. Параметры участкового трубопровода рассчитываются только по расходу воды, необходимому на устройство водяных завес, при этом расход воды должен быть не менее 50 м
3
/ч. В горных выработках обычно прокладывают объединенные по- жарно-оросительные трубопроводы, подающие воду на пылепо- давляющие устройства, а также для локализации и тушения пожаров. Все действующие в шахте водоотливные магистрали, воздухопроводы и пульпопроводы должны проектироваться с учетом их использования для борьбы с пожаром. Их рассматривают как резервные на случай аварии пожарно-оросительного трубопровода. Для удобства монтажа и демонтажа водопроводной линии трубы соединяют между собой посредством фланцев, которые привариваются перед спуском труб в шахту.
Пожарно-оросительный трубопровод оборудуется пожарными кранами, которые должны быть размещены в выработках с ленточными конвейерами через каждые 50 м. При этом дополнительно по обе стороны приводной головки конвейера на расстоянии мот нее устанавливаются 2 пожарных крана. Пожарные краны должны быть установлены по обе стороны всех камер на расстоянии 10 м у каждого ходка в склад взрывчатых материалов по обе стороны на расстоянии 10 мс каждой стороны ствола у сопряжения с околоствольным двором у пересечений и ответвлений подземных выработок. В горизонтальных выработках, не имеющих пересечений и ответвлений, пожарные краны устанавливают через 200 м в наклонных выработках, не имеющих пересечений, в околоствольных дворах, где нет камер, через 100 м. Рядом с пожарными кранами устанавливают ящик с рукавом длиной 20 ми пожарным стволом.
Для отключения отдельных участков пожарно- оросительного трубопровода в случае ремонта магистрали, а также для того, чтобы подавать увеличенное количество воды к месту тушения пожара, на трубопроводе должны быть размещены задвижки. Задвижки устанавливаются на всех ответвлениях водопроводных линий.
3
/ч. Параметры участкового трубопровода рассчитываются только по расходу воды, необходимому на устройство водяных завес, при этом расход воды должен быть не менее 50 м
3
/ч. В горных выработках обычно прокладывают объединенные по- жарно-оросительные трубопроводы, подающие воду на пылепо- давляющие устройства, а также для локализации и тушения пожаров. Все действующие в шахте водоотливные магистрали, воздухопроводы и пульпопроводы должны проектироваться с учетом их использования для борьбы с пожаром. Их рассматривают как резервные на случай аварии пожарно-оросительного трубопровода. Для удобства монтажа и демонтажа водопроводной линии трубы соединяют между собой посредством фланцев, которые привариваются перед спуском труб в шахту.
Пожарно-оросительный трубопровод оборудуется пожарными кранами, которые должны быть размещены в выработках с ленточными конвейерами через каждые 50 м. При этом дополнительно по обе стороны приводной головки конвейера на расстоянии мот нее устанавливаются 2 пожарных крана. Пожарные краны должны быть установлены по обе стороны всех камер на расстоянии 10 м у каждого ходка в склад взрывчатых материалов по обе стороны на расстоянии 10 мс каждой стороны ствола у сопряжения с околоствольным двором у пересечений и ответвлений подземных выработок. В горизонтальных выработках, не имеющих пересечений и ответвлений, пожарные краны устанавливают через 200 м в наклонных выработках, не имеющих пересечений, в околоствольных дворах, где нет камер, через 100 м. Рядом с пожарными кранами устанавливают ящик с рукавом длиной 20 ми пожарным стволом.
Для отключения отдельных участков пожарно- оросительного трубопровода в случае ремонта магистрали, а также для того, чтобы подавать увеличенное количество воды к месту тушения пожара, на трубопроводе должны быть размещены задвижки. Задвижки устанавливаются на всех ответвлениях водопроводных линий.
Важной проблемой для шахт является снижение геодезического давления (за счет разности высот) в пожарно-оросительном трубопроводе до требуемого уровня 1,5 МПа, на которое рассчитано оборудование. В глубоких шахтах применяют ступенчатое редуцирование геодезических давлений гидроредукторами, представляющими собой дроссельное устройство с регулируемой величиной проходного сечения. Используются автономные гидро- редукторы, работающие за счет энергии движущейся воды
(ПШ-4м, КР, КР, РКГД).
Противопожарные двери в шахтах. Для быстрого отключения отдельных участков шахтной сети и их изоляции с целью предотвращения отравления людей продуктами горения и распространения огня на смежные участки выработок в шахте в наиболее ответственных узлах устанавливаются пожарные двери. Пожарные двери должны быть негорючими или трудно- горючими. Они устанавливаются во всех электромашинных камерах, складах ВМ, камерах селеновых выпрямителей, участковых трансформаторных камерах, насосных станциях, в выработках, соединяющих воздухоподающие стволы, в верхних и нижних частях наклонных штолен, капитальных уклонов, бремсбергов и ходков при них, на всех горизонтах вблизи стволов и шурфов, подающих свежий воздух.
В выработках с негорючей крепью полотнища пожарных дверей изготавливают из листовой стали толщиной 3–5 мм. Створки, которые может открыть 1 человек, снабжены запорным устройством ив открытом положении прикреплены к стенкам крючьями. Горное давление воспринимается не конструкцией двери, а пожарной аркой, расположенной на горизонтальном участке выработки. Арка сооружается из несгораемого материала бетон, кирпич, бетонит) с врубом по всему периметру выработки глубиной не менее 0,4 м для породы и не менее 1 м для угля.
Вруб выполняется в устойчивых и нетрещиноватых горных породах, а если трещины имелись или возникли, их тампонируют цементным раствором. В выработках с деревянной или комбинированной крепью металлические арки, железобетонные стойки с деревянными затяжками) пожарные двери должны иметь теплоизоляцию из негорючего или трудногорючего материала (обычно асбестовая
(ПШ-4м, КР, КР, РКГД).
Противопожарные двери в шахтах. Для быстрого отключения отдельных участков шахтной сети и их изоляции с целью предотвращения отравления людей продуктами горения и распространения огня на смежные участки выработок в шахте в наиболее ответственных узлах устанавливаются пожарные двери. Пожарные двери должны быть негорючими или трудно- горючими. Они устанавливаются во всех электромашинных камерах, складах ВМ, камерах селеновых выпрямителей, участковых трансформаторных камерах, насосных станциях, в выработках, соединяющих воздухоподающие стволы, в верхних и нижних частях наклонных штолен, капитальных уклонов, бремсбергов и ходков при них, на всех горизонтах вблизи стволов и шурфов, подающих свежий воздух.
В выработках с негорючей крепью полотнища пожарных дверей изготавливают из листовой стали толщиной 3–5 мм. Створки, которые может открыть 1 человек, снабжены запорным устройством ив открытом положении прикреплены к стенкам крючьями. Горное давление воспринимается не конструкцией двери, а пожарной аркой, расположенной на горизонтальном участке выработки. Арка сооружается из несгораемого материала бетон, кирпич, бетонит) с врубом по всему периметру выработки глубиной не менее 0,4 м для породы и не менее 1 м для угля.
Вруб выполняется в устойчивых и нетрещиноватых горных породах, а если трещины имелись или возникли, их тампонируют цементным раствором. В выработках с деревянной или комбинированной крепью металлические арки, железобетонные стойки с деревянными затяжками) пожарные двери должны иметь теплоизоляцию из негорючего или трудногорючего материала (обычно асбестовая
ткань АТ, АТ, АТ. По обе стороны от арки нам в почву укладывают бетон, и головка рельсов не должна выступать избе- тона. Пожарные двери устанавливают на расстоянии не болеем от сопряжения ходка камеры с прилегающей выработкой. В открытом положении пожарные двери не должны мешать движению по выработке. В выработках, оборудованных ленточными конвейерами, устанавливаются металлические пожарные двери с фигурными вырезами, чтобы створки могли закрываться без демонтажа конвейера. Первичные средства пожаротушения в шахте
Первичными средствами пожаротушения в шахте являются ручные, стационарные и передвижные огнетушители вода, находящаяся под напором в системе пожарно-оросительного трубопровода песок или инертная пыль и подручные средства.
В надшахтных зданиях и башенных копрах располагаются по семь ручных огнетушителей объемом пол. Первичные средства пожаротушения (ручные огнетушители объемом 10 л, песок или инертная пыль с лопатами) находятся внутри подземных камеру рабочего места дежурного персонала от двух до семи огнетушителей. В камерах с непостоянным дежурством людей средства пожаротушения располагаются снаружи камер в специальной нише со стороны поступления свежей струи воздуха, не далее 10 мот входа в камеру. Если в камерах расположены центральные электроподстанции с масляным заполнением, то их противопожарную защиту осуществляют и автоматическими противопожарными установками (пенными, по- рошковыми).
Околоствольный двор снабжается семью огнетушителями. Семь огнетушителей также находится у сопряжения ствола с выработками горизонта.
Электровозные гаражи, лебедочные камеры и силовые стационарные маслоагрегаты в камерах должны иметь по семь огнетушителей и по 0,2 м
3
песка или инертной пыли.
Камеры подземных холодильных установок необходимо снабдить семью огнетушителями и 0,4 м
3
песка или инертной пыли
Первичными средствами пожаротушения в шахте являются ручные, стационарные и передвижные огнетушители вода, находящаяся под напором в системе пожарно-оросительного трубопровода песок или инертная пыль и подручные средства.
В надшахтных зданиях и башенных копрах располагаются по семь ручных огнетушителей объемом пол. Первичные средства пожаротушения (ручные огнетушители объемом 10 л, песок или инертная пыль с лопатами) находятся внутри подземных камеру рабочего места дежурного персонала от двух до семи огнетушителей. В камерах с непостоянным дежурством людей средства пожаротушения располагаются снаружи камер в специальной нише со стороны поступления свежей струи воздуха, не далее 10 мот входа в камеру. Если в камерах расположены центральные электроподстанции с масляным заполнением, то их противопожарную защиту осуществляют и автоматическими противопожарными установками (пенными, по- рошковыми).
Околоствольный двор снабжается семью огнетушителями. Семь огнетушителей также находится у сопряжения ствола с выработками горизонта.
Электровозные гаражи, лебедочные камеры и силовые стационарные маслоагрегаты в камерах должны иметь по семь огнетушителей и по 0,2 м
3
песка или инертной пыли.
Камеры подземных холодильных установок необходимо снабдить семью огнетушителями и 0,4 м
3
песка или инертной пыли
Камеры передвижных компрессоров содержат по семь огнетушителей и по 0,7 м
3
песка или инертной пыли.
По четыре огнетушителя и по 0,2 м
3
песка или инертной пыли должны иметь центральные электроподстанции и зарядные камеры, камеры подземных ремонтных мастерских, участковые трансформаторные камеры, электрораспределительные пункты, камеры водоотлива.
Склады взрывчатых материалов должны содержать по четыре огнетушителя и по 1 м
3
песка или инертной пыли.
По два огнетушителя и по 0,2 м
3
песка или инертной пыли необходимо иметь у передвижных электроподстанций, в распределительных пунктах выработок, оборудованных ленточными конвейерами.
По два огнетушителя должны иметь проходческие комбайны породопогрузочные машины дегазационные камеры тупиковые горные выработки длиной болеем через каждые 50 м выработки с горючей крепью через каждые 300 м забои подготовительных выработок (не далее 20 мот места работы погрузочные пункты лав (на расстоянии 3–5 м со стороны поступающей свежей струи воздуха приводные и натяжные секции ленточных конвейеров выработки с ленточными конвейерами через каждые
100 м электромеханизмы, находящиеся вне камер верхние и нижние площадки стволов, шурфов, уклонов бремсбергов и их сопряжений подземные инструментальные камеры и здравпункты.
Зная температурный диапазон работы огнетушителей, в надшахтных зданиях ив выработках с отрицательной температурой применяют только порошковые огнетушители
92
5.5. Основные направления предупреждения
эндогенных пожаров
Все меры, направленные на предотвращение эндогенных пожаров, исходят из условий снижения количества генерируемого тепла и увеличения его потерь из окисляющегося материала. Из них можно выделить три направления применение систем разработки, обеспечивающих минимальные потери угля и высокие скорости подвигания очистных забоев
– снижение концентрации кислорода в воздухе в выработанном пространстве за счет сокращения утечек воздуха, накопления метана и нагнетания инертных газов
– использование антипирогенов, снижающих химическую активность угля и повышающих его теплопроводность и теплоемкость. Первое направление – это общетехнические меры, второе и третье – это специальные меры профилактики.
Общетехнические мероприятия, направленные на уменьшение потерь угля и улучшение изоляции угля от притока кислорода, включают полевую подготовку отработку отдельными легкоизолируемыми полями уменьшение размеров выемочных полей или их деление на блоки из расчета отработки в сроки, меньшие инкубационного периода выемку угля с полной закладкой выработанного пространства засыпку провалов на поверхности изоляцию отработанных полей двойными перемычками с заполнением пространства между ними инертными материалами применение в выработках, вскрывающих пожароопасные пласты, огнестойкой крепи использование секционной системы проветривания с целью уменьшения действующих напоров.
Изоляция является одним из основных противопожарных мероприятий при разработке самовозгорающихся углей и руд. В основном изоляция осуществляется перемычками, возводимыми в горных выработках. Если наземной поверхности возникают провалы, то их также необходимо засыпать для улучшения изоляции. В изолированном пожарном участке снижается содержание кислорода и повышается концентрация углекислого газа, окиси углерода и метана
3
песка или инертной пыли.
По четыре огнетушителя и по 0,2 м
3
песка или инертной пыли должны иметь центральные электроподстанции и зарядные камеры, камеры подземных ремонтных мастерских, участковые трансформаторные камеры, электрораспределительные пункты, камеры водоотлива.
Склады взрывчатых материалов должны содержать по четыре огнетушителя и по 1 м
3
песка или инертной пыли.
По два огнетушителя и по 0,2 м
3
песка или инертной пыли необходимо иметь у передвижных электроподстанций, в распределительных пунктах выработок, оборудованных ленточными конвейерами.
По два огнетушителя должны иметь проходческие комбайны породопогрузочные машины дегазационные камеры тупиковые горные выработки длиной болеем через каждые 50 м выработки с горючей крепью через каждые 300 м забои подготовительных выработок (не далее 20 мот места работы погрузочные пункты лав (на расстоянии 3–5 м со стороны поступающей свежей струи воздуха приводные и натяжные секции ленточных конвейеров выработки с ленточными конвейерами через каждые
100 м электромеханизмы, находящиеся вне камер верхние и нижние площадки стволов, шурфов, уклонов бремсбергов и их сопряжений подземные инструментальные камеры и здравпункты.
Зная температурный диапазон работы огнетушителей, в надшахтных зданиях ив выработках с отрицательной температурой применяют только порошковые огнетушители
92
5.5. Основные направления предупреждения
эндогенных пожаров
Все меры, направленные на предотвращение эндогенных пожаров, исходят из условий снижения количества генерируемого тепла и увеличения его потерь из окисляющегося материала. Из них можно выделить три направления применение систем разработки, обеспечивающих минимальные потери угля и высокие скорости подвигания очистных забоев
– снижение концентрации кислорода в воздухе в выработанном пространстве за счет сокращения утечек воздуха, накопления метана и нагнетания инертных газов
– использование антипирогенов, снижающих химическую активность угля и повышающих его теплопроводность и теплоемкость. Первое направление – это общетехнические меры, второе и третье – это специальные меры профилактики.
Общетехнические мероприятия, направленные на уменьшение потерь угля и улучшение изоляции угля от притока кислорода, включают полевую подготовку отработку отдельными легкоизолируемыми полями уменьшение размеров выемочных полей или их деление на блоки из расчета отработки в сроки, меньшие инкубационного периода выемку угля с полной закладкой выработанного пространства засыпку провалов на поверхности изоляцию отработанных полей двойными перемычками с заполнением пространства между ними инертными материалами применение в выработках, вскрывающих пожароопасные пласты, огнестойкой крепи использование секционной системы проветривания с целью уменьшения действующих напоров.
Изоляция является одним из основных противопожарных мероприятий при разработке самовозгорающихся углей и руд. В основном изоляция осуществляется перемычками, возводимыми в горных выработках. Если наземной поверхности возникают провалы, то их также необходимо засыпать для улучшения изоляции. В изолированном пожарном участке снижается содержание кислорода и повышается концентрация углекислого газа, окиси углерода и метана
Из специальных мер профилактики можно выделить
1 – заиливание выработанного пространства глинистой пульпой приводит к снижению воздухопроницаемости выработанного пространства за счет оседания глины, уменьшению химической активности угля за счет образования пленки на угле, охлаждению угля, увеличению его теплопроводности, повышению влажности воздуха, что тормозит процесс самовозгорания.
Консистенция пульпы ТЖ (соотношение твердой фазы к жидкости) должна быть 1:4–1:6;
2 – выравнивание давления воздуха заключается в устранении перепада давления воздуха у изолирующей перемычки отработанного поля или между выработками действующего поля и поверхностью, являющегося причиной поступления воздуха к местам возможного скопления угля. Реализуется путем сооружения камеры выравнивания давления (рис. 5.2). Для создания камеры выравнивания давления на расстоянии 3–5 мот постоянной перемычки, изолирующей отработанное поле, возводится временная перемычка. В образующуюся камеру с помощью вентилятора местного проветривания начинают подавать воздух для создания в ней давления воздуха, равного давлению в заперемычен- ном пространстве. Эффективность камеры определяется замером давления воздуха в изолированном объеме ив камере через специально оставляемые трубки. Недостатком данного устройства является сохранение утечек воздуха через временную перемычку, что может спровоцировать самовозгорание угля – инертизацию атмосферы за счет подачи инертных газов приводит к снижению концентрации кислорода до безопасных значений и замедлению процесса окисления угля. Наиболее распространенным инертным газом, применяемым в шахтах для предупреждения самовозгорания, является азот. Для его получения могут использоваться разделительные установки в виде молекулярных сит или производится криогенное разделение воздуха. Жидкий азот удобнее транспортировать, однако подают его обычно в газообразном состоянии. Подачу азота в газообразном состоянии осуществляют в основном по скважинам с поверхности или близлежащих горных выработок из расчета сохранения необходимой концентрации кислорода (20 %) в действующих горных выработках
94 1
2 3
4 Рис. 5.2. Схема камеры выравнивания давления 1 – изолируемый объем 2 – постоянная перемычка 3 – камера выравнивания давления 4 – трубки для измерения давления воздуха
5 – временная перемычка 6 – вентилятор для подачи воздуха – обработку угля антипирогенами; приводит к снижению его химической активности. В зависимости от механизма воздействия антипирогены делятся натри класса пленкообразующие,
препятствующие притоку кислорода к поверхности угля снижающие скорость химического реагирования кислорода с углем ингибиторы окисления оказывающие комбинированное воз- действие.
В качестве пленкообразователей используются хлоридно- глинистая паста, растворы жидкого стекла и высокомолекулярные органические соединения (латексы, смолы, полиакриламид, карбоксиметилцеллюлоза, фенолформальдегидная смола и др. К антипирогенам-ингибиторам относятся марганцевокислый калий, хлористый кальций, фосфорнокислый аммоний, растворы бензосульфокислоты, триэтаноламина и др. Они либо дезактивируют уголь при взаимодействии с ним в адсорбционном слое, являясь сильными окислителями, либо выделяют при разложении газообразные продукты, которые взаимодействуют с углем. Наиболее часто используемая в качестве антипирогена гашеная известь оказывает комбинированное действие на уголь. Использование антипирогенов традиционным нанесением на поверхность связано с трудностями, так как невозможно обработать весь уголь. В основном антипирогены используются для обработки целиков угля на контакте с действующими выработками. Профилактической обработке ингибиторами и антипироге- нами подвергают межблоковые, участковые барьерные целики и целики, оставляемые из-за аварий (в основном суспензией гашеной извести (добавка 5–10 % к воде, растворами хлористого кальция (10–20 %) и жидкого стекла (0,5–1 %) и их смесями).
Для снижения расхода и трудоемкости обработки выработанного пространства предложено подавать антипирогены в виде жидких и твердых аэрозолей по путям утечек воздуха в отработанную часть пласта. Разбрызгиватели жидкого антипирогена устанавливают на угледобывающий комплекс и периодически включают по мере передвижения забоя. Способ позволяет производить объемную обработку скоплений угля в наиболее опасных зонах, к которым приурочена фильтрация воздуха. Однако необработанными оказываются скопления, формирующиеся при медленном разрушении целиков.
Профилактический эффект возникает при обработке угольных скоплений пеной, подаваемой в выработанное пространство по скважинам или по трубопроводу со стороны перемычек или действующего очистного забоя. Образующиеся пенные завесы препятствуют поступлению утечек воздуха к теряемому углю, а жидкая фаза после разрушения пены образует на поверхности угля пленку.
5.6. Пенный способ предупреждения
эндогенных пожаров в шахтах
Пожар, в том числе и эндогенный, возможен при наличии горючего материала, притока к нему необходимого количества кислорода, а также при соответствующих теплофизических отношениях между окисляющимся материалом и внешней средой, способствующих накоплению тепла. Профилактика эндогенных пожаров предусматривает комплекс мероприятий, направленных на снижение сорбционной активности угля, уменьшение притока кислорода к окисляющемуся материалу и активный отвод тепла от скопления угля
1 – заиливание выработанного пространства глинистой пульпой приводит к снижению воздухопроницаемости выработанного пространства за счет оседания глины, уменьшению химической активности угля за счет образования пленки на угле, охлаждению угля, увеличению его теплопроводности, повышению влажности воздуха, что тормозит процесс самовозгорания.
Консистенция пульпы ТЖ (соотношение твердой фазы к жидкости) должна быть 1:4–1:6;
2 – выравнивание давления воздуха заключается в устранении перепада давления воздуха у изолирующей перемычки отработанного поля или между выработками действующего поля и поверхностью, являющегося причиной поступления воздуха к местам возможного скопления угля. Реализуется путем сооружения камеры выравнивания давления (рис. 5.2). Для создания камеры выравнивания давления на расстоянии 3–5 мот постоянной перемычки, изолирующей отработанное поле, возводится временная перемычка. В образующуюся камеру с помощью вентилятора местного проветривания начинают подавать воздух для создания в ней давления воздуха, равного давлению в заперемычен- ном пространстве. Эффективность камеры определяется замером давления воздуха в изолированном объеме ив камере через специально оставляемые трубки. Недостатком данного устройства является сохранение утечек воздуха через временную перемычку, что может спровоцировать самовозгорание угля – инертизацию атмосферы за счет подачи инертных газов приводит к снижению концентрации кислорода до безопасных значений и замедлению процесса окисления угля. Наиболее распространенным инертным газом, применяемым в шахтах для предупреждения самовозгорания, является азот. Для его получения могут использоваться разделительные установки в виде молекулярных сит или производится криогенное разделение воздуха. Жидкий азот удобнее транспортировать, однако подают его обычно в газообразном состоянии. Подачу азота в газообразном состоянии осуществляют в основном по скважинам с поверхности или близлежащих горных выработок из расчета сохранения необходимой концентрации кислорода (20 %) в действующих горных выработках
94 1
2 3
4 Рис. 5.2. Схема камеры выравнивания давления 1 – изолируемый объем 2 – постоянная перемычка 3 – камера выравнивания давления 4 – трубки для измерения давления воздуха
5 – временная перемычка 6 – вентилятор для подачи воздуха – обработку угля антипирогенами; приводит к снижению его химической активности. В зависимости от механизма воздействия антипирогены делятся натри класса пленкообразующие,
препятствующие притоку кислорода к поверхности угля снижающие скорость химического реагирования кислорода с углем ингибиторы окисления оказывающие комбинированное воз- действие.
В качестве пленкообразователей используются хлоридно- глинистая паста, растворы жидкого стекла и высокомолекулярные органические соединения (латексы, смолы, полиакриламид, карбоксиметилцеллюлоза, фенолформальдегидная смола и др. К антипирогенам-ингибиторам относятся марганцевокислый калий, хлористый кальций, фосфорнокислый аммоний, растворы бензосульфокислоты, триэтаноламина и др. Они либо дезактивируют уголь при взаимодействии с ним в адсорбционном слое, являясь сильными окислителями, либо выделяют при разложении газообразные продукты, которые взаимодействуют с углем. Наиболее часто используемая в качестве антипирогена гашеная известь оказывает комбинированное действие на уголь. Использование антипирогенов традиционным нанесением на поверхность связано с трудностями, так как невозможно обработать весь уголь. В основном антипирогены используются для обработки целиков угля на контакте с действующими выработками. Профилактической обработке ингибиторами и антипироге- нами подвергают межблоковые, участковые барьерные целики и целики, оставляемые из-за аварий (в основном суспензией гашеной извести (добавка 5–10 % к воде, растворами хлористого кальция (10–20 %) и жидкого стекла (0,5–1 %) и их смесями).
Для снижения расхода и трудоемкости обработки выработанного пространства предложено подавать антипирогены в виде жидких и твердых аэрозолей по путям утечек воздуха в отработанную часть пласта. Разбрызгиватели жидкого антипирогена устанавливают на угледобывающий комплекс и периодически включают по мере передвижения забоя. Способ позволяет производить объемную обработку скоплений угля в наиболее опасных зонах, к которым приурочена фильтрация воздуха. Однако необработанными оказываются скопления, формирующиеся при медленном разрушении целиков.
Профилактический эффект возникает при обработке угольных скоплений пеной, подаваемой в выработанное пространство по скважинам или по трубопроводу со стороны перемычек или действующего очистного забоя. Образующиеся пенные завесы препятствуют поступлению утечек воздуха к теряемому углю, а жидкая фаза после разрушения пены образует на поверхности угля пленку.
5.6. Пенный способ предупреждения
эндогенных пожаров в шахтах
Пожар, в том числе и эндогенный, возможен при наличии горючего материала, притока к нему необходимого количества кислорода, а также при соответствующих теплофизических отношениях между окисляющимся материалом и внешней средой, способствующих накоплению тепла. Профилактика эндогенных пожаров предусматривает комплекс мероприятий, направленных на снижение сорбционной активности угля, уменьшение притока кислорода к окисляющемуся материалу и активный отвод тепла от скопления угля
Одним из самых эффективных комплексных средств профилактики самовозгорания является пена, подаваемая в выработанное пространство по скважинам или по трубопроводу со стороны перемычек или действующего очистного забоя. Образующиеся пенные завесы препятствуют поступлению воздуха к теряемому углю, а жидкая фаза после разрушения пены образует на его поверхности пленку, не допускающую проникновение кислорода к активным центрам угля. Небольшая плотность и значительная вязкость способствуют объемной обработке выработанного пространства. Практика применения пенного способа предупреждения эндогенных пожаров показала его высокую эффективность. Пена представляет собой дисперсную систему, состоящую из пузырьков газа, разделенных тонкими пленками жидкости. Для образования устойчивых пен в жидкость вводят в небольших количествах (1–5 %) пенообразователи, в состав которых входят поверхностно-активные вещества (ПАВ. При оценке профилактических и пожаротушащих свойств пен используют следующие характеристики кратность, стойкость, дисперсность, плотность, вязкость, теплоемкость, изолирующую способность.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Кратность пены (K) определяется отношением объема пены к объему пенообразующего раствора, необходимого для ее получения:
,
Ж
V
Ж
V
Г
V
Ж
V
П
V
K
(5.1)
где
П
V
,
Ж
V
,
Г
V
– объем соответственно пены, пенообразующей жидкости и газа в пене, м
3
По кратности пены разделяют натри категории низкократные ( K ≤ средней кратности (100 < K ≤ высокой кратности ( K > Пены кратностью 60–80 обладают максимальной стойкостью. В качестве газовой фазы пены при борьбе с эндогенными пожарами можно использовать атмосферный воздух, воздух изолированного пожарного участка с пониженным содержанием кислорода и инертный газ, например азот
Стойкость пены характеризуется временем существования дисперсной системы. При борьбе с эндогенными пожарами в выработанном пространстве стойкость является одним из основных параметров пены, способствующих эффективной обработке самовозгорающегося угля. Замеру стойкости принимается время распада всего объема или определенной его части, например по- ловины.
Дисперсность пены определяется средним диаметром образующих пену пузырьков газа. Обычно он измеряется от сотых долей миллиметра до нескольких сантиметров. Уменьшение размера пузырьков повышает стойкость пены.
Плотность пены в основном зависит от ее кратности и определяется из выражения
Г
K
K
Ж
)
1 где Ж, Г плотность соответственно пенообразующей жидкости и газа, кг/м
3
Плотность пены резко снижается приросте кратности до
12–15, затем медленно понижается до 11 кг/м
3
при кратности 100. Вязкость пены кратностью 60–100 более чем враз превышает вязкость воды.
Обработанные пеной разрыхленные массы угля и породы покрываются пленкой жидкости, препятствующей проникновению кислорода к активному веществу угля. В результате лабораторных исследований выявлено, что наибольшее антипирогенное действие пена оказывает на свежеобнаженный уголь, снижая его химическую активность враз. Так, если уголь марки К пл. Мощный, шахта «Зиминка») имел химическую активность
0,159 мл/(гּч), то после обработки пенообразующей жидкостью
(5 % пенообразователя ПОД) его активность снизилась почтив раз (до 0,021 мл/(г·ч)). Через 912 ч после начала эксперимента удельная сорбция обработанного пеной угля составила 7,74 мл/г, в то время как у необработанного – 25,22 мл/г (рис. 5.3). Эксперименты показали, что эффективность обработки водным раствором пенообразователя на 15–35 % выше по сравнению с другими составами на
Дисперсность пены определяется средним диаметром образующих пену пузырьков газа. Обычно он измеряется от сотых долей миллиметра до нескольких сантиметров. Уменьшение размера пузырьков повышает стойкость пены.
Плотность пены в основном зависит от ее кратности и определяется из выражения
Г
K
K
Ж
)
1 где Ж, Г плотность соответственно пенообразующей жидкости и газа, кг/м
3
Плотность пены резко снижается приросте кратности до
12–15, затем медленно понижается до 11 кг/м
3
при кратности 100. Вязкость пены кратностью 60–100 более чем враз превышает вязкость воды.
Обработанные пеной разрыхленные массы угля и породы покрываются пленкой жидкости, препятствующей проникновению кислорода к активному веществу угля. В результате лабораторных исследований выявлено, что наибольшее антипирогенное действие пена оказывает на свежеобнаженный уголь, снижая его химическую активность враз. Так, если уголь марки К пл. Мощный, шахта «Зиминка») имел химическую активность
0,159 мл/(гּч), то после обработки пенообразующей жидкостью
(5 % пенообразователя ПОД) его активность снизилась почтив раз (до 0,021 мл/(г·ч)). Через 912 ч после начала эксперимента удельная сорбция обработанного пеной угля составила 7,74 мл/г, в то время как у необработанного – 25,22 мл/г (рис. 5.3). Эксперименты показали, что эффективность обработки водным раствором пенообразователя на 15–35 % выше по сравнению с другими составами на
жидкой основе, что можно объяснить лучшей смачиваемостью угля, из-за наличия вводе поверхностно-активного вещества. Рис. 5.3. Кинетика сорбции кислорода углем во времени – не обработан пеной 2 – обработан пеной
С увеличением начальной степени окисления угля эффективность пенной обработки угля для снижения сорбционной активности по отношению к кислороду падает, поэтому профилактическую обработку пеной выработанного пространства целесообразно проводить вслед за подвиганием очистного забоя.
Пленка жидкости, образующаяся после подачи пены на поверхности угля и породы, снижает интенсивность самонагрева- ния или прекращает егоза счет дополнительных потерь тепла на нагрев и испарение жидкости, а также в результате роста коэффициента теплопроводности и теплоемкости скопления. Выполненные расчеты показали, что в результате снижения химической активности угля и увеличения его влажности после пенной обработки длительность разогрева угля до критической температуры в процессе самовозгорания возрастает враз Причем этот эффект наблюдается при полном разрушении поданной пены и восстановлении утечек воздуха через выработанное пространство.
Изолирующее действие пены также приводит к замедлению процесса самонагревания за счет сокращения притока воздуха в выработанное пространство действующего выемочного поля. Эксперименты показали, что насыпка угля фракции 16–25 мм размером 0,5Æ0,5Æ1,0 м после пропитки пеной воздухопроницае- ма только при достижении перепада давления 6 860 Па. На основании измерений, выполненные в шахтах, установлено, что величина утечек сокращается в 2–3 раза после заполнения обрушенных пород объемом пены, составляющем 10–30 % от объема выработанного пространства. Восстанавливаются утечки воздуха через 3–8 сут после разовой подачи пены.
Используемые для получения пены пенообразователи и моющие средства относятся к поверхностно-активным веществам, незначительные добавки которых способны понижать поверхностное натяжение и улучшать смачивающую способность воды. Широкое применение получили следующие ПАВ ПОД, ПОД, ПО-6К, ПО, Прогресс-М20¤, Прогресс-М30¤. Повышенными пенообразующими свойствами обладают пенообразователи Сампо¤, Поток, Каскад, Ива. В их состав введены стабилизаторы пены и другие добавки, повышающие эксплуатационные качества пенообразователей. Рабочие растворы ПАВ не оказывают раздражающего и кумулятивного действия на организм человека.
Смачивающая способность водных растворов в значительной степени обусловливает их профилактический, охлаждающий и пожаротушащий эффект. Добавка пенообразователя в количестве улучшает смачивающую способность враз, с 300 до
10 си менее. При генерации инертных и водовоздушных пен на сеточных пеногенераторах типа УЛЭП-2 или на бессеточных пеногенера- торах типа ГПА-1 оптимальная концентрация пенообразователя
Прогресс-М30¤ равна 2,0 %, а ПОД – 4,0 Установки напорные УЛЭП-2 и Экран могут использоваться для получения пены и нагнетания ее под давлением в обрушенные уголь и породу для предупреждения эндогенных пожаров в отработанной части пластов. Обязательным условием их применения является наличие сжатого инертного газа или воздуха, а также воды. В качестве источника сжатого инертного газа применяются газификационные установки, а сжатый воздух подают компрессоры. Для получения инертной пены непосредственно из жидкого азота и пенообразующей жидкости используется генератор азотной пены ГПА-1, имеющий производительность по пене
12 м
3
/мин кратностью 30–80. Генератор не имеет сеток, а образование пены происходит при газификации жидкого азота, нагнетаемого в пенообразующий раствор.
Установки готовят к работе непосредственно в горных выработках или на поверхности у трубопроводов или скважин, пробуренных в выработанное пространство пласта. Подключается система трубопроводов к пожарно-оросительному трубопроводу и воздушной магистрали. Можно подключить установку к водяному насосу и воздушному компрессору или газификационной установке. Емкость с пенообразователем доставляют к месту работы, в нее опускают шланг подачи пенообразователя с фильтром. Скважины должны быть обсажены трубами с условным проходом не менее 80 мм и иметь фланцы для подсоединения пеногенератора.
При генерации пены одновременно происходит обратный процесс – ее распад. Скорость распада пены является величиной обратной ее стойкости. Работа любого пеногенераторного устройства с учетом распада пены описывается уравнением
V
C
d
П
V
Qd
dV
П
,
(5.3)
где
П
V
– объем генерируемой пены, м производительность пеногенератора, м
3
/ч;
– время работы пеногенератора, ч стойкость пены, ч.
Решение уравнения (5.3) позволяет получить сохраняющийся объем пены
П
V
при работе пеногенератора за время
:
С увеличением начальной степени окисления угля эффективность пенной обработки угля для снижения сорбционной активности по отношению к кислороду падает, поэтому профилактическую обработку пеной выработанного пространства целесообразно проводить вслед за подвиганием очистного забоя.
Пленка жидкости, образующаяся после подачи пены на поверхности угля и породы, снижает интенсивность самонагрева- ния или прекращает егоза счет дополнительных потерь тепла на нагрев и испарение жидкости, а также в результате роста коэффициента теплопроводности и теплоемкости скопления. Выполненные расчеты показали, что в результате снижения химической активности угля и увеличения его влажности после пенной обработки длительность разогрева угля до критической температуры в процессе самовозгорания возрастает враз Причем этот эффект наблюдается при полном разрушении поданной пены и восстановлении утечек воздуха через выработанное пространство.
Изолирующее действие пены также приводит к замедлению процесса самонагревания за счет сокращения притока воздуха в выработанное пространство действующего выемочного поля. Эксперименты показали, что насыпка угля фракции 16–25 мм размером 0,5Æ0,5Æ1,0 м после пропитки пеной воздухопроницае- ма только при достижении перепада давления 6 860 Па. На основании измерений, выполненные в шахтах, установлено, что величина утечек сокращается в 2–3 раза после заполнения обрушенных пород объемом пены, составляющем 10–30 % от объема выработанного пространства. Восстанавливаются утечки воздуха через 3–8 сут после разовой подачи пены.
Используемые для получения пены пенообразователи и моющие средства относятся к поверхностно-активным веществам, незначительные добавки которых способны понижать поверхностное натяжение и улучшать смачивающую способность воды. Широкое применение получили следующие ПАВ ПОД, ПОД, ПО-6К, ПО, Прогресс-М20¤, Прогресс-М30¤. Повышенными пенообразующими свойствами обладают пенообразователи Сампо¤, Поток, Каскад, Ива. В их состав введены стабилизаторы пены и другие добавки, повышающие эксплуатационные качества пенообразователей. Рабочие растворы ПАВ не оказывают раздражающего и кумулятивного действия на организм человека.
Смачивающая способность водных растворов в значительной степени обусловливает их профилактический, охлаждающий и пожаротушащий эффект. Добавка пенообразователя в количестве улучшает смачивающую способность враз, с 300 до
10 си менее. При генерации инертных и водовоздушных пен на сеточных пеногенераторах типа УЛЭП-2 или на бессеточных пеногенера- торах типа ГПА-1 оптимальная концентрация пенообразователя
Прогресс-М30¤ равна 2,0 %, а ПОД – 4,0 Установки напорные УЛЭП-2 и Экран могут использоваться для получения пены и нагнетания ее под давлением в обрушенные уголь и породу для предупреждения эндогенных пожаров в отработанной части пластов. Обязательным условием их применения является наличие сжатого инертного газа или воздуха, а также воды. В качестве источника сжатого инертного газа применяются газификационные установки, а сжатый воздух подают компрессоры. Для получения инертной пены непосредственно из жидкого азота и пенообразующей жидкости используется генератор азотной пены ГПА-1, имеющий производительность по пене
12 м
3
/мин кратностью 30–80. Генератор не имеет сеток, а образование пены происходит при газификации жидкого азота, нагнетаемого в пенообразующий раствор.
Установки готовят к работе непосредственно в горных выработках или на поверхности у трубопроводов или скважин, пробуренных в выработанное пространство пласта. Подключается система трубопроводов к пожарно-оросительному трубопроводу и воздушной магистрали. Можно подключить установку к водяному насосу и воздушному компрессору или газификационной установке. Емкость с пенообразователем доставляют к месту работы, в нее опускают шланг подачи пенообразователя с фильтром. Скважины должны быть обсажены трубами с условным проходом не менее 80 мм и иметь фланцы для подсоединения пеногенератора.
При генерации пены одновременно происходит обратный процесс – ее распад. Скорость распада пены является величиной обратной ее стойкости. Работа любого пеногенераторного устройства с учетом распада пены описывается уравнением
V
C
d
П
V
Qd
dV
П
,
(5.3)
где
П
V
– объем генерируемой пены, м производительность пеногенератора, м
3
/ч;
– время работы пеногенератора, ч стойкость пены, ч.
Решение уравнения (5.3) позволяет получить сохраняющийся объем пены
П
V
при работе пеногенератора за время
:
101
)
1
(
V
C
e
V
QC
V
П
(5.4)
При
= ∞ из уравнения (5.4) получаем выражение для расчета максимального объема пены, генерируемого пеногенерато- ром:
max
V
V
QC
=
.
(5.5)
При нагнетании в равнопроницаемое выработанное пространство, благодаря большой вязкости и малой плотности, пена равномерно распространяется от точки подачи. Так как пена проходит только в порах скопления, в выработанном пространстве образуется максимальный объем сферической формы (риса) следующего размера П) где R – радиус объема выработанного пространства, заполненного пеной, м П – пористость выработанного пространства.
Рис. 5.4. Распространение пены при подаче в равнопрони- цаемое выработанное пространство (а, на почву отработанного пласта (б) и на границу целика и почвы пласта (в 1 – точка подачи пены 2 – граница заполненного пеной объема
В случае подачи пены на почву отработанного пласта объем пены образует в выработанном пространстве полусферу рис. 5.4, б, а при подаче на границу целика и почвы пласта заполняется пеной четвертая часть сферы (рис. 5.4, в
Объем пены, рассчитанный по выражению (5.6), образуется при бесконечно долгой работе пеногенератора. Для снижения длительности работы пеногенератора до приемлемых уровней необходимо уменьшить зону обработки. Исследования показали, что с этой целью необходимо ввести поправочный коэффициент А, равный 0,6–0,7. Исходя из изложенного, рекомендуемый радиус заполненного пеной выработанного пространства при ее подаче на границу целика угля и почвы пласта (рис. 5.4, в) можно определить по выражению 1
)
3
(
П
V
AQC
R
R
(5.7)
Для обработки теряемых в выработанном пространстве пачек угля, а также бортов угольных целиков пену подают вдоль конвейерного, вентиляционного или одновременно обоих штреков в течение всего периода отработки столба. Подачу пены осуществляют по трубопроводам, укладываемым на почве пласта вдоль целика (рис. 5.5). Длина каждого оставляемого в выработанном пространстве (4) трубопровода (5) должна равняться Диаметр трубопровода не менее 80 мм, на конце имеется перфорация) на длине 1–2 м из расчета 2–4 отверстия диаметром
30–40 мм по периметру трубы через каждые 30–40 см. Обработку обрушенных пород проводят после посадки кровли и отхода комплекса (3) отперфорированного участка на расстояние, что предотвращает выход пены в действующие выработки. После подачи необходимого количества пены пено- генератор отключается от трубопровода и на почву укладывается новый участок трубопровода, к которому подключают пеногене- ратор. Обработку выработанного пространства проводят до полной отработки столба.
Время работы пеногенератора для заполнения рекомендуемого объема выработанного пространства через одну точку подачи можно определить по формуле
103 1
2 3
4 Рис. 5.5. Технологическая схема профилактики эндогенных пожаров на пластах пологого падения 1 – вентиляционный штрек 2 – пеногенератор; 3 – секции механизированного комплекса выработанное пространство 5 – оставляемые в выработанном пространстве трубопроводы 6 – перфорированные участки
Необходимый для заполнения скопления угля и пород через одну точку объем пены рассчитывается по формуле Q
П
V
(5.9)
Требуемый для получения пены объем пенообразующей жидкости рассчитывают по выражению
1
K
П
V
Ж
V
(5.10)
Количество требуемого пенообразователя определяют по выражению
104 100
Ж
CV
ПО
V
,
(5.11)
где С – концентрация пенообразователя в пенообразующей жидкости. ТУШЕНИЕ ПОЖАРОВ
Тушение пожаров может осуществляться активным, пассивным или комбинированным способами. Элементом процесса тушения очагов горения может быть и локализация пожара, позволяющая предотвратить его распространение и снизить интенсивность горения.
Пожары, возникающие в зданиях, сооружениях, а также экзогенные пожары, возникающие в доступных местах подземных горных выработок и разрезах, обычно тушат активными способами. Активный способ тушения – это непосредственное воздействие на очаг горения огнегасительными веществами (водой, пеной, песком, огнегасительным порошком, инертным газом и пр) или дистанционная подача в зону горения этих веществ по трубопроводам, скважинам или по подводящим выработкам, а также удаление горящих масс сих охлаждением. Пассивный способ тушения пожаров предусматривает изоляцию пожарного участка и применяется в случаях, когда очаг недоступен, неизвестно его местонахождение, нет достаточных средств для тушения, они неэкономичны или существует угроза взрыва горючих газов (метана более 2 %). Способ изоляции – это прекращение доступа воздуха в пожарный участок путем возведения в выработках перемычек, тампонирования трещин, соединяющих пожарный участок с действующими горными выработками или поверхностью и др. Комбинированный способ тушения – это сочетание непосредственного воздействия на очаг огнегасительными средствами с одновременной изоляцией пожарного участка перемычками для прекращения к нему доступа кислорода. Большая часть эндогенных пожаров ликвидируется пассивным или комбинированным способами
106
– закорачивание вентиляционной струи в нормальном или реверсивном режиме проветривания. Принятый вентиляционный режим должен быть устойчивыми управляемым. До полного вывода людей из аварийной зоны изменение вентиляционного режима, предусмотренного планом ликвидации аварии, запрещается.
При пожарах в надшахтных зданиях воздухоподающих стволов, в стволах со свежей струей, околоствольных дворах и примыкающих к ним главных воздухоподающих выработках наиболее эффективным является реверсирование вентиляционной струи в масштабе всей шахты после вывода людей из аварийной зоны. При пожарах в пределах выемочных полей (панелей) ив выработках с исходящими струями (вентиляционные выработки горизонта, крыла или шахты в целом, шурфы, вентиляционные сбойки, воздуховыдающие стволы и их надшахтные здания) сохраняется существующее направление вентиляционной струи с неизменяемым, уменьшенным или увеличенным расходом воздуха.
В ходе тушения пожара должен осуществляться непрерывный контроль за содержанием горючих газов (метан, оксид углерода, водород и пр, кислорода, других параметров потока воздуха (температура и расход воздуха в выработках пожарного участка. Если содержание метана у места тушения достигнет 2 %, все люди, в том числе горноспасатели, должны быть выведены из опасной зоны, а для тушения использован способ, обеспечивающий безопасность работ.
6.1. Активное тушение экзогенных пожаров
В зависимости от свойств горящего материала и условий пожара применяют следующие способы, отличающиеся механизмом пожаротушения
– охлаждение очага и объекта горения до температуры, меньшей температуры вспышки горючего вещества (например, водой, песком, пеной и др
– предотвращение выхода горючих летучих веществ из горящей поверхности в окружающий воздух и поступление кислорода к горючим компонентам (например, подача пены, плавящихся огнегасительных порошков и др
– снижение концентрации кислорода у горящей поверхности до безопасных значений (углекислым газом, азотом, паром
– обрыв и предотвращение цепных реакций горения и (или)
взрыва галоидированными углеводородами или огнегасительны- ми порошками ингибирующего действия. На практике в большинстве случаев используется сочетание различных механизмов пожаротушения. Тушение пожаров в шахтах обычно начинают первичными средствами – пенными или порошковыми огнетушителями, песком, водой, а затем по возможности и необходимости вводят более мощные средства. Чтобы в случае развития пожара быстро локализовать его, одновременно с тушением начинают готовить участок к изоляции (подготовка врубов и материалов для сооружения изоляционных перемычек, в первую очередь на путях распространения пожара по выработкам с исходящей струей. Так, после изоляции очага, при снижении концентрации кислорода до
2–5 % горение прекращается.
Тушить пожар следует со всех подходов, в горной выработке их два – со стороны поступающей и исходящей струи. Однако часто невозможно подойти к очагу со стороны исходящей струи из-за высокой температуры. Чтобы не допустить распространения пожара, необходимо путем опрокидывания вентиляционной струи снизить температуру в этом районе, а затем активно тушить. Для предотвращения распространения огня по выработкам в направлении движения вентиляционной струи используют водяные завесы.
Простейшим средством тушения загораний и пожаров на начальной стадии развития является песок или инертная пыль. Мелкодисперсные частицы охлаждают горючее вещество, снижают доступ кислорода к его поверхности, механически сбивают пламя. Для ликвидации небольших очагов можно применять асбестовое, войлочное или иное полотно, изолирующее зону горения от проникновения свежего воздуха.
Наиболее распространенным средством борьбы с пожарами является вода. Однако ее нельзя применять для тушения оборудования и электрических проводов, находящихся под напряжением. Не следует применять воду для тушения бензина, керосина и других горючих жидкостей, плотность которых меньше плотности воды. Нельзя применять воду для тушения веществ, с которыми вода взаимодействует с выделением горючих и токсичных газов.
Ручные огнетушители применяются в шахтах для тушения пожаров в начальной стадии развития (тушения твердых веществ и легковоспламеняющихся жидкостей, горения метана. По виду огнетушащих средств огнетушители бывают жидкостными, пенными, порошковыми, углекислотными, аэрозольными и комбинированными. По объему корпуса огнетушители подразделяются наручные малолитражные объемом дол, промышленные ручные объемом 5–10 л, стационарные и передвижные объемом более л.
Огнетушители жидкостные (ОЖ-5, ОЖ-10 и др) применяют для тушения загораний твердых горючих материалов. В качестве огнетушащего вещества в них используют чистую воду, воду с добавками поверхностно-активных веществ. Выброс жидкости в этих огнетушителях осуществляется сжатым газом (воздух, углекислота, азот. Такие огнетушители непригодны для борьбы с горящими нефтепродуктами, их жидкая фаза замерзает при низких температурах.
Пенные огнетушители используют химическую или воз- душно-механическую пену. Огнетушители химические пенные
(ОХП) содержат щелочную (водный раствор углекислой соды с добавкой вспенивателя) и кислотную (смесь серной кислоты с сернокислым окисным железом) части. Присоединении этих компонентов выделяется углекислый газ, раствор вспенивается и выталкивается наружу. Огнетушители ОПШ-9 подают пену кратностью на расстояние дом, время их действия около 1 мин. Порошковые ручные огнетушители (ОП) значительно эффективней пенных и получили наибольшее распространение. Попадая на горящую поверхность, порошок расплавляется, и образующаяся пленка препятствует газообмену у горящей поверхности. Предназначены для тушения древесины, конвейерных лент, масел и электрооборудования, находящегося под напряжением до
1140 В. Дальность подачи порошка огнетушителя ОП дом, масса порошка 8 кг, продолжительность действия 25 с. Одним
)
3
(
П
V
AQC
R
R
(5.7)
Для обработки теряемых в выработанном пространстве пачек угля, а также бортов угольных целиков пену подают вдоль конвейерного, вентиляционного или одновременно обоих штреков в течение всего периода отработки столба. Подачу пены осуществляют по трубопроводам, укладываемым на почве пласта вдоль целика (рис. 5.5). Длина каждого оставляемого в выработанном пространстве (4) трубопровода (5) должна равняться Диаметр трубопровода не менее 80 мм, на конце имеется перфорация) на длине 1–2 м из расчета 2–4 отверстия диаметром
30–40 мм по периметру трубы через каждые 30–40 см. Обработку обрушенных пород проводят после посадки кровли и отхода комплекса (3) отперфорированного участка на расстояние, что предотвращает выход пены в действующие выработки. После подачи необходимого количества пены пено- генератор отключается от трубопровода и на почву укладывается новый участок трубопровода, к которому подключают пеногене- ратор. Обработку выработанного пространства проводят до полной отработки столба.
Время работы пеногенератора для заполнения рекомендуемого объема выработанного пространства через одну точку подачи можно определить по формуле
103 1
2 3
4 Рис. 5.5. Технологическая схема профилактики эндогенных пожаров на пластах пологого падения 1 – вентиляционный штрек 2 – пеногенератор; 3 – секции механизированного комплекса выработанное пространство 5 – оставляемые в выработанном пространстве трубопроводы 6 – перфорированные участки
Необходимый для заполнения скопления угля и пород через одну точку объем пены рассчитывается по формуле Q
П
V
(5.9)
Требуемый для получения пены объем пенообразующей жидкости рассчитывают по выражению
1
K
П
V
Ж
V
(5.10)
Количество требуемого пенообразователя определяют по выражению
104 100
Ж
CV
ПО
V
,
(5.11)
где С – концентрация пенообразователя в пенообразующей жидкости. ТУШЕНИЕ ПОЖАРОВ
Тушение пожаров может осуществляться активным, пассивным или комбинированным способами. Элементом процесса тушения очагов горения может быть и локализация пожара, позволяющая предотвратить его распространение и снизить интенсивность горения.
Пожары, возникающие в зданиях, сооружениях, а также экзогенные пожары, возникающие в доступных местах подземных горных выработок и разрезах, обычно тушат активными способами. Активный способ тушения – это непосредственное воздействие на очаг горения огнегасительными веществами (водой, пеной, песком, огнегасительным порошком, инертным газом и пр) или дистанционная подача в зону горения этих веществ по трубопроводам, скважинам или по подводящим выработкам, а также удаление горящих масс сих охлаждением. Пассивный способ тушения пожаров предусматривает изоляцию пожарного участка и применяется в случаях, когда очаг недоступен, неизвестно его местонахождение, нет достаточных средств для тушения, они неэкономичны или существует угроза взрыва горючих газов (метана более 2 %). Способ изоляции – это прекращение доступа воздуха в пожарный участок путем возведения в выработках перемычек, тампонирования трещин, соединяющих пожарный участок с действующими горными выработками или поверхностью и др. Комбинированный способ тушения – это сочетание непосредственного воздействия на очаг огнегасительными средствами с одновременной изоляцией пожарного участка перемычками для прекращения к нему доступа кислорода. Большая часть эндогенных пожаров ликвидируется пассивным или комбинированным способами
Тушение пожара без предварительной изоляции за счет заполнения пожарного участка пеной, водой (затопление, инертными газами или закладкой относят к дистанционным способам тушения. При выборе способа ликвидации учитывается характер пожара, место его возникновения, размеры, стадия его развития и наличие необходимых средств пожаротушения.
Локализация пожара – это проведение мероприятий, которые ограничивают распространение горения и пожарных газов посети горных выработок, а также способствуют затуханию очага пожара. Меры по локализации подземного пожара необходимо осуществлять на всех стадиях его тушения. В качестве первоочередных мер независимо от способа тушения применяются следующие способы локализации пожара сокращение расхода воздуха, поступающего к очагам горения установка водяных завес и создание преград на пути распространения пожара (установка временных перемычек, закрытие противопожарных дверей и др местное реверсирование вентиляционной струи удаление горючего материала из зоны горения или на пути распространения пожара.
Вентиляционные режимы при тушении подземных пожаров. При тушении пожара в шахте должен устанавливаться вентиляционный режим, снижающий активность пожара и создающий условия для его тушения, а также предотвращающий скопление горючих газов до взрывоопасных концентраций и распространение продуктов горения в места нахождения людей. При тушении рекомендуются следующие вентиляционные режимы
– прекращение проветривания горящих выработок пожарного участка
– сохранение режима проветривания, существовавшего до пожара
– увеличение или уменьшение расхода воздуха, поступающего к очагу, при сохранении существовавшего направления вентиляционной струи
– реверсирование (опрокидывание) вентиляционной струи с сохранением, увеличением или уменьшением расхода воздуха
Локализация пожара – это проведение мероприятий, которые ограничивают распространение горения и пожарных газов посети горных выработок, а также способствуют затуханию очага пожара. Меры по локализации подземного пожара необходимо осуществлять на всех стадиях его тушения. В качестве первоочередных мер независимо от способа тушения применяются следующие способы локализации пожара сокращение расхода воздуха, поступающего к очагам горения установка водяных завес и создание преград на пути распространения пожара (установка временных перемычек, закрытие противопожарных дверей и др местное реверсирование вентиляционной струи удаление горючего материала из зоны горения или на пути распространения пожара.
Вентиляционные режимы при тушении подземных пожаров. При тушении пожара в шахте должен устанавливаться вентиляционный режим, снижающий активность пожара и создающий условия для его тушения, а также предотвращающий скопление горючих газов до взрывоопасных концентраций и распространение продуктов горения в места нахождения людей. При тушении рекомендуются следующие вентиляционные режимы
– прекращение проветривания горящих выработок пожарного участка
– сохранение режима проветривания, существовавшего до пожара
– увеличение или уменьшение расхода воздуха, поступающего к очагу, при сохранении существовавшего направления вентиляционной струи
– реверсирование (опрокидывание) вентиляционной струи с сохранением, увеличением или уменьшением расхода воздуха
106
– закорачивание вентиляционной струи в нормальном или реверсивном режиме проветривания. Принятый вентиляционный режим должен быть устойчивыми управляемым. До полного вывода людей из аварийной зоны изменение вентиляционного режима, предусмотренного планом ликвидации аварии, запрещается.
При пожарах в надшахтных зданиях воздухоподающих стволов, в стволах со свежей струей, околоствольных дворах и примыкающих к ним главных воздухоподающих выработках наиболее эффективным является реверсирование вентиляционной струи в масштабе всей шахты после вывода людей из аварийной зоны. При пожарах в пределах выемочных полей (панелей) ив выработках с исходящими струями (вентиляционные выработки горизонта, крыла или шахты в целом, шурфы, вентиляционные сбойки, воздуховыдающие стволы и их надшахтные здания) сохраняется существующее направление вентиляционной струи с неизменяемым, уменьшенным или увеличенным расходом воздуха.
В ходе тушения пожара должен осуществляться непрерывный контроль за содержанием горючих газов (метан, оксид углерода, водород и пр, кислорода, других параметров потока воздуха (температура и расход воздуха в выработках пожарного участка. Если содержание метана у места тушения достигнет 2 %, все люди, в том числе горноспасатели, должны быть выведены из опасной зоны, а для тушения использован способ, обеспечивающий безопасность работ.
6.1. Активное тушение экзогенных пожаров
В зависимости от свойств горящего материала и условий пожара применяют следующие способы, отличающиеся механизмом пожаротушения
– охлаждение очага и объекта горения до температуры, меньшей температуры вспышки горючего вещества (например, водой, песком, пеной и др
– предотвращение выхода горючих летучих веществ из горящей поверхности в окружающий воздух и поступление кислорода к горючим компонентам (например, подача пены, плавящихся огнегасительных порошков и др
– снижение концентрации кислорода у горящей поверхности до безопасных значений (углекислым газом, азотом, паром
– обрыв и предотвращение цепных реакций горения и (или)
взрыва галоидированными углеводородами или огнегасительны- ми порошками ингибирующего действия. На практике в большинстве случаев используется сочетание различных механизмов пожаротушения. Тушение пожаров в шахтах обычно начинают первичными средствами – пенными или порошковыми огнетушителями, песком, водой, а затем по возможности и необходимости вводят более мощные средства. Чтобы в случае развития пожара быстро локализовать его, одновременно с тушением начинают готовить участок к изоляции (подготовка врубов и материалов для сооружения изоляционных перемычек, в первую очередь на путях распространения пожара по выработкам с исходящей струей. Так, после изоляции очага, при снижении концентрации кислорода до
2–5 % горение прекращается.
Тушить пожар следует со всех подходов, в горной выработке их два – со стороны поступающей и исходящей струи. Однако часто невозможно подойти к очагу со стороны исходящей струи из-за высокой температуры. Чтобы не допустить распространения пожара, необходимо путем опрокидывания вентиляционной струи снизить температуру в этом районе, а затем активно тушить. Для предотвращения распространения огня по выработкам в направлении движения вентиляционной струи используют водяные завесы.
Простейшим средством тушения загораний и пожаров на начальной стадии развития является песок или инертная пыль. Мелкодисперсные частицы охлаждают горючее вещество, снижают доступ кислорода к его поверхности, механически сбивают пламя. Для ликвидации небольших очагов можно применять асбестовое, войлочное или иное полотно, изолирующее зону горения от проникновения свежего воздуха.
Наиболее распространенным средством борьбы с пожарами является вода. Однако ее нельзя применять для тушения оборудования и электрических проводов, находящихся под напряжением. Не следует применять воду для тушения бензина, керосина и других горючих жидкостей, плотность которых меньше плотности воды. Нельзя применять воду для тушения веществ, с которыми вода взаимодействует с выделением горючих и токсичных газов.
Ручные огнетушители применяются в шахтах для тушения пожаров в начальной стадии развития (тушения твердых веществ и легковоспламеняющихся жидкостей, горения метана. По виду огнетушащих средств огнетушители бывают жидкостными, пенными, порошковыми, углекислотными, аэрозольными и комбинированными. По объему корпуса огнетушители подразделяются наручные малолитражные объемом дол, промышленные ручные объемом 5–10 л, стационарные и передвижные объемом более л.
Огнетушители жидкостные (ОЖ-5, ОЖ-10 и др) применяют для тушения загораний твердых горючих материалов. В качестве огнетушащего вещества в них используют чистую воду, воду с добавками поверхностно-активных веществ. Выброс жидкости в этих огнетушителях осуществляется сжатым газом (воздух, углекислота, азот. Такие огнетушители непригодны для борьбы с горящими нефтепродуктами, их жидкая фаза замерзает при низких температурах.
Пенные огнетушители используют химическую или воз- душно-механическую пену. Огнетушители химические пенные
(ОХП) содержат щелочную (водный раствор углекислой соды с добавкой вспенивателя) и кислотную (смесь серной кислоты с сернокислым окисным железом) части. Присоединении этих компонентов выделяется углекислый газ, раствор вспенивается и выталкивается наружу. Огнетушители ОПШ-9 подают пену кратностью на расстояние дом, время их действия около 1 мин. Порошковые ручные огнетушители (ОП) значительно эффективней пенных и получили наибольшее распространение. Попадая на горящую поверхность, порошок расплавляется, и образующаяся пленка препятствует газообмену у горящей поверхности. Предназначены для тушения древесины, конвейерных лент, масел и электрооборудования, находящегося под напряжением до
1140 В. Дальность подачи порошка огнетушителя ОП дом, масса порошка 8 кг, продолжительность действия 25 с. Одним
огнетушителем можно потушить 8 м
2
горящей деревянной крепи,
или 50 кг угля, или 4 м
2
горящей конвейерной ленты, или горящего масла на площади 6 м. Работает огнетушитель в диапазоне температур от –30 до +40 С. Для удобства доставки к пожару разработан ранцевый порошковый огнетушитель ОР-Ш, имеющий массу порошка 14 кг, дальность выброса около 7 м. С целью тушения пожаров в труднодоступных местах разработана забрасываемая порошковая граната ПООД-1. Используется для тушения древесины, минерального масла, метана, электрооборудования. Состоит из полиэтиленового корпуса с массой порошка 2 кг и рукоятки. При взрыве порохового заряда радиус разлета порошка составляет 2,5 м.
Углекислотные огнетушители содержат под давлением диоксид углерода (СО) в жидком (дои газообразном состоянии. При работе огнетушителя углекислый газ выходит из баллона, его давление и температура резко падает. С понижением температуры углекислый газ переходит в твердое состояние и наго- рящую поверхность поступает в виде снегообразной массы (температура исходящего газа около –80 ÄС).
Аэрозольные огнетушители хладоновые (ОАХ) прерывают процесс горения. В шахтах применяют огнетушители с ингибирующим составом (ОГС-7), предназначенные для тушения в горных выработках горящего метана, легковоспламеняющихся жидкостей, электрооборудования и других горящих материалов. Их не следует применять для тушения материалов, горение которых протекает без доступа воздуха. Состав БФ-2 содержит 73 % бромистого этила и 27 % тетрафтордибромэтана. С учетом токсичности употребляемых компонентов, в шахтах разрешают пользоваться хладоновыми огнетушителями только в изолирующей дыхательной аппаратуре.
Для подачи воды от пожарных кранов и насосов в очаг используют всасывающие и выкидные рукава, а также пожарные стволы. Всасывающие рукава предназначены для забора воды и состоят из нескольких слоев прорезиненной ткани со спиралью из проволоки. Диаметр всасывающих рукавов 60–125 мм. Выкидные рукава предназначены для подачи воды от насоса до пожарного ствола или разбрызгивателя. Диаметр выкидных рукавов 66 и 77 мм, они выдерживают давление до 1,6 МПа
111
щую установку УАК-2, запускаемую тепловым замком при 47 ÄС
с одновременным отключением электродвигателя конвейера. Автоматическая пожаротушащая порошковая установка Буран тушит пожары на головках ленточных конвейеров и отключает энергию. Масса тушащего заряда до 120 кг, температура срабатывания Си более. Продолжительность подачи порошка
10 с, защищаемая поверхность конвейерной ленты дом. Порошковая установка Север имеет те же характеристики, но устанавливается в электромашинных камерах, не имеющих постоянного обслуживающего персонала. Объем защищаемой камеры равен 200 м. Схемы активного тушения пожаров в выработках
2
горящей деревянной крепи,
или 50 кг угля, или 4 м
2
горящей конвейерной ленты, или горящего масла на площади 6 м. Работает огнетушитель в диапазоне температур от –30 до +40 С. Для удобства доставки к пожару разработан ранцевый порошковый огнетушитель ОР-Ш, имеющий массу порошка 14 кг, дальность выброса около 7 м. С целью тушения пожаров в труднодоступных местах разработана забрасываемая порошковая граната ПООД-1. Используется для тушения древесины, минерального масла, метана, электрооборудования. Состоит из полиэтиленового корпуса с массой порошка 2 кг и рукоятки. При взрыве порохового заряда радиус разлета порошка составляет 2,5 м.
Углекислотные огнетушители содержат под давлением диоксид углерода (СО) в жидком (дои газообразном состоянии. При работе огнетушителя углекислый газ выходит из баллона, его давление и температура резко падает. С понижением температуры углекислый газ переходит в твердое состояние и наго- рящую поверхность поступает в виде снегообразной массы (температура исходящего газа около –80 ÄС).
Аэрозольные огнетушители хладоновые (ОАХ) прерывают процесс горения. В шахтах применяют огнетушители с ингибирующим составом (ОГС-7), предназначенные для тушения в горных выработках горящего метана, легковоспламеняющихся жидкостей, электрооборудования и других горящих материалов. Их не следует применять для тушения материалов, горение которых протекает без доступа воздуха. Состав БФ-2 содержит 73 % бромистого этила и 27 % тетрафтордибромэтана. С учетом токсичности употребляемых компонентов, в шахтах разрешают пользоваться хладоновыми огнетушителями только в изолирующей дыхательной аппаратуре.
Для подачи воды от пожарных кранов и насосов в очаг используют всасывающие и выкидные рукава, а также пожарные стволы. Всасывающие рукава предназначены для забора воды и состоят из нескольких слоев прорезиненной ткани со спиралью из проволоки. Диаметр всасывающих рукавов 60–125 мм. Выкидные рукава предназначены для подачи воды от насоса до пожарного ствола или разбрызгивателя. Диаметр выкидных рукавов 66 и 77 мм, они выдерживают давление до 1,6 МПа
Пожарные стволы позволяют подать воду при давлении 4–6 атм на расстояние дома в горных выработках дом. Для создания водяных завес применяют водоразбрызгивате- ли. Так, разбрызгиватель ВВР-1 с двумя насадками обеспечивает расход воды 22–43 м
3
/ч при давлении 0,2–0,7 МПа. Диаметр получаемых капель воды около 100 мк, радиус их разлета до 7 м.
Водоразбрызгиватель состоит из трубчатого тройника, соединительной головки и устройства для крепления к вагонетке или телескопической стойке. Расход воды на водяную завесу (для преграждения распространения пожара) не менее 50 м
3
/ч. Цельно- струйное тушение из одного пожарного ствола требует расхода воды около 30 м
3
/ч.
Для подключения выкидных рукавов к водопроводу в местах, где нет пожарных кранов, применяют гидранты пистолеты
(например, ГП-2, образующий отверстие диаметром 25 мм в трубах толщиной от 2 до 12 мм. Для пробивания отверстия в трубах используют пороховые заряды. Гидранты пистолеты применяются на свежей струе ив исходящих струях воздуха с содержанием метана не более 1 %. В их состав входят и заглушки для закрытия отверстия после прекращения отбора воды.
Установка для локализации подземных пожаров УЛП применяется для быстрой установки противопожарной завесы. Состоит из двух телескопических стоек для крепления в горной выработке и трубы-коллектора, в коленчатые штуцера которой ввинчены полидефлекторные насадки, равномерно распыляющие воду по сечению защищаемой выработки.
В случае распространения огня по горной выработке на расстоянием для тушения используют передвижные установки порошкового пожаротушения У, УП-500, устанавливаемые на тележки шахтной вагонетки. Масса зарядов установок соответственно и 500 кг, время действия 60 с, дальность выброса струим, работают от баллонов сжатого воздуха. Для направления и регулирования подачи порошка используется пистолет, соединенный с установкой прорезиненным рукавом длиной
15 м. Установки позволяют ликвидировать пламя в выработке на протяжении 40–50 м.
Для автоматического пожаротушения водой на приводной головке ленточного конвейера применяют водоразбрызгиваю-
3
/ч при давлении 0,2–0,7 МПа. Диаметр получаемых капель воды около 100 мк, радиус их разлета до 7 м.
Водоразбрызгиватель состоит из трубчатого тройника, соединительной головки и устройства для крепления к вагонетке или телескопической стойке. Расход воды на водяную завесу (для преграждения распространения пожара) не менее 50 м
3
/ч. Цельно- струйное тушение из одного пожарного ствола требует расхода воды около 30 м
3
/ч.
Для подключения выкидных рукавов к водопроводу в местах, где нет пожарных кранов, применяют гидранты пистолеты
(например, ГП-2, образующий отверстие диаметром 25 мм в трубах толщиной от 2 до 12 мм. Для пробивания отверстия в трубах используют пороховые заряды. Гидранты пистолеты применяются на свежей струе ив исходящих струях воздуха с содержанием метана не более 1 %. В их состав входят и заглушки для закрытия отверстия после прекращения отбора воды.
Установка для локализации подземных пожаров УЛП применяется для быстрой установки противопожарной завесы. Состоит из двух телескопических стоек для крепления в горной выработке и трубы-коллектора, в коленчатые штуцера которой ввинчены полидефлекторные насадки, равномерно распыляющие воду по сечению защищаемой выработки.
В случае распространения огня по горной выработке на расстоянием для тушения используют передвижные установки порошкового пожаротушения У, УП-500, устанавливаемые на тележки шахтной вагонетки. Масса зарядов установок соответственно и 500 кг, время действия 60 с, дальность выброса струим, работают от баллонов сжатого воздуха. Для направления и регулирования подачи порошка используется пистолет, соединенный с установкой прорезиненным рукавом длиной
15 м. Установки позволяют ликвидировать пламя в выработке на протяжении 40–50 м.
Для автоматического пожаротушения водой на приводной головке ленточного конвейера применяют водоразбрызгиваю-
111
щую установку УАК-2, запускаемую тепловым замком при 47 ÄС
с одновременным отключением электродвигателя конвейера. Автоматическая пожаротушащая порошковая установка Буран тушит пожары на головках ленточных конвейеров и отключает энергию. Масса тушащего заряда до 120 кг, температура срабатывания Си более. Продолжительность подачи порошка
10 с, защищаемая поверхность конвейерной ленты дом. Порошковая установка Север имеет те же характеристики, но устанавливается в электромашинных камерах, не имеющих постоянного обслуживающего персонала. Объем защищаемой камеры равен 200 м. Схемы активного тушения пожаров в выработках
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Тушение водой
Вода является наиболее эффективным средством тушения пожаров при горении твердых веществ. Она может подаваться в виде компактных струй или в распыленном виде (водяные завесы. Распыление намного улучшает огнегасительную способность воды, так как из-за большей поверхности она быстрее испаряется, поглощая тепло. Капли воды могут долго находиться в воздухе во взвешенном состоянии. Дисперсность образующихся капель пропорциональна давлению воды перед насадкой. При давлении 0,4–0,8 МПа дисперсность капель меняется от 0,5 до
0,1 мм. Необходимо помнить, что при попадании воды на раскаленные предметы происходит бурное парообразование, что может привести к ожогам, поэтому охлаждение очага начинают нес центра, ас периферии. Нельзя тушить водой горящее электрооборудование и кабели под напряжением. Пожары в горизонтальных выработках. Работы по тушению пожара ведут обязательно со стороны движения на очаг свежего воздуха. Одновременно предупреждают распространение пламени в направлении движения продуктов горения установкой водяных завес. Устройство для распыления воды необходимо расположить как можно ближе к очагу. Если из-за высокой температуры установить завесу и удалить деревянную крепь невозможно, то производят реверсирование вентиляционной струи, но
при условии, что нет опасности поступления к очагу взрывчатых концентраций метана. Локализация пожара при помощи водяной завесы производится следующим образом. На первом этапе пожар тушат из пожарных стволов со стороны поступления свежего воздуха, которые потом заменяют на разбрызгиватели (риса, б. На втором этапе опрокидывают вентиляционную струю и устанавливают разбрызгиватели с другой стороны (рис. 6.1, в. На третьем этапе восстанавливают нормальное проветривание и тушат пожар струей, продвигаясь по выработке со стороны свежей струи
(рис. 6.1, г).
Рис. 6.1. Схема тушения пожара в горной выработке водой
Если завесы на исходящей струе ставят без реверсирования вентиляционной струи, то подачу воды прекращают, чтобы избежать ожога людей паром. Водоразбрызгиватели устанавливают по оси выработки на расстоянии 2/3 высоты от почвы и таком расстоянии друг от друга, чтобы их струи соприкасались. Разбрызгиватели ставят на всех возможных путях распространения
117 850 кг/ч. Образующаяся газовая смесь содержит 51,8 % азота,
40 % водяного пара, 7 % углекислого газа, 0,2 % оксида углерода и около 1,0 % кислорода. Масса установки 800 кг, длинам, расход воды 27 м
3
/ч, время непрерывной работы 6 часов.
Генератор инертных газов ГИГ-150 имеет производительность по парогазовой смеси до 150 м
3
/мин, ГИГ-300 до
5 370 м
3
/мин, ВГИГ-300 до 400 м
3
/мин, МГИГ-250 до 300 м
3
/мин.
Высокая производительность установок по парогазовой смеси позволяет быстро инертизировать атмосферу горных выработок, благодаря чему предотвращается опасность взрыва горючих газов, угольной пыли и прекращается пламенное горение.
Недостатком парогазовых генераторов является высокая температура выдаваемых газов и высокое содержание пара, что приводит к разогреву горных пород, увеличению их пластичности. Повышение температуры угля может служить толчком развитию процесса самовозгорания, а увлажнение пород способствует их обрушению. Кроме того, в смеси газов большая концентрация оксида углерода, что затрудняет контроль за пожаром.
Нередко в качестве инертного газа для подачи в горные выработки используют газообразный азот, обычно хранящийся и транспортируемый в сжиженном виде. Испарение азота осуществляется в холодных газификаторах (используется тепло окружающего воздуха) или в теплообменниках с электронагревателя- ми. Так, холодные газификаторы ГХК 8/1,6-1000 обеспечивают получение азота под давлением до 1,6 МПа с производительностью до 2 200 нм
3
/ч. Передвижная газификационная азотная станция ПеГАС 100/200 также предназначена для газификации жидкого азота и подачи его в горные выработки. Оборудование размещено на платформе автомобиля КрАЗ, производительность станции до 100 м
3
/мин газообразного азота.
В последние годы перспективными становятся мембранные технологии получения газообразного азота. Применение установок пятого поколения, использующих пористое полимерное волокно с нанесенным газоразделительным слоем, позволяет получить газообразный азот чистотой 95–99,95 % под давлением от 0,5 до 4 МПа с производительностью до 5 000 нм
3
/ч. Для борьбы с пожарами на шахтах можно использовать передвижные азотные мембранные станции серии АМВЦ. Производительность
(рис. 6.1, г).
Рис. 6.1. Схема тушения пожара в горной выработке водой
Если завесы на исходящей струе ставят без реверсирования вентиляционной струи, то подачу воды прекращают, чтобы избежать ожога людей паром. Водоразбрызгиватели устанавливают по оси выработки на расстоянии 2/3 высоты от почвы и таком расстоянии друг от друга, чтобы их струи соприкасались. Разбрызгиватели ставят на всех возможных путях распространения
пожара, а если доступа нетто проходят специальные обходные выработки.
Пожары в вертикальных выработках. Пожары вверти- кальных выработках очень опасны, так как быстро распространяются снизу вверх в результате перемещения пламени под действием развиваемой тепловой депрессии. Огонь при таких пожарах часто выходит на поверхность и уничтожает надшахтные сооружения. Горящие материалы падают вниз, и это может вызвать возникновение новых очагов. Подход к таким пожарам очень опасен, так как при нисходящем проветривании при подходе сверху в любой момент может произойти опрокидывание вентиляционной струи под действием тепловой депрессии, а тушение снизу опасно из-за угрозы обрушения горящей крепи и пород.
Наиболее простой схемой тушения пожаров в вертикальных выработках является опускание водоразбрызгивателей в район очага на канате при помощи ручной лебедки. Для уменьшения поступления к очагу воздуха устье вертикальной выработки после вывода людей из шахты следует перекрыть лядами или полками, в которых оставляют отверстия для прохода пожарных рукавов и каната. На 1 м
2
площади охраняемой вертикальной выработки в водоразбрызгиватель подают не менее 4 м
3
/ч воды. При опускании пожарных рукавов следует рассчитать ожидаемый пьезометрический напор воды перед разбрызгивателем. Для тушения пожара в вертикальном стволе следует использовать все имеющиеся к нему подходы выработки промежуточных горизонтов, трубнокабельные ходки, вентиляционные и калориферные каналы. В случае неэффективности или невозможности применения воды, выработки заполняют пеной с поверхности.
Пожары в электромашинных камерах. Пожары, возникшие в электромашинных камерах, тушат подачей воды со стороны поступающей вентиляционной струи при закрытых противопожарных дверях (рис. 6.2). Если температура очага высокая и трудно приблизиться к камере, то тушение подачей воды начинают приоткрытых дверях, что увеличивает вынос тепла из камеры. Однако в этом случае для локализации пожара и охлаждения продуктов горения во втором ходке устанавливается водяная завеса (рис. 6.3).
Пожары в вертикальных выработках. Пожары вверти- кальных выработках очень опасны, так как быстро распространяются снизу вверх в результате перемещения пламени под действием развиваемой тепловой депрессии. Огонь при таких пожарах часто выходит на поверхность и уничтожает надшахтные сооружения. Горящие материалы падают вниз, и это может вызвать возникновение новых очагов. Подход к таким пожарам очень опасен, так как при нисходящем проветривании при подходе сверху в любой момент может произойти опрокидывание вентиляционной струи под действием тепловой депрессии, а тушение снизу опасно из-за угрозы обрушения горящей крепи и пород.
Наиболее простой схемой тушения пожаров в вертикальных выработках является опускание водоразбрызгивателей в район очага на канате при помощи ручной лебедки. Для уменьшения поступления к очагу воздуха устье вертикальной выработки после вывода людей из шахты следует перекрыть лядами или полками, в которых оставляют отверстия для прохода пожарных рукавов и каната. На 1 м
2
площади охраняемой вертикальной выработки в водоразбрызгиватель подают не менее 4 м
3
/ч воды. При опускании пожарных рукавов следует рассчитать ожидаемый пьезометрический напор воды перед разбрызгивателем. Для тушения пожара в вертикальном стволе следует использовать все имеющиеся к нему подходы выработки промежуточных горизонтов, трубнокабельные ходки, вентиляционные и калориферные каналы. В случае неэффективности или невозможности применения воды, выработки заполняют пеной с поверхности.
Пожары в электромашинных камерах. Пожары, возникшие в электромашинных камерах, тушат подачей воды со стороны поступающей вентиляционной струи при закрытых противопожарных дверях (рис. 6.2). Если температура очага высокая и трудно приблизиться к камере, то тушение подачей воды начинают приоткрытых дверях, что увеличивает вынос тепла из камеры. Однако в этом случае для локализации пожара и охлаждения продуктов горения во втором ходке устанавливается водяная завеса (рис. 6.3).
При очень высокой температуре в камере, не позволяющей приблизиться к очагу пожара, для тушения применяется пена, которой заполняют весь объем камеры Рис. 6.2. Тушение пожара водой в камере при закрытых противопожарных дверях 1 – камера 2 – очаг 3 – подаваемая струя воды 2
3 Рис. 6.3. Тушение пожара в камере водой с постановкой водяной завесы 1 – камера 2 – очаг 3 – подаваемая струя воды
4 – водяная завеса
Пожары в наклонных выработках. В уклонах и наклонных стволах снисходящим движением вентиляционной струи воздуха перед тушением пожара вначале выводят людей из шахты. Затем должно быть проведено реверсирование струи, и тушение пожара должно осуществляться снизу.
Водоразбрызгиватели для создания водяной завесы опускаются к очагу или устанавливаются в устье наклонной выработки. Для защиты от обрушения горящим материалом работы по тушению ведут под специальными полками. Тушение сверху допускается в исключительных случаях, когда очаг в непосредственной близости от выше расположенной горизонтальной выработки и имеется устойчивая нисходящая струя. Как при всех пожарах, должны приниматься меры по сокращению поступления воздуха к очагу установка временных перемычек в верхних и нижних частях выработок, закрытие противопожарных дверей. Если не удается потушить водой, выработку заполняют пеной.
Выемка пожарных очагов
Выемка горящей массы применяется в случаях, когда очаг находится в недоступном месте (в завале после выгорания крепи, в выработанном пространстве вблизи от действующих горных выработок, и обычно комбинируется с тушением водой. Вначале пожар оконтуривают разведочными выработками, проведенными по выработанному пространству или целикам угля, пород. Затем из разведочных выработок проводят пожарные выработки для подступа к очагу пожара. Подойдя к горящему углю, его заливают водой, затем вынимают, грузят в вагонетки и выдают на поверхность. Иногда, для лучшего охлаждения разогретой горной массы, пользуются пожарными пиками, внедренными в обрушенные породы. Вода выходит из просверленных на конце пики отверстий.
После тушения все выработки, пройденные по обрушенным породами целикам угля, а также восстановленные для подхода к очагу старые выработки должны быть изолированы, затампони- рованы глиной или заилены, так как при некачественной изоляции возможны рецидивы пожара. Инертизация рудничной атмосферы
при тушении пожаров в горных выработках
Нередко тушение пожаров в шахтах осложняется из-за выделения горючих газов, способных взрываться при определенной концентрации и температуре. Наиболее часто таким горючим газом в шахтах является метан. Кроме того, при пожаре могут дополнительно образовываться такие горючие газы, как оксид углерода, водород. Для предотвращения взрывов горючих газов при
3 Рис. 6.3. Тушение пожара в камере водой с постановкой водяной завесы 1 – камера 2 – очаг 3 – подаваемая струя воды
4 – водяная завеса
Пожары в наклонных выработках. В уклонах и наклонных стволах снисходящим движением вентиляционной струи воздуха перед тушением пожара вначале выводят людей из шахты. Затем должно быть проведено реверсирование струи, и тушение пожара должно осуществляться снизу.
Водоразбрызгиватели для создания водяной завесы опускаются к очагу или устанавливаются в устье наклонной выработки. Для защиты от обрушения горящим материалом работы по тушению ведут под специальными полками. Тушение сверху допускается в исключительных случаях, когда очаг в непосредственной близости от выше расположенной горизонтальной выработки и имеется устойчивая нисходящая струя. Как при всех пожарах, должны приниматься меры по сокращению поступления воздуха к очагу установка временных перемычек в верхних и нижних частях выработок, закрытие противопожарных дверей. Если не удается потушить водой, выработку заполняют пеной.
Выемка пожарных очагов
Выемка горящей массы применяется в случаях, когда очаг находится в недоступном месте (в завале после выгорания крепи, в выработанном пространстве вблизи от действующих горных выработок, и обычно комбинируется с тушением водой. Вначале пожар оконтуривают разведочными выработками, проведенными по выработанному пространству или целикам угля, пород. Затем из разведочных выработок проводят пожарные выработки для подступа к очагу пожара. Подойдя к горящему углю, его заливают водой, затем вынимают, грузят в вагонетки и выдают на поверхность. Иногда, для лучшего охлаждения разогретой горной массы, пользуются пожарными пиками, внедренными в обрушенные породы. Вода выходит из просверленных на конце пики отверстий.
После тушения все выработки, пройденные по обрушенным породами целикам угля, а также восстановленные для подхода к очагу старые выработки должны быть изолированы, затампони- рованы глиной или заилены, так как при некачественной изоляции возможны рецидивы пожара. Инертизация рудничной атмосферы
при тушении пожаров в горных выработках
Нередко тушение пожаров в шахтах осложняется из-за выделения горючих газов, способных взрываться при определенной концентрации и температуре. Наиболее часто таким горючим газом в шахтах является метан. Кроме того, при пожаре могут дополнительно образовываться такие горючие газы, как оксид углерода, водород. Для предотвращения взрывов горючих газов при
пожаре осуществляют инертизацию (снижение концентрации кислорода) атмосферы в пожарном участке подачей инертных газов. Снижение концентрации кислорода способствует также более быстрому тушению пожаров. В качестве инертных газов наиболее часто применяют азота также углекислый газ, получаемый в генераторах инертных газов при сгорании топлива (ГИГ-4,
ГИГ-150, ГИГ-300 и др.).
Генератор парогазовый ГИГ-4 (рис. 6.4) представляет собой авиационный турбореактивный двигатель, дополненный камерой дожигания, камерой охлаждения и агрегатами, обеспечивающими работу генератора (фильтр очистки воды, топливный насосем- кости для топлива и др. Турбореактивный двигатель АИ-8П нагнетает образующуюся при сгорании топлива газовоздушную смесь с температурой 400 Св камеру дожигания, куда впрыскивается топливо в парообразном виде. При горении содержание кислорода в газовой смеси снижается до 1,7 %. В следующей камере (охлаждения) в газовую смесь впрыскивается вода. В результате испарения воды образующаяся смесь охлаждается до
80–90 С Рис. 6.4. Парогазовый генератор ГИГ-4: 1 – турбореактивный двигатель 2 – камера дожигания 3 – камера охлаждения
Генератор имеет пульт дистанционного управления и систему блокировок, отключающих установку при отклонении от заданных параметров. Для удобства транспортировки парогазовый генератор выполнен из отдельных секций. Производительность генератора по газу 343 м
3
/мин, расход топлива не более
ГИГ-150, ГИГ-300 и др.).
Генератор парогазовый ГИГ-4 (рис. 6.4) представляет собой авиационный турбореактивный двигатель, дополненный камерой дожигания, камерой охлаждения и агрегатами, обеспечивающими работу генератора (фильтр очистки воды, топливный насосем- кости для топлива и др. Турбореактивный двигатель АИ-8П нагнетает образующуюся при сгорании топлива газовоздушную смесь с температурой 400 Св камеру дожигания, куда впрыскивается топливо в парообразном виде. При горении содержание кислорода в газовой смеси снижается до 1,7 %. В следующей камере (охлаждения) в газовую смесь впрыскивается вода. В результате испарения воды образующаяся смесь охлаждается до
80–90 С Рис. 6.4. Парогазовый генератор ГИГ-4: 1 – турбореактивный двигатель 2 – камера дожигания 3 – камера охлаждения
Генератор имеет пульт дистанционного управления и систему блокировок, отключающих установку при отклонении от заданных параметров. Для удобства транспортировки парогазовый генератор выполнен из отдельных секций. Производительность генератора по газу 343 м
3
/мин, расход топлива не более
117 850 кг/ч. Образующаяся газовая смесь содержит 51,8 % азота,
40 % водяного пара, 7 % углекислого газа, 0,2 % оксида углерода и около 1,0 % кислорода. Масса установки 800 кг, длинам, расход воды 27 м
3
/ч, время непрерывной работы 6 часов.
Генератор инертных газов ГИГ-150 имеет производительность по парогазовой смеси до 150 м
3
/мин, ГИГ-300 до
5 370 м
3
/мин, ВГИГ-300 до 400 м
3
/мин, МГИГ-250 до 300 м
3
/мин.
Высокая производительность установок по парогазовой смеси позволяет быстро инертизировать атмосферу горных выработок, благодаря чему предотвращается опасность взрыва горючих газов, угольной пыли и прекращается пламенное горение.
Недостатком парогазовых генераторов является высокая температура выдаваемых газов и высокое содержание пара, что приводит к разогреву горных пород, увеличению их пластичности. Повышение температуры угля может служить толчком развитию процесса самовозгорания, а увлажнение пород способствует их обрушению. Кроме того, в смеси газов большая концентрация оксида углерода, что затрудняет контроль за пожаром.
Нередко в качестве инертного газа для подачи в горные выработки используют газообразный азот, обычно хранящийся и транспортируемый в сжиженном виде. Испарение азота осуществляется в холодных газификаторах (используется тепло окружающего воздуха) или в теплообменниках с электронагревателя- ми. Так, холодные газификаторы ГХК 8/1,6-1000 обеспечивают получение азота под давлением до 1,6 МПа с производительностью до 2 200 нм
3
/ч. Передвижная газификационная азотная станция ПеГАС 100/200 также предназначена для газификации жидкого азота и подачи его в горные выработки. Оборудование размещено на платформе автомобиля КрАЗ, производительность станции до 100 м
3
/мин газообразного азота.
В последние годы перспективными становятся мембранные технологии получения газообразного азота. Применение установок пятого поколения, использующих пористое полимерное волокно с нанесенным газоразделительным слоем, позволяет получить газообразный азот чистотой 95–99,95 % под давлением от 0,5 до 4 МПа с производительностью до 5 000 нм
3
/ч. Для борьбы с пожарами на шахтах можно использовать передвижные азотные мембранные станции серии АМВЦ. Производительность
по газу у этих установок от 150 нм
3
/ч (АМВП-2,5/0,7) до
1 590 нм
3
/ч (АМВП-26,5/7) под давлением 0,8 МПа с чистотой азота 99,5 %.
6.4. Изоляция пожарных участков
Изоляцию пожарных участков применяют в случаях, когда другими способами пожар потушить невозможно. Изоляция участка это исключение его из общей схемы проветривания с целью прекратить доступ воздуха в очаг пожара и не допустить проникновения токсичных пожарных газов в действующие выработки. Изоляция достигается путем сооружения в горных выработках временных или постоянных перемычек. Рекомендуется изолировать минимальный объем горных выработок, что приведет к быстрому снижению концентрации кислорода. Однако в газовых шахтах при выборе мест возведения перемычек необходимо учитывать опасность взрыва, поэтому их сооружают на безопасном расстоянии от очага пожара. Иногда приходится возводить множество перемычек, постепенно приближаясь к очагу.
Изоляция участка считается удовлетворительной, если в районе горения в изолированном пространстве будет достигнута концентрация кислорода, при которой прекращается горение (для угля –
2 % кислорода по объему).
Все перемычки для изоляции пожарного участка должны сооружаться, как правило, одновременно. В негазовых шахтах при сильной задымленности и высокой температуре исходящих газов перемычки могут вначале возводить в выработках, по которым воздух поступает к очагу. После их закрытия сооружают перемычки в выработках с исходящей струей. Если есть угроза распространения пожара по выработке с исходящей струей или в другие выработки, то перемычки в первую очередь сооружают в выработке с исходящей струей воздуха. При этом вентиляционная струя реверсируется, а в выработке с поступающей струей осуществляют меры по предотвращению распространения пожара (установка водяных завес, извлечение горючих элементов крепи, оборудования и др. Затем восстанавливают первоначальное проветривание и перемычки возводят в выработках с поступающей вентиляционной струей
3
/ч (АМВП-2,5/0,7) до
1 590 нм
3
/ч (АМВП-26,5/7) под давлением 0,8 МПа с чистотой азота 99,5 %.
6.4. Изоляция пожарных участков
Изоляцию пожарных участков применяют в случаях, когда другими способами пожар потушить невозможно. Изоляция участка это исключение его из общей схемы проветривания с целью прекратить доступ воздуха в очаг пожара и не допустить проникновения токсичных пожарных газов в действующие выработки. Изоляция достигается путем сооружения в горных выработках временных или постоянных перемычек. Рекомендуется изолировать минимальный объем горных выработок, что приведет к быстрому снижению концентрации кислорода. Однако в газовых шахтах при выборе мест возведения перемычек необходимо учитывать опасность взрыва, поэтому их сооружают на безопасном расстоянии от очага пожара. Иногда приходится возводить множество перемычек, постепенно приближаясь к очагу.
Изоляция участка считается удовлетворительной, если в районе горения в изолированном пространстве будет достигнута концентрация кислорода, при которой прекращается горение (для угля –
2 % кислорода по объему).
Все перемычки для изоляции пожарного участка должны сооружаться, как правило, одновременно. В негазовых шахтах при сильной задымленности и высокой температуре исходящих газов перемычки могут вначале возводить в выработках, по которым воздух поступает к очагу. После их закрытия сооружают перемычки в выработках с исходящей струей. Если есть угроза распространения пожара по выработке с исходящей струей или в другие выработки, то перемычки в первую очередь сооружают в выработке с исходящей струей воздуха. При этом вентиляционная струя реверсируется, а в выработке с поступающей струей осуществляют меры по предотвращению распространения пожара (установка водяных завес, извлечение горючих элементов крепи, оборудования и др. Затем восстанавливают первоначальное проветривание и перемычки возводят в выработках с поступающей вентиляционной струей
При выборе места возведения перемычки необходимо учитывать схему расположения горных выработок в районе пожара
– место пожара, размеры и скорость его распространения
– степень нарушенности боковых породи угольных целиков температуру воздуха на подступах к пожару
– возможность осуществления вентиляционных маневров в период изоляционных работ
– значимость выработок, теряемых при изоляции, для дальнейшей эксплуатации шахты.
В главных выработках, по которым воздух поступает в пожарный участок и выходит из него, обычно возводят огнестойкие перемычки (кирпичные, бетонные. В боковых выработках, примыкающих к пожарному участку, можно возводить неогнестой- кие перемычки (чураковые, брусчатые, если на них не может распространиться пожар. Перемычки, сооружаемые в главных выработках, должны иметь проемы расчетного сечения, обеспечивающего нормальное проветривание пожарного участка вовсе время изоляционных работ. Проемы должны герметично закрываться дверями или лядами. В боковых выработках перемычки сооружаются глухими.
При изоляции пожарных участков можно сооружать временные и постоянные перемычки. К временным перемычкам относят парусные и дощатые они газопроницаемы, не обеспечивают полного прекращения доступа воздуха к очагу. Их применяют, когда необходимо быстро сократить количество воздуха, поступающего к пожару (парусные, или задержать его распространение по горным выработкам (дощатые, пока у мест изоляции не будут сосредоточены необходимые материалы для сооружения постоянных перемычек. Временные перемычки применяют и для улучшения условий сооружения постоянных перемычек (прекращают распространение дыма и токсичных газов. Парусные перемычки представляют собой полотна из брезента или парусины, которыми перекрывается сечение выработки. Полотно крепят к стойками верхняку крепежной рамы.
Постоянные перемычки бывают бетонитовые, кирпичные, бетонные, шлакоблочные, шлаконаливные, чураковые, брусчатые. Для лучшей герметизации их возводят во врубах, глубиной не менее 0,5 м по породе им по углю. Применяют и безврубо- вые перемычки. Перемычка должна отстоять от места пересечения выработки не менее чем нам, чтобы в случае необходимости можно было рядом с ней соорудить дополнительную перемычку и чтобы не войти в зону трещиноватых пород.
В каждую постоянную перемычку должна закладываться труба диаметром 40–50 мм для отбора проб воздуха на расстоянии от почвы, равном 2/3 высоты выработки. Труба должна выступать не менее 2 м за перемычку и на 20–30 см в сторону действующих выработок и иметь на внешнем кольце резьбу для навинчивания заглушки. В выработках откаточного горизонта через перемычку на расстоянии 0,2–0,3 мот почвы должна проходить труба диаметром 75–100 мм У-образной формы для стока воды из пожарного участка. В горизонтальных выработках для усиления изоляции на расстоянии 3–5 м возводят дополнительные перемычки, а образующееся между ними пространство заиливают. Для замера температуры и отбора проб газа через обе перемычки пропускают трубу диаметром 40–50 мм, а для стока воды трубу диаметром 100–150 мм.
Для локализации взрывов при изоляции пожаров возводят взрывоустойчивые перемычки, баррикадные, барьерные, шпрен- гельные и быстровозводимые гипсовые. Взрывоустойчивая перемычка это искусственно возводимая из гипса, бетона, кирпича, бруса и других строительных материалов шахтная перемычка для перекрытия поперечного сечения горной выработки в целях предотвращения разрушающего действия воздушной ударной волны взрыва. От других перемычек отличается повышенным сопротивлением к ударным воздействиями динамическим нагрузкам. Баррикадные перемычки сооружают из мешков с песком, глиной, слоями, каждый слой засыпают инертным материалом для заполнения пустот между мешками. Длина перемычки должна быть не менее 6 м. Барьерные перемычки возводят путем обрушения кровли горных выработок буровзрывным способом. Барьерные и баррикадные перемычки возводят на расстоянии
15–20 мот изоляционных перемычек со стороны очага пожара.
Шпренгельные перемычки состоят из двух деревянных (из брусьев, одна из которых со щелями для гашения энергии ударной волны, вторая герметичная.
Надежной и легковозводимой взрывоустойчивой перемычкой является гипсовая, возводимая с помощью комплекса оборудования Темп. В качестве материала применяется пластифицированный гипс, получаемый из строительного гипса и пластифи- цирующей добавки ССБ (сульфитно-спиртовой барды. Он легко смачивается, образуя растворную смесь, быстротвердеющую до камневидного состояния. Исследования показали, что гипсовые перемычки взрывоустойчивы. Темп состоит из смесительно- нагнетательной установки, рукавной линии, пульта управления, проемной трубы с дистанционно управляемым клапаном. Работает комплекс Темп следующим образом к месту возведения перемычки доставляют в вагонетках пластифицированный гипс (в мешках, подводят воду, ставят опалубки ив смеситель подают воду и гипса образующийся раствор поступает по рукавам в пространство между опалубками. Раствор растекается, проникая в закрепное пространство, и тампонирует щели и пустоты. В тело перемычки (между опалубками) ставят проемную трубу для управления вентиляционным режимом изолируемого участка вовремя возведения перемычки. Об окончании заливки свидетельствует датчик уровня, и через 1,5 ч раствор твердеет. Производительность установки по гипсу 7–9 м
3
/ч, дальность подачи растворам, давление нагнетания до 1,0 МПа.
Изолированный пожар считается потушенным, если содержание кислорода в пожарном участке не превышает
3 % и отсутствует повышенная по сравнению с фоном концентрация оксида углерода или в течение 7–10 сут обнаруживаются только следы оксида углерода
– замеренная за перемычками температура воздуха и вытекающей из пожарного участка воды не превышает нормальной
– отсутствуют признаки дыма в выработках, примыкающих к пожарному участку.
Однако, несмотря на эти условия, вскрываемые пожары иногда продолжают действовать. Причиной низкой эффективности тушения пожаров методом изоляции является очень медленное остывание разогретого угля, сохраняющиеся прососы воздуха
– место пожара, размеры и скорость его распространения
– степень нарушенности боковых породи угольных целиков температуру воздуха на подступах к пожару
– возможность осуществления вентиляционных маневров в период изоляционных работ
– значимость выработок, теряемых при изоляции, для дальнейшей эксплуатации шахты.
В главных выработках, по которым воздух поступает в пожарный участок и выходит из него, обычно возводят огнестойкие перемычки (кирпичные, бетонные. В боковых выработках, примыкающих к пожарному участку, можно возводить неогнестой- кие перемычки (чураковые, брусчатые, если на них не может распространиться пожар. Перемычки, сооружаемые в главных выработках, должны иметь проемы расчетного сечения, обеспечивающего нормальное проветривание пожарного участка вовсе время изоляционных работ. Проемы должны герметично закрываться дверями или лядами. В боковых выработках перемычки сооружаются глухими.
При изоляции пожарных участков можно сооружать временные и постоянные перемычки. К временным перемычкам относят парусные и дощатые они газопроницаемы, не обеспечивают полного прекращения доступа воздуха к очагу. Их применяют, когда необходимо быстро сократить количество воздуха, поступающего к пожару (парусные, или задержать его распространение по горным выработкам (дощатые, пока у мест изоляции не будут сосредоточены необходимые материалы для сооружения постоянных перемычек. Временные перемычки применяют и для улучшения условий сооружения постоянных перемычек (прекращают распространение дыма и токсичных газов. Парусные перемычки представляют собой полотна из брезента или парусины, которыми перекрывается сечение выработки. Полотно крепят к стойками верхняку крепежной рамы.
Постоянные перемычки бывают бетонитовые, кирпичные, бетонные, шлакоблочные, шлаконаливные, чураковые, брусчатые. Для лучшей герметизации их возводят во врубах, глубиной не менее 0,5 м по породе им по углю. Применяют и безврубо- вые перемычки. Перемычка должна отстоять от места пересечения выработки не менее чем нам, чтобы в случае необходимости можно было рядом с ней соорудить дополнительную перемычку и чтобы не войти в зону трещиноватых пород.
В каждую постоянную перемычку должна закладываться труба диаметром 40–50 мм для отбора проб воздуха на расстоянии от почвы, равном 2/3 высоты выработки. Труба должна выступать не менее 2 м за перемычку и на 20–30 см в сторону действующих выработок и иметь на внешнем кольце резьбу для навинчивания заглушки. В выработках откаточного горизонта через перемычку на расстоянии 0,2–0,3 мот почвы должна проходить труба диаметром 75–100 мм У-образной формы для стока воды из пожарного участка. В горизонтальных выработках для усиления изоляции на расстоянии 3–5 м возводят дополнительные перемычки, а образующееся между ними пространство заиливают. Для замера температуры и отбора проб газа через обе перемычки пропускают трубу диаметром 40–50 мм, а для стока воды трубу диаметром 100–150 мм.
Для локализации взрывов при изоляции пожаров возводят взрывоустойчивые перемычки, баррикадные, барьерные, шпрен- гельные и быстровозводимые гипсовые. Взрывоустойчивая перемычка это искусственно возводимая из гипса, бетона, кирпича, бруса и других строительных материалов шахтная перемычка для перекрытия поперечного сечения горной выработки в целях предотвращения разрушающего действия воздушной ударной волны взрыва. От других перемычек отличается повышенным сопротивлением к ударным воздействиями динамическим нагрузкам. Баррикадные перемычки сооружают из мешков с песком, глиной, слоями, каждый слой засыпают инертным материалом для заполнения пустот между мешками. Длина перемычки должна быть не менее 6 м. Барьерные перемычки возводят путем обрушения кровли горных выработок буровзрывным способом. Барьерные и баррикадные перемычки возводят на расстоянии
15–20 мот изоляционных перемычек со стороны очага пожара.
Шпренгельные перемычки состоят из двух деревянных (из брусьев, одна из которых со щелями для гашения энергии ударной волны, вторая герметичная.
Надежной и легковозводимой взрывоустойчивой перемычкой является гипсовая, возводимая с помощью комплекса оборудования Темп. В качестве материала применяется пластифицированный гипс, получаемый из строительного гипса и пластифи- цирующей добавки ССБ (сульфитно-спиртовой барды. Он легко смачивается, образуя растворную смесь, быстротвердеющую до камневидного состояния. Исследования показали, что гипсовые перемычки взрывоустойчивы. Темп состоит из смесительно- нагнетательной установки, рукавной линии, пульта управления, проемной трубы с дистанционно управляемым клапаном. Работает комплекс Темп следующим образом к месту возведения перемычки доставляют в вагонетках пластифицированный гипс (в мешках, подводят воду, ставят опалубки ив смеситель подают воду и гипса образующийся раствор поступает по рукавам в пространство между опалубками. Раствор растекается, проникая в закрепное пространство, и тампонирует щели и пустоты. В тело перемычки (между опалубками) ставят проемную трубу для управления вентиляционным режимом изолируемого участка вовремя возведения перемычки. Об окончании заливки свидетельствует датчик уровня, и через 1,5 ч раствор твердеет. Производительность установки по гипсу 7–9 м
3
/ч, дальность подачи растворам, давление нагнетания до 1,0 МПа.
Изолированный пожар считается потушенным, если содержание кислорода в пожарном участке не превышает
3 % и отсутствует повышенная по сравнению с фоном концентрация оксида углерода или в течение 7–10 сут обнаруживаются только следы оксида углерода
– замеренная за перемычками температура воздуха и вытекающей из пожарного участка воды не превышает нормальной
– отсутствуют признаки дыма в выработках, примыкающих к пожарному участку.
Однако, несмотря на эти условия, вскрываемые пожары иногда продолжают действовать. Причиной низкой эффективности тушения пожаров методом изоляции является очень медленное остывание разогретого угля, сохраняющиеся прососы воздуха
через перемычки, поэтому необходима выдержка изоляции расчетное количество времени. Комбинированное тушение пожаров
Ненадежность способа тушения пожаров изоляцией (возможны значительные прососы воздуха, а также возникающие сложности применения прямого тушения (отсутствуют средства огнетушения, невозможность приблизиться к очагу) способствуют применению комбинированного способа тушения. Способ предусматривает на первом этапе изоляцию пожара возведением перемычек, что снижает его активность, а на втором этапе активное тушение подачей в очаг различных хладагентов. Наибольшим охлаждающим эффектом при тушении пожаров обладают вода или смеси воды с глиной, золой и другими мелкодисперсными материалами (пульпы. При подаче пены происходит меньший теплосъем на единицу подаваемого объема хладагента, однако преимуществом пены является ее объемное распространение и изолирующий эффект, позволяющий снизить приток воздуха к очагу и уменьшить генерацию тепла. Тушение может осуществляться через вскрываемые перемычки, через оставленные в перемычках трубы или через скважины, пробуренные с поверхности или из близлежащих горных выработок. Тушение подземных пожаров пеной
Наиболее эффективна пена при тушении пожаров в камерах, вертикальных и наклонных выработках, в которых можно обеспечить быстрое заполнение пеной всего объема выработок. Поэтому важно создание высокопроизводительных установок мощностью м
3
/мин и более. Практика показала, что в 90 % случаев тушение пожаров в шахтах пеной было успешным.
В настоящее время для тушения пожаров применяются пе- ногенераторы, позволяющие получать до 1 000 м
3
/мин пены. Пе- ногенераторные установки ПГУ-1, ПГУ-2, ПГУ-100, ПГУ-200 получают воздух для генерации пены от вентилятора местного проветривания (рис. 6.5) и содержат сетки, на которые разбрызгивается подаваемый под давлением пенообразующий раствор.
Ненадежность способа тушения пожаров изоляцией (возможны значительные прососы воздуха, а также возникающие сложности применения прямого тушения (отсутствуют средства огнетушения, невозможность приблизиться к очагу) способствуют применению комбинированного способа тушения. Способ предусматривает на первом этапе изоляцию пожара возведением перемычек, что снижает его активность, а на втором этапе активное тушение подачей в очаг различных хладагентов. Наибольшим охлаждающим эффектом при тушении пожаров обладают вода или смеси воды с глиной, золой и другими мелкодисперсными материалами (пульпы. При подаче пены происходит меньший теплосъем на единицу подаваемого объема хладагента, однако преимуществом пены является ее объемное распространение и изолирующий эффект, позволяющий снизить приток воздуха к очагу и уменьшить генерацию тепла. Тушение может осуществляться через вскрываемые перемычки, через оставленные в перемычках трубы или через скважины, пробуренные с поверхности или из близлежащих горных выработок. Тушение подземных пожаров пеной
Наиболее эффективна пена при тушении пожаров в камерах, вертикальных и наклонных выработках, в которых можно обеспечить быстрое заполнение пеной всего объема выработок. Поэтому важно создание высокопроизводительных установок мощностью м
3
/мин и более. Практика показала, что в 90 % случаев тушение пожаров в шахтах пеной было успешным.
В настоящее время для тушения пожаров применяются пе- ногенераторы, позволяющие получать до 1 000 м
3
/мин пены. Пе- ногенераторные установки ПГУ-1, ПГУ-2, ПГУ-100, ПГУ-200 получают воздух для генерации пены от вентилятора местного проветривания (рис. 6.5) и содержат сетки, на которые разбрызгивается подаваемый под давлением пенообразующий раствор.
Все установки ПГУ выдают пену только высокой кратности, что снижает эффект пожаротушения и ограничивает область их применения. Одним из недостатков пеногенераторов типа ПГУ является необходимость электроэнергии, что не всегда выполнимо в условиях аварийной ситуации Рис. 6.5. Пеногенераторная установка ПГУ-200: 1 – вентилятор местного проветривания 2 – разбрызгиватель пенообразую- щего раствора 3 – сетка
Пеногенератор ПЭК не требует электроэнергии и сжатого газа. Получение пены кратностью 100–500 происходит за счет энергии, создаваемой давлением пенообразующей жидкости. Пе- ногенератор ПЭК-1 имеет трубное кольцо, на котором расположены распылители, подающие пенообразующий раствор на пакет сеток (рис. 6.6). Капли жидкости увлекают с собой поток окружающего воздуха, и при прохождении этих компонентов через сетки образуется пена. Производительность пеногенератора ПЭК
по пене 120–500 м
3
/мин, дальность полета струи пены до 25 м.
Давление пенообразующей жидкости в трубопроводе должно быть не менее 0,4–1,2 МПа. Преимуществом ПЭК является возможность получать пену в изолированном пожарном участке без добавления свежего воздуха.
Пеногенераторная перемычка ПГП-8 предназначена для получения пены высокой кратности за счет общешахтной депрессии. Устройство представляет собой брезентовую ткань, в центре которой расположен круг диаметром 2 м, состоящий из сетки с размером ячейки 1Æ1 мм, внизу закрытый лаз. Перемычка ПГП-8
Пеногенератор ПЭК не требует электроэнергии и сжатого газа. Получение пены кратностью 100–500 происходит за счет энергии, создаваемой давлением пенообразующей жидкости. Пе- ногенератор ПЭК-1 имеет трубное кольцо, на котором расположены распылители, подающие пенообразующий раствор на пакет сеток (рис. 6.6). Капли жидкости увлекают с собой поток окружающего воздуха, и при прохождении этих компонентов через сетки образуется пена. Производительность пеногенератора ПЭК
по пене 120–500 м
3
/мин, дальность полета струи пены до 25 м.
Давление пенообразующей жидкости в трубопроводе должно быть не менее 0,4–1,2 МПа. Преимуществом ПЭК является возможность получать пену в изолированном пожарном участке без добавления свежего воздуха.
Пеногенераторная перемычка ПГП-8 предназначена для получения пены высокой кратности за счет общешахтной депрессии. Устройство представляет собой брезентовую ткань, в центре которой расположен круг диаметром 2 м, состоящий из сетки с размером ячейки 1Æ1 мм, внизу закрытый лаз. Перемычка ПГП-8
укрепляется в выработке (рис. 6.7) с помощью рам, и через распылитель пенообразующая смесь разбрызгивается на сетку. Проходящий по выработке воздух образует на сетке пену. Скорость вентиляционной струи вместе установки перемычки должна быть не менее 1,5 мс. Производительность перемычки по пене до
300–400 м
3
/мин.
1 2 3 4 5
6 Рис. 6.6. Пеногенератор ПЭК: 1 – труба с пожарной гайкой
2 – трубное кольцо 3 – распылители 4 – центрирующие тяги
5 – камера смешения 6 – диффузор 7 – пакет сеток 2 3 4
4 Рис. 6.7. Пеногенераторная перемычка ПГП-8: 1 – труба для подвода пенообразующей жидкости 2 – распылитель 3 – брезентовая ткань перемычки 4 – сетка 5 – каркас для крепления перемычки Стационарный воздушно-пенный огнетушитель ОС-200М предназначен для тушения твердых и жидких горящих материалов, кроме электрооборудования под напряжением, и может располагаться в специальной нише или на свободной площадке. Огнетушитель состоит из цистерны, содержащей пенообразующую жидкость в объеме 200 л. Жидкость из цистерны вытесняется сжатым углекислым газом, образующимся при взаимодействии кислоты и щелочи, и по пожарному рукаву (в комплекте длиной
20 м) поступает в воздушно-пенный ствол, где генерируется пена. Кратность получаемой пены 9, продолжительность подачи пены мин, дальность струи не менее 8 м. Передвижной пенный огнетушитель ОП-500М может перемещаться по рельсовому пути. Вместимость пенообразующей жидкости составляет 500 л, количество получаемой пены 5 000 м, время действия 12 миндаль- ность подачи пены 8–10 м, принцип действия такой же.
Пеногенераторная установка Вьюга смонтирована на автомобиле и предназначена для тушения пожаров в вертикальных и наклонных стволах, шурфах, сбойках и околоствольных дворах. Производительность установки по пене от 500 до 1 000 м
3
/мин, кратность пены Автоматическая пенная пожарная установка УАП предназначена для тушения пожаров в подземных камерах. Установка срабатывает при повышении температуры (легкоплавкий замок, выдавая пену и закрывая противопожарные двери. Температура срабатывания от 72 С, количество получаемой пены 19 м, кратность пены до 8, время работы 4 мин.
Для повышения эффективности тушения пожаров при получении пены используют инертные газы, обычно азот. Генератор инертной пены ГИП работает за счет энергии, создаваемой давлением азота и воды, подаваемых на сетку. Получаемая пена имеет кратность до 500, производительность генератора по пене до 120 м
3
/мин. Наиболее целесообразно использовать инертную пену для тушения пожаров в тупиковых выработках, где атмосфера быстро инертизируется из-за выделения азота из распавшейся пены, предотвращая взрывы горючих газов.
Для тушения пожаров в выработках больших объемов (вертикальные, наклонные) следует применять пены высокой кратности, а в камерах, куполах, тупиковых забоях – пену средней кратности. В газообильных выработках при подаче пены необходимо следить за содержанием горючих газов в атмосфере, так как пена, заполняя выработки, сокращает поступление воздуха. Если содержание метана достигает 2 %, пуск пены должен быть прекращен и начаты работы по тушению другими средствами. После заполнения горящих выработок пеной необходимо поддерживать ее объем до окончания тушения путем периодического включения в работу пеногенератора.
Пеной удобно тушить пожары в куполах, за бетонной крепью, так как благодаря вязкости и небольшой плотности пена заполняет весь свободный объем, не стекает под действием силы тяжести. В случае тушения пожаров в вертикальных и наклонных стволах пена подается сверху из ближайших горных выработок или с поверхности. При интенсивном пожаре в камерах, не позволяющем приблизиться к очагу, для тушения следует также применить пену. Тушение пожаров пеной в горизонтальных выработках менее эффективно, так как пена растекается по почве на большой поверхности и поэтому трудно заполнить весь объем.
По горизонтальным выработкам пену можно подавать на расстояниям. Тушение пожаров в шахтах,
300–400 м
3
/мин.
1 2 3 4 5
6 Рис. 6.6. Пеногенератор ПЭК: 1 – труба с пожарной гайкой
2 – трубное кольцо 3 – распылители 4 – центрирующие тяги
5 – камера смешения 6 – диффузор 7 – пакет сеток 2 3 4
4 Рис. 6.7. Пеногенераторная перемычка ПГП-8: 1 – труба для подвода пенообразующей жидкости 2 – распылитель 3 – брезентовая ткань перемычки 4 – сетка 5 – каркас для крепления перемычки Стационарный воздушно-пенный огнетушитель ОС-200М предназначен для тушения твердых и жидких горящих материалов, кроме электрооборудования под напряжением, и может располагаться в специальной нише или на свободной площадке. Огнетушитель состоит из цистерны, содержащей пенообразующую жидкость в объеме 200 л. Жидкость из цистерны вытесняется сжатым углекислым газом, образующимся при взаимодействии кислоты и щелочи, и по пожарному рукаву (в комплекте длиной
20 м) поступает в воздушно-пенный ствол, где генерируется пена. Кратность получаемой пены 9, продолжительность подачи пены мин, дальность струи не менее 8 м. Передвижной пенный огнетушитель ОП-500М может перемещаться по рельсовому пути. Вместимость пенообразующей жидкости составляет 500 л, количество получаемой пены 5 000 м, время действия 12 миндаль- ность подачи пены 8–10 м, принцип действия такой же.
Пеногенераторная установка Вьюга смонтирована на автомобиле и предназначена для тушения пожаров в вертикальных и наклонных стволах, шурфах, сбойках и околоствольных дворах. Производительность установки по пене от 500 до 1 000 м
3
/мин, кратность пены Автоматическая пенная пожарная установка УАП предназначена для тушения пожаров в подземных камерах. Установка срабатывает при повышении температуры (легкоплавкий замок, выдавая пену и закрывая противопожарные двери. Температура срабатывания от 72 С, количество получаемой пены 19 м, кратность пены до 8, время работы 4 мин.
Для повышения эффективности тушения пожаров при получении пены используют инертные газы, обычно азот. Генератор инертной пены ГИП работает за счет энергии, создаваемой давлением азота и воды, подаваемых на сетку. Получаемая пена имеет кратность до 500, производительность генератора по пене до 120 м
3
/мин. Наиболее целесообразно использовать инертную пену для тушения пожаров в тупиковых выработках, где атмосфера быстро инертизируется из-за выделения азота из распавшейся пены, предотвращая взрывы горючих газов.
Для тушения пожаров в выработках больших объемов (вертикальные, наклонные) следует применять пены высокой кратности, а в камерах, куполах, тупиковых забоях – пену средней кратности. В газообильных выработках при подаче пены необходимо следить за содержанием горючих газов в атмосфере, так как пена, заполняя выработки, сокращает поступление воздуха. Если содержание метана достигает 2 %, пуск пены должен быть прекращен и начаты работы по тушению другими средствами. После заполнения горящих выработок пеной необходимо поддерживать ее объем до окончания тушения путем периодического включения в работу пеногенератора.
Пеной удобно тушить пожары в куполах, за бетонной крепью, так как благодаря вязкости и небольшой плотности пена заполняет весь свободный объем, не стекает под действием силы тяжести. В случае тушения пожаров в вертикальных и наклонных стволах пена подается сверху из ближайших горных выработок или с поверхности. При интенсивном пожаре в камерах, не позволяющем приблизиться к очагу, для тушения следует также применить пену. Тушение пожаров пеной в горизонтальных выработках менее эффективно, так как пена растекается по почве на большой поверхности и поэтому трудно заполнить весь объем.
По горизонтальным выработкам пену можно подавать на расстояниям. Тушение пожаров в шахтах,
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
опасных по газу и пыли
При пожарах в шахтах, опасных по газу и пыли, устанавливаемый вентиляционный режим должен исключать образование на пожарном участке местного или слоевого скопления метана и других горючих газов, вынос из выработанного пространства и других выработок вентиляционного потока с взрывоопасной концентрацией газов или пыли к очагам пожара. Если нарастает концентрация метана в поступающей струе, то принимают меры по снижению этой концентрации (усиление проветривания, дегазация источника поступления метана, изменение схемы подачи воздуха и др.).
В случае непредвиденного изменения режима проветривания на пожарном участке людей, занятых тушением, отводят в безопасное место до выяснения обстановки. При тушении пожара должны быть приняты меры по предотвращению взрыва угольной пыли (обработка выработок инертной пылью, смыв пыли водой и пр.).
Если пожар осложнился взрывом, работы по тушению прекращают и людей выводят в безопасные места. Перемычки для изоляции пожарного участка в шахтах, опасных по газу и пыли, устанавливаемые во всех выработках на пути возможного распространения взрывной волны, должны быть взрывоустойчивы- ми. Перемычки в выработках с поступающей в пожарный участок струей и исходящей струей возводятся с вентиляционными проемами. Площадь проемов не допускает накопления взрывоопасного содержания горючих газов, они закрываются взрывоустой- чивыми лядами.
Изоляция пожарного участка в шахте, опасной по газу и пыли, осуществляется в следующем порядке
– определяются границы пожарного участка, места установки перемычек и расход воздуха, необходимый для поддержания взрывобезопасного содержания горючих газов вовремя изоляционных работ
– рассчитываются площадь поперечного сечения проемов в перемычках для пропуска необходимого количества воздуха и время образования на участке взрывоопасного содержания метана после закрытия проемов
– сооружаются взрывоустойчивые перемычки в боковых выработках, закрытие которых не нарушает проветривание пожарного участка
– прокладываются воздуховоды дистанционного отбора проб воздуха в изолируемом пространстве
– сооружаются взрывоустойчивые перемычки с проемами на входящей и исходящей струях
– закрываются проемы в перемычках и осуществляются меры по снятию депрессии с пожарного участка (время накопления взрывоопасного содержания газов должно в два и более раз превышать время, необходимое для закрытия проемов, или они должны закрываться дистанционно).
Если при сооружении взрывоустойчивых перемычек с проемами не удается сохранить проветривание, обеспечивающее взрывобезопасное содержание горючих газов, осуществляются
меры по инертизации атмосферы пожарного участка и работа проводится в следующем порядке (дополнительные операции
– определяется объем выработок пожарного участка, подлежащий заполнению инертным газом, выбирается оборудование и способ его подачи
– рассчитывается необходимое количество инертного газа, интенсивность и продолжительность его подачи
– после сооружения всех перемычек (боковых и основных с проемами) начинается выпуск инертного газа расчетной интенсивности, закрываются проемы в перемычках. Если инертный газ можно подать в количестве, равном или большем, чем объем поступающего на пожарный участок воздуха, то выпуск газа может быть начат до возведения изолирующих сооружений.
В выработках, по которым к очагу подается парогазовая смесь, необходимо принимать меры против обрушения пород (дополнительное охлаждение газов, укрепление крепи, если выработки пройдены по мягкими средней крепости породам (наносы, сланцы
– запрещается выполнять какие-либо работы в зоне установки генератора инертных газов, а также на поступающей струе воздуха к генератору, за исключением контроля параметров ат- мосферы.
После создания в изолированном пространстве невзрыво- опасной атмосферы при необходимости выполняют работы по сокращению объема изолированного пространства. Эти работы допускаются при условии, если процесс поддержания инертной среды в изолированном пространстве является управляемым. Оценка опасности взрыва
горючих газов при пожаре в шахте
Взрывы горючих газов в шахтах относятся к наиболее опасным авариями приводят, как правило, к групповому травматизму с тяжелыми последствиями. Наиболее распространенными горючими газами, которые могут выделяться в шахтах и образовывать с воздухом взрывоопасные смеси, являются метан, оксид углерода, водород, этан, ацетилен. Пределы взрываемости в воздухе оксида углерода находятся от 12,5 до 75 %; водорода от 4,1 до 74 этана от 3,2 до 12,5 %; ацетилена от 3,0 до 65 %. По мере снижения концентрации кислорода в газовой смеси пределы взрывае- мости этих горючих газов уменьшаются.
Наиболее часто встречающаяся в шахтах метано-воздушная смесь взрывается при концентрации метана от 5 до 15 %. Наибольшей силы взрыв достигает при концентрации метана 9,5 %, так как в этом случае на его сжигание используется весь кислород воздуха. Температура взрыва метано-воздушной смеси может достигать 2 650 С, если взрыв произошел в замкнутом пространстве, и 1 850 С, если продукты взрыва могут свободно распро- страняться.
Метан – горючий газ, почтив два раза легче воздуха, поэтому скапливается в верхней части горных выработок, заполняя пустоты в кровле. Выделение метана бывает обычное, суфлярное и внезапное. Обычное выделение происходит из невидимых пори трещин в угле по всей обнаженной поверхности. Количество выделяющегося газа зависит от газоносности пластов – это количество газа, содержащегося в тонне угля или породы. Газообильность шахт определяется по количеству метана, выделившегося в единицу времени (сутки. Абсолютная газообильность это объем метана, выделившийся в шахте за сутки. Относительная газообильность – это количество метана, выделившегося в шахте за сутки, отнесенное к 1 т добычи.
Суфлярное выделение – это истечение газа, скопившегося в трещинах и пустотах угольного пласта или вмещающих пород, через видимые трещины и отверстия. Суфлярные выделения чаще происходят в районах тектонических нарушений. Продолжительность действия суфляра – от нескольких дней до года ибо- лее. Внезапное выделение – одновременное выделение (выброс) большого объема газов, сопровождающееся выбросом угольной мелочи от нескольких до сотен и даже тысяч тонн.
Оксид углерода, водород, этилен, ацетилен и некоторые другие горючие газы могут образовываться в шахтах при пожарах. Одним из источников теплового импульса воспламенения метано-воздушной среды или смеси других горючих газов может быть самовозгорание угля, эндогенные и экзогенные пожары в шахтах. Смесь метана с воздухом при температуре 600 С воспламеняется через 10 с, при 1 000 С – через доли секунды, а при
1 300 С взрывается. Экспериментальные взрывы стехиометрических метано- воздушных смесей показали, что в образуемых смесях концентрация углекислого газа может доходить до 8 %, оксида углерода до 8,5 %, водорода до 10 Пределы взрываемости смесей метана с воздухом можно определить по треугольнику взрываемости¤ (рис. 6.8). Треугольники взрываемости¤ горючих газов строят по экспериментальным данным, полученным на лабораторной установке. Эксперименты, проведенные со смесями газов, показали, что взрывоопасные концентрации расположены в области, имеющей форму треугольника (область 2).
0 4
8 12 16
С
м,
%
%
С
к,
4 8
12 16 1
2 Рис. 6.8. Объемные пределы взрываемости метано- воздушных смесей 1 – несуществующая смесь 2 – взрывчатая смесь 3 – невзрывчатая смесь 4 – смесь, способная стать взрывчатой при добавлении воздуха
Из рис. 6.8 видно, что спадением концентрации кислорода наблюдается постепенное сужение нижнего и верхнего пределов взрываемости смеси метана с воздухом вплоть до выхода в точку при объемной доле кислорода, равной 12,2 %. Это связано с цепным механизмом передачи теплового импульса зажигания. В области для осуществления цепной реакции окисления недостаточно молекул метана, в области 4 – молекул кислорода Треугольник взрываемости¤ для других горючих газов имеет тот же вид, что и для метана. Взрываемость смеси горючих газов при подземных пожарах также определяется с помощью треугольника взрываемости¤. Для оценки взрываемости смеси горючих газов вначале определяется общее содержание горючих газов (%). Для наиболее распространенных в угольных шахтах горючих газов используется формула
С
г
= См+ Со+ С
в
,
(6.1)
где См, Со, Св концентрация соответственно метана, оксида углерода и водорода, Затем рассчитывают долю каждого горючего газа в смеси:
Р
м
= С
м
/С
г
; Ро С
о
/С
г
; Р
в
= С
в
/С
г
(6.2)
Правильность расчета проверяется по соотношению
Р
м
+ Ро+ Р
в
= По полученным данным определяют местонахождение данной смеси на соответствующем графике (рис. 6.9–6.14). В случае если найденная точка находится внутри треугольника взрывае- мости¤, то газовая смесь может взорваться. Так, отбор проб газа из атмосферы пожарного участка показал, что газовая смесь содержит кислорода (С
к
) 15 %, оксида углерода (Со) 0 %, метана См) 2,1 % и водорода (Св) 1,4 %. По формуле (6.1) подсчитываем, что концентрация горючих газов (С
г
) равна 3,5 %. Доля оксида углерода в смеси горючих газов (Ро) равна 0, а доля метана (Р
м
) составляет 0,6. Данную точку Х наносим на график рис. 6.9. Из графика видно, что точка Х расположена вне треугольника взрываемости¤, но вблизи нижнего предела взрываемости смеси
– определяется объем выработок пожарного участка, подлежащий заполнению инертным газом, выбирается оборудование и способ его подачи
– рассчитывается необходимое количество инертного газа, интенсивность и продолжительность его подачи
– после сооружения всех перемычек (боковых и основных с проемами) начинается выпуск инертного газа расчетной интенсивности, закрываются проемы в перемычках. Если инертный газ можно подать в количестве, равном или большем, чем объем поступающего на пожарный участок воздуха, то выпуск газа может быть начат до возведения изолирующих сооружений.
В выработках, по которым к очагу подается парогазовая смесь, необходимо принимать меры против обрушения пород (дополнительное охлаждение газов, укрепление крепи, если выработки пройдены по мягкими средней крепости породам (наносы, сланцы
– запрещается выполнять какие-либо работы в зоне установки генератора инертных газов, а также на поступающей струе воздуха к генератору, за исключением контроля параметров ат- мосферы.
После создания в изолированном пространстве невзрыво- опасной атмосферы при необходимости выполняют работы по сокращению объема изолированного пространства. Эти работы допускаются при условии, если процесс поддержания инертной среды в изолированном пространстве является управляемым. Оценка опасности взрыва
горючих газов при пожаре в шахте
Взрывы горючих газов в шахтах относятся к наиболее опасным авариями приводят, как правило, к групповому травматизму с тяжелыми последствиями. Наиболее распространенными горючими газами, которые могут выделяться в шахтах и образовывать с воздухом взрывоопасные смеси, являются метан, оксид углерода, водород, этан, ацетилен. Пределы взрываемости в воздухе оксида углерода находятся от 12,5 до 75 %; водорода от 4,1 до 74 этана от 3,2 до 12,5 %; ацетилена от 3,0 до 65 %. По мере снижения концентрации кислорода в газовой смеси пределы взрывае- мости этих горючих газов уменьшаются.
Наиболее часто встречающаяся в шахтах метано-воздушная смесь взрывается при концентрации метана от 5 до 15 %. Наибольшей силы взрыв достигает при концентрации метана 9,5 %, так как в этом случае на его сжигание используется весь кислород воздуха. Температура взрыва метано-воздушной смеси может достигать 2 650 С, если взрыв произошел в замкнутом пространстве, и 1 850 С, если продукты взрыва могут свободно распро- страняться.
Метан – горючий газ, почтив два раза легче воздуха, поэтому скапливается в верхней части горных выработок, заполняя пустоты в кровле. Выделение метана бывает обычное, суфлярное и внезапное. Обычное выделение происходит из невидимых пори трещин в угле по всей обнаженной поверхности. Количество выделяющегося газа зависит от газоносности пластов – это количество газа, содержащегося в тонне угля или породы. Газообильность шахт определяется по количеству метана, выделившегося в единицу времени (сутки. Абсолютная газообильность это объем метана, выделившийся в шахте за сутки. Относительная газообильность – это количество метана, выделившегося в шахте за сутки, отнесенное к 1 т добычи.
Суфлярное выделение – это истечение газа, скопившегося в трещинах и пустотах угольного пласта или вмещающих пород, через видимые трещины и отверстия. Суфлярные выделения чаще происходят в районах тектонических нарушений. Продолжительность действия суфляра – от нескольких дней до года ибо- лее. Внезапное выделение – одновременное выделение (выброс) большого объема газов, сопровождающееся выбросом угольной мелочи от нескольких до сотен и даже тысяч тонн.
Оксид углерода, водород, этилен, ацетилен и некоторые другие горючие газы могут образовываться в шахтах при пожарах. Одним из источников теплового импульса воспламенения метано-воздушной среды или смеси других горючих газов может быть самовозгорание угля, эндогенные и экзогенные пожары в шахтах. Смесь метана с воздухом при температуре 600 С воспламеняется через 10 с, при 1 000 С – через доли секунды, а при
1 300 С взрывается. Экспериментальные взрывы стехиометрических метано- воздушных смесей показали, что в образуемых смесях концентрация углекислого газа может доходить до 8 %, оксида углерода до 8,5 %, водорода до 10 Пределы взрываемости смесей метана с воздухом можно определить по треугольнику взрываемости¤ (рис. 6.8). Треугольники взрываемости¤ горючих газов строят по экспериментальным данным, полученным на лабораторной установке. Эксперименты, проведенные со смесями газов, показали, что взрывоопасные концентрации расположены в области, имеющей форму треугольника (область 2).
0 4
8 12 16
С
м,
%
%
С
к,
4 8
12 16 1
2 Рис. 6.8. Объемные пределы взрываемости метано- воздушных смесей 1 – несуществующая смесь 2 – взрывчатая смесь 3 – невзрывчатая смесь 4 – смесь, способная стать взрывчатой при добавлении воздуха
Из рис. 6.8 видно, что спадением концентрации кислорода наблюдается постепенное сужение нижнего и верхнего пределов взрываемости смеси метана с воздухом вплоть до выхода в точку при объемной доле кислорода, равной 12,2 %. Это связано с цепным механизмом передачи теплового импульса зажигания. В области для осуществления цепной реакции окисления недостаточно молекул метана, в области 4 – молекул кислорода Треугольник взрываемости¤ для других горючих газов имеет тот же вид, что и для метана. Взрываемость смеси горючих газов при подземных пожарах также определяется с помощью треугольника взрываемости¤. Для оценки взрываемости смеси горючих газов вначале определяется общее содержание горючих газов (%). Для наиболее распространенных в угольных шахтах горючих газов используется формула
С
г
= См+ Со+ С
в
,
(6.1)
где См, Со, Св концентрация соответственно метана, оксида углерода и водорода, Затем рассчитывают долю каждого горючего газа в смеси:
Р
м
= С
м
/С
г
; Ро С
о
/С
г
; Р
в
= С
в
/С
г
(6.2)
Правильность расчета проверяется по соотношению
Р
м
+ Ро+ Р
в
= По полученным данным определяют местонахождение данной смеси на соответствующем графике (рис. 6.9–6.14). В случае если найденная точка находится внутри треугольника взрывае- мости¤, то газовая смесь может взорваться. Так, отбор проб газа из атмосферы пожарного участка показал, что газовая смесь содержит кислорода (С
к
) 15 %, оксида углерода (Со) 0 %, метана См) 2,1 % и водорода (Св) 1,4 %. По формуле (6.1) подсчитываем, что концентрация горючих газов (С
г
) равна 3,5 %. Доля оксида углерода в смеси горючих газов (Ро) равна 0, а доля метана (Р
м
) составляет 0,6. Данную точку Х наносим на график рис. 6.9. Из графика видно, что точка Х расположена вне треугольника взрываемости¤, но вблизи нижнего предела взрываемости смеси
С %
г,
%
С
к,
0 8
16 24 8
16
А
В
С
Р = 0
о
Р м 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3
Х
Рис. 6.9. Треугольники взрываемости¤ смеси горючих газов при отсутствии оксида углерода (Ро С %
г,
%
С
к,
0 8
16 24 8
16
А
В
С
Р = 0,1
о
Р м 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 Рис. 6.10. Треугольники взрываемости¤ смеси горючих газов при доле оксида углерода 0,1
г,
%
С
к,
0 8
16 24 8
16
А
В
С
Р = 0
о
Р м 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3
Х
Рис. 6.9. Треугольники взрываемости¤ смеси горючих газов при отсутствии оксида углерода (Ро С %
г,
%
С
к,
0 8
16 24 8
16
А
В
С
Р = 0,1
о
Р м 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 Рис. 6.10. Треугольники взрываемости¤ смеси горючих газов при доле оксида углерода 0,1
С %
г,
%
С
к,
0 8
16 24 8
16
А
В
С
Р = 0,2
о
Р м 0,7 0,6 0,5 0,4 Рис. 6.11. Треугольники взрываемости¤ смеси горючих газов при доле оксида углерода С %
г,
%
С
к,
0 8
16 24 8
16
А
В
С
Р = 0,3
о
Р м 0,6 0,5 0,4 Рис. 6.12. Треугольники взрываемости¤ смеси горючих газов при доле оксида углерода 0,3
г,
%
С
к,
0 8
16 24 8
16
А
В
С
Р = 0,2
о
Р м 0,7 0,6 0,5 0,4 Рис. 6.11. Треугольники взрываемости¤ смеси горючих газов при доле оксида углерода С %
г,
%
С
к,
0 8
16 24 8
16
А
В
С
Р = 0,3
о
Р м 0,6 0,5 0,4 Рис. 6.12. Треугольники взрываемости¤ смеси горючих газов при доле оксида углерода 0,3
С %
г,
%
С
к,
0 8
16 24 8
16
А
В
С
Р = 0,4
о
Р м 0,4 0,3 Рис. 6.13. Треугольники взрываемости¤ смеси горючих газов при доле оксида углерода С %
г,
%
С
к,
0 8
16 24 8
16
А
В
С
Р = 0,5
о
Р м 0,4 Рис. 6.14. Треугольники взрываемости¤ смеси горючих газов при доле оксида углерода 0,5
г,
%
С
к,
0 8
16 24 8
16
А
В
С
Р = 0,4
о
Р м 0,4 0,3 Рис. 6.13. Треугольники взрываемости¤ смеси горючих газов при доле оксида углерода С %
г,
%
С
к,
0 8
16 24 8
16
А
В
С
Р = 0,5
о
Р м 0,4 Рис. 6.14. Треугольники взрываемости¤ смеси горючих газов при доле оксида углерода 0,5
По графику расположения зоны взрываемости горючих газов можно определить, куда будет смещаться точка, отображающая соответствующую газовую смесь, в случае изменения концентрации составляющих ее компонентов (кислорода, горючих газов и инертных газов. Так, линия, соединяющая полученную точку Х сточкой А, покажет, куда будет смещаться смесь в случае увеличения подачи свежего воздуха и, соответственно, роста в ней концентрации кислорода. Из рис. 6.9 видно, что добавление свежего воздуха приведет к снижению концентрации горючих газов и удалению смеси от треугольника взрываемости¤.
Перемещение точки Х по линии, соединяющей ее сточкой В, происходит в случае, если в смесь газов будут добавляться инертные газы (азот, углекислый газ, не поддерживающие горения и снижающие концентрации в смеси кислорода и горючих газов. Согласно рис. 6.9 такое воздействие также удаляет смесь от треугольника взрываемости¤, что уменьшает опасность взрыва смеси.
В случае дополнительного выделения горючих газов, приводящего к увеличению их содержания в смеси, точка Х, отображающая состояние смеси газов, начнет перемещаться к точке С. Для приведенного на рис. 6.9 примера это означает вхождение в треугольник взрываемости¤ и образование взрывчатой смеси.
Таким образом, использование треугольников взрываемо- сти¤ в шахтах при тушении пожаров позволяет не только оценить возможность взрыва образующейся смеси газов, но и проанализировать, как будет изменяться ситуация в пожарном участке в случае увеличения выделения горючих газов, усиления проветривания или при подаче инертных газов. Соответственно появляется возможность выбора наиболее эффективного способа предотвращения взрыва горючих газов. Локализация и тушение эндогенных пожаров
в выработанном пространстве
Борьба с эндогенными пожарами, возникшими в выработанном пространстве, значительно затруднена последующим причинам
136
– трудно, а иногда невозможно точно определить местонахождение очага, его температуру и размеры невозможен непосредственный доступ к очагу затруднен контроль за эффективностью принимаемых мер по тушению пожара.
В большинстве случаев для ликвидации таких пожаров применяют пассивный или комбинированный способ тушения, предусматривающий изоляцию аварийного участка перемычками. Однако в случае развития процесса самовозгорания в выработанном пространстве действующих выемочных полей изоляция наносит огромный экономический ущерб шахтам из-за потерь дорогостоящей угледобывающей техники.
С целью снижения потерь от таких пожаров возникло новое направление защиты выемочных полей в борьбе с самовозгоранием угля – локализация очагов самовозгорания в выработанном пространстве без изоляции действующих полей и потери уровня добычи. Реализация поставленной цели возможна путем снижения воздухопроницаемости выработанного пространства, что позволит уменьшить приток кислорода к очагу и вынос токсичных продуктов горения в действующие выработки.
Локализация эндогенных пожаров в выработанном пространстве действующих выемочных полей. В основу этого направления положены следующие предпосылки большая продолжительность процесса самовозгорания и возможность его обнаружения на ранней стадии самовозгорание в выработанном пространстве носит очаговый характер и небольшие размеры
– при наличии очага в выработанном пространстве содержание продуктов горения в атмосфере очистного забоя может находиться в пределах санитарных норм.
Рост температуры очага самовозгорания можно остановить на любой стадии путем уменьшения притока свежего воздуха и инертизации атмосферы. Этого эффекта можно достичь путем создания на пути утечек воздуха в выработанном пространстве воздухонепроницаемой завесы. Аналогичный эффект достигается за счет увеличения скорости подвигания очистного забоя, что приводит к росту аэродинамического сопротивления на пути свежего воздуха
Перемещение точки Х по линии, соединяющей ее сточкой В, происходит в случае, если в смесь газов будут добавляться инертные газы (азот, углекислый газ, не поддерживающие горения и снижающие концентрации в смеси кислорода и горючих газов. Согласно рис. 6.9 такое воздействие также удаляет смесь от треугольника взрываемости¤, что уменьшает опасность взрыва смеси.
В случае дополнительного выделения горючих газов, приводящего к увеличению их содержания в смеси, точка Х, отображающая состояние смеси газов, начнет перемещаться к точке С. Для приведенного на рис. 6.9 примера это означает вхождение в треугольник взрываемости¤ и образование взрывчатой смеси.
Таким образом, использование треугольников взрываемо- сти¤ в шахтах при тушении пожаров позволяет не только оценить возможность взрыва образующейся смеси газов, но и проанализировать, как будет изменяться ситуация в пожарном участке в случае увеличения выделения горючих газов, усиления проветривания или при подаче инертных газов. Соответственно появляется возможность выбора наиболее эффективного способа предотвращения взрыва горючих газов. Локализация и тушение эндогенных пожаров
в выработанном пространстве
Борьба с эндогенными пожарами, возникшими в выработанном пространстве, значительно затруднена последующим причинам
136
– трудно, а иногда невозможно точно определить местонахождение очага, его температуру и размеры невозможен непосредственный доступ к очагу затруднен контроль за эффективностью принимаемых мер по тушению пожара.
В большинстве случаев для ликвидации таких пожаров применяют пассивный или комбинированный способ тушения, предусматривающий изоляцию аварийного участка перемычками. Однако в случае развития процесса самовозгорания в выработанном пространстве действующих выемочных полей изоляция наносит огромный экономический ущерб шахтам из-за потерь дорогостоящей угледобывающей техники.
С целью снижения потерь от таких пожаров возникло новое направление защиты выемочных полей в борьбе с самовозгоранием угля – локализация очагов самовозгорания в выработанном пространстве без изоляции действующих полей и потери уровня добычи. Реализация поставленной цели возможна путем снижения воздухопроницаемости выработанного пространства, что позволит уменьшить приток кислорода к очагу и вынос токсичных продуктов горения в действующие выработки.
Локализация эндогенных пожаров в выработанном пространстве действующих выемочных полей. В основу этого направления положены следующие предпосылки большая продолжительность процесса самовозгорания и возможность его обнаружения на ранней стадии самовозгорание в выработанном пространстве носит очаговый характер и небольшие размеры
– при наличии очага в выработанном пространстве содержание продуктов горения в атмосфере очистного забоя может находиться в пределах санитарных норм.
Рост температуры очага самовозгорания можно остановить на любой стадии путем уменьшения притока свежего воздуха и инертизации атмосферы. Этого эффекта можно достичь путем создания на пути утечек воздуха в выработанном пространстве воздухонепроницаемой завесы. Аналогичный эффект достигается за счет увеличения скорости подвигания очистного забоя, что приводит к росту аэродинамического сопротивления на пути свежего воздуха
Исследования показали, что наиболее эффективно для создания завесы в выработанном пространстве применение пены, которая способна длительное время сохраняться в скоплении угля и пород, являясь препятствием на пути движения утечек воздуха. Так, в насыпке угля фракции 16–25 мм после пропитки скопления пеной практически полностью прекращается фильтрация воздуха. Разрушение пенной завесы в скоплении угля возможно только после резкого увеличения перепада давления воздуха. Аналогичные результаты были получены в шахтах, где пена подавалась в выработанное пространство. Так, установлено, что величина утечек сокращается в 2–3 раза после разового заполнения обрушенных пород объемом пены. Причем шахтные исследования показали, что стойкость пены в порах и трещинах угольного скопления существенно выше, чему пены в свободном состоянии. При увеличении поданных в выработанное пространство объемов пены ее стойкость также увеличивается. В экспериментах утечки восстанавливались через 3–8 сут после подачи пены.
С целью повышения эффективности применения пены для локализации эндогенных пожаров необходимо увеличение стойкости пен, которая приводит к уменьшению периодичности обработки выработанного пространства. В качестве добавок – стабилизаторов пены можно применять студнеобразующие высокомолекулярные, полимеризующиеся, кристаллизационно твердеющие и тонкодисперсные вещества. К студнеобразующим высокомолекулярным веществам относятся альгинаты, карбоксиметил- целлюлоза, защитные коллоиды к полимеризующимся – алкин- фенолы, бифенолы, ароматические амины, фосфиты и др.
Наиболее доступный и дешевый способ стабилизации пен это добавка материалов, состоящих из мелкодисперсных частиц, например глины, отходов флотации углеобогащения, золы электростанций и т. д. Стабилизирующее действие мелкодисперсной фазы в жидкости с раствором поверхностно-активных веществ объясняется возникновением сил отталкивания между частицами, покрытыми слоем длинных цепочных молекул. В результате действия стерических сил в пленке образуется устойчивая структура из мелкодисперсных частиц, препятствующая стеканию жидкости. Стойкость вспененных суспензий увеличивается враз по сравнению с водовоздушной пеной
142
газификационные установки (компрессоры. Производительность по пене УЛЭП-2 составляет 2 м
3
/мин, кратность пены от 100 до 150. Напор раствора пенообразователя
0,3–0,5 МПа. Установка включает пеногенератор, смеситель, трубопроводы и краны для подачи воды, воздуха и пенообразователя, фильтры очистки пенообразователя и воды, манометры для измерения давления воды, воздуха и пены.
Пеногенератор Экран состоит из корпуса, снабженного быстросменной пеногенераторной кассетой, штуцеров подвода воздуха и раствора пенообразователя, распылителя, распределительной камеры и фланца для подсоединения к магистральному пенопроводу. Установки готовят к работе непосредственно у скважин, пробуренных в выработанное пространство пласта. Скважины должны быть обсажены трубами с условным проходом не менее 80 мм и иметь фланцы для подсоединения пено- генератора. Генератор азотной пены ГПА-1 предназначен для генерирования инертной пены и нагнетания ее под давлением по трубопроводами скважинам в выработанное пространство для профилактики, локализации и тушения эндогенных пожаров. Минимальное давление воды для стабильной работы генератора равно
0,4 МПа. Производительность по пене 0,2 мс, расход жидкого азота мс, кратность получаемой пены 30–80. Генератор состоит из устройства инертизации пены, переходника с соединительной головкой для подачи воды, пеносмесителя для эжек- ции пенообразователя, измерительной вставки, колена для подсоединения к магистральному трубопроводу или к обсадной трубе скважины. В подземных условиях генератор ГПА-1 работает в комплексе с установкой УТЖА-2М, а на поверхности подачу жидкого азота обеспечивают от любой цистерны для хранения и выдачи жидкого азота (ЦТК-1,0/0,25; ЦТК-8/0,25; УПА-8/0,25;
РЦВ-0,5/1,6 и др.).
Устройство для вспенивания глинистой пульпы УВГП-4 предназначено для получения вспененной глинистой пульпы и нагнетания ее по скважинам в отработанное пространство для предупреждения, локализации и тушения эндогенных пожаров. Глинистую пульпу подают насосом к обсадной трубе скважины. Пенообразователь эжектируют или подают насосом из любой емкости. Газ подается от автомобильных газификационных установок типа АГУ-8К или из соседней скважины. Кратность получаемой пены равна 10, расход глинистой пульпы при давлении
0,4 МПа равен 1,17 м
3
/мин. Производительность устройства по пене равна 12,0 м
3
/мин. УВГП-4 – струйный аппарат эжекционного типа, состоящий из насадки-распылителя, заключенной в герметичный кожух, с патрубками для подачи пенообразователя и подвода воздуха (инертного газа, калиброванной гильзы сак- тиватором для диспергирования потока и колена с манометром для измерения давления пульпы. Устройство УВГП-4 устанавливают на обсадную трубу скважины и посредством колена соединяют с пульповодом.
Пеногенератор центробежный Циклон предназначен для получения водовоздушной, инертной пены или вспененной суспензии и нагнетания ее в отработанное пространство пластов.
Циклон можно использовать для тушения пожаров в куполах и пустотах за бетонной крепью горных выработок, камер ив других труднодоступных местах. Обязательным условием его применения является наличие источников подачи воздуха (газа, воды или суспензии и пенообразователя. Производительность пено- генератора по пене 15 м
3
/мин, кратность пены 70–140. Рабочее давление в пеногенераторе 1,6 МПа. Циклон состоит из цилиндрического корпуса с патрубками, конфузора, гофрированной обечайки и форсунки с патрубком. Патрубки снабжены гнездами для установки манометра. Подсоединяется пеногенератор к фланцу магистрального пенопровода или к обсадной трубе скважины с условным проходом 100 мм. К патрубку форсунки подключается трубопровод подачи раствора пенообразователя.
Поверхностный комплекс по приготовлению инертных пени вспененных суспензий предназначен для приготовления инертных пени вспененных суспензий и подачи их по трубопроводам в любую точку шахтного поля. Здание комплекса расположено у групповой скважины, шурфа или у ствола в середине шахтного поля из расчета обработки наиболее удаленных выемочных полей. Размеры здания комплекса длинам ширина 8,5 м высотам. Здание состоит из трех помещений, где размещаются установки типа СГУ-8000-500/200, ЦТК-8/0,25.
С целью повышения эффективности применения пены для локализации эндогенных пожаров необходимо увеличение стойкости пен, которая приводит к уменьшению периодичности обработки выработанного пространства. В качестве добавок – стабилизаторов пены можно применять студнеобразующие высокомолекулярные, полимеризующиеся, кристаллизационно твердеющие и тонкодисперсные вещества. К студнеобразующим высокомолекулярным веществам относятся альгинаты, карбоксиметил- целлюлоза, защитные коллоиды к полимеризующимся – алкин- фенолы, бифенолы, ароматические амины, фосфиты и др.
Наиболее доступный и дешевый способ стабилизации пен это добавка материалов, состоящих из мелкодисперсных частиц, например глины, отходов флотации углеобогащения, золы электростанций и т. д. Стабилизирующее действие мелкодисперсной фазы в жидкости с раствором поверхностно-активных веществ объясняется возникновением сил отталкивания между частицами, покрытыми слоем длинных цепочных молекул. В результате действия стерических сил в пленке образуется устойчивая структура из мелкодисперсных частиц, препятствующая стеканию жидкости. Стойкость вспененных суспензий увеличивается враз по сравнению с водовоздушной пеной
У стабилизирующих добавок существует оптимальная концентрация, позволяющая увеличить получаемый объем пены враз. Их оптимальные концентрации в пенообразующей жидкости составляют CaCl – 0,2 %; КМЦ – 1,0 %; алюминиевый порошок глина – 20 %. Для стабилизации пен при борьбе с эндогенными пожарами в Кузбассе рекомендовано использовать глинистую суспензию (глина – наиболее дешевый и доступный материал) с соотношением ТЖ. При этой концентрации глины стойкость пены возрастает враз, а получаемый объем пены увеличивается враз. Однако присутствие глины исключает генерацию пены способом продавливания на сетке. Вспенивание глинистой пульпы осуществляется путем турбулизации потока суспензии с эжекцией воздуха при помощи устройства УВГП. С целью снижения концентрации кислорода в выработанном пространстве целесообразно использовать пену, газовой фазой которой является инертный газ. Обычно для вспенивания применяется азот, как наиболее доступный инертный газ. Для транспортирования, хранения и выдачи азота, а также для получения пены с целью локализации и тушения эндогенных пожаров используется специальное оборудование.
Для борьбы с подземными эндогенными пожарами на шахтах применяется оборудование как вновь разработанное, таки серийного производства. Установка передвижная азотозаправочная
УПА-8/0,25 предназначена для длительного хранения, транспортирования и заправки жидким азотом емкостей потребителей стационарные поверхностные комплексы шахт и отдельные установки по приготовлению инертных пени вспененных суспензий, расположенные на шурфах, на групповых или на индивидуальных скважинах. В комплект установки входит транспортная цистерна типа ЦТК (емкость 8 м, рабочее давление 0,25 МПа, смонтированная на платформе автомобиля КрАЗ 257 и состоящая из внутреннего сосуда, кожуха, двух испарителей наддува и пульта управления с арматурой, контрольно-измерительных приборов и предохранительных устройств. Установка газификационная автомобильная АГУ-8К предназначена для хранения и транспортирования жидкого азота, его газификации на месте потребления до давления 19,6 МПа. Конструкцией установки предусмотрена заправка резервуаров холодных криогенных газификаторов сжиженным газом. Производительность по газообразному азоту 420 м
3
/ч. Наибольшее давление газа на выходе составляет 22 МПа. Количество заливаемого жидкого азота 4 200 кг. Установка АГУ-8К смонтирована на платформе автомобиля КрАЗ-257 и состоит из узла выдачи и щита управления. Узел выдачи включает насос и испаритель, заполненный водой, подогреваемой электронагревателями. Установку
АГУ-8К используют для получения и подачи инертной пены при локализации и тушении эндогенных пожаров по скважинам с поверхности. Для генерации пены можно использовать генератор азотный типа ГПА-1 или устройство для вспенивания глинистой пульпы УВГП-4.
Стационарная газификационная установка
СГУ-8000-
500/200 предназначена для хранения и газификации жидкого азота. Используется в качестве комплектующего изделия в стационарных поверхностных комплексах по приготовлению инертных пен. Вместимость емкости равна 5 670 кг жидкого азота, производительность по газу 420 м
3
/ч. Установки СГУ-8000 и СГУ-7К состоят из стандартной цистерны ЦТК-8/025, насосного агрегата, испарителя, коллектора с арматурой, щита управления и силового щита. Цистерна представляет собой двухстенный сосуд, меж- стенное пространство которого заполнено изоляционным материалом. Испаритель заполнен водой, подогреваемой электрона- гревателями. На коллекторе установлены манометры, предохранительный клапан, датчики приборов контроля и регулировки. Отличительной особенностью установки СГУ-7К является ее комплектование насосами с вертикальным расположением цилиндровой группы, которые смонтированы на горловине резервуара.
Газификаторы холодные криогенные ГХК предназначены для хранения и газификации жидкого азота с автоматическим поддержанием заданных величин расхода и давления. Газифика- торы устанавливаются под открытым небом и не требуют источников энергии. Входят в состав поверхностных комплексов по приготовлению инертных пени вспененных суспензий. Состоят из резервуаров для хранения и выдачи жидкого продукта, испарителей, а также арматуры и трубопроводов. Газификаторы с гидравлической емкостью 8,0 м
3
отличаются друг от друга количеством испарительных блоков, характеризующих производительность по газообразному продукту. Рабочее давление получаемого газа 1,6 МПа. Для ограничения давления в сосуде и коммуникациях изделия в арматурном шкафу имеются предохранительные клапаны на давление 1,8–1,85 МПа. Если предохранительный клапан не срабатывает, то предусмотрена предохранительная мембрана, разрывающаяся при давлении 1,9–2,05 МПа.
Подземная газификационная установка ПГХКА-1,0-0,3/1,6 предназначена для хранения, транспортирования по горным выработками холодной газификации жидкого азота при горноспасательных работах, предупреждении, локализации и тушении эндогенных пожаров в шахтах. Производительность по газообразному азоту 300 м
3
/ч, объем (2 резервуарам. Рабочее давление на выходе азота из испарителя 1,6 МПа. Установка состоит из блоков резервуаров и испарителя, соединенных гибким металлическим рукавом и размещенных каждый на отдельной платформе шахтной вагонетки. Блок резервуаров включает два резервуара
РЦВ-0,5/1,6 с испарителями, щит переключения и соединительные трубопроводы. Для ограничения давления в сосуде имеется предохранительный клапан на давление 1,76–1,84 МПа и предохранительная мембрана на 2,0 МПа.
Установка газификационная азотная предназначена для газификации жидкого азота и подачи газообразного продукта под давлением 1,96 МПа в шахтный трубопровод или на устройство для получения инертной пены или вспененной суспензии. Питание газификационной установки осуществляется от электросети потребителя (шахты. Производительность по газообразному азоту м
3
/мин. Максимальное давление газа на выходе 2 МПа.
Установка размещается на прицепе к автомобилю КрАЗ-257 и содержит испаритель, насосный агрегат, подогреватель и пульт управления. Испаритель состоит из двух блоков, каждый из которых соединен с одним из насосных агрегатов. Воздух на обдув испарителей подается осевыми вентиляторами СВМ-6М. Испарительные блоки соединены с подогревателем, представляющим водяную ванну со змеевиком и электронагревателями. При работе установки жидкий азот из железнодорожной цистерны или из цистерны типа ЦТК (установки УПА-8/0,25, АГУ-8К) поступает в
Для борьбы с подземными эндогенными пожарами на шахтах применяется оборудование как вновь разработанное, таки серийного производства. Установка передвижная азотозаправочная
УПА-8/0,25 предназначена для длительного хранения, транспортирования и заправки жидким азотом емкостей потребителей стационарные поверхностные комплексы шахт и отдельные установки по приготовлению инертных пени вспененных суспензий, расположенные на шурфах, на групповых или на индивидуальных скважинах. В комплект установки входит транспортная цистерна типа ЦТК (емкость 8 м, рабочее давление 0,25 МПа, смонтированная на платформе автомобиля КрАЗ 257 и состоящая из внутреннего сосуда, кожуха, двух испарителей наддува и пульта управления с арматурой, контрольно-измерительных приборов и предохранительных устройств. Установка газификационная автомобильная АГУ-8К предназначена для хранения и транспортирования жидкого азота, его газификации на месте потребления до давления 19,6 МПа. Конструкцией установки предусмотрена заправка резервуаров холодных криогенных газификаторов сжиженным газом. Производительность по газообразному азоту 420 м
3
/ч. Наибольшее давление газа на выходе составляет 22 МПа. Количество заливаемого жидкого азота 4 200 кг. Установка АГУ-8К смонтирована на платформе автомобиля КрАЗ-257 и состоит из узла выдачи и щита управления. Узел выдачи включает насос и испаритель, заполненный водой, подогреваемой электронагревателями. Установку
АГУ-8К используют для получения и подачи инертной пены при локализации и тушении эндогенных пожаров по скважинам с поверхности. Для генерации пены можно использовать генератор азотный типа ГПА-1 или устройство для вспенивания глинистой пульпы УВГП-4.
Стационарная газификационная установка
СГУ-8000-
500/200 предназначена для хранения и газификации жидкого азота. Используется в качестве комплектующего изделия в стационарных поверхностных комплексах по приготовлению инертных пен. Вместимость емкости равна 5 670 кг жидкого азота, производительность по газу 420 м
3
/ч. Установки СГУ-8000 и СГУ-7К состоят из стандартной цистерны ЦТК-8/025, насосного агрегата, испарителя, коллектора с арматурой, щита управления и силового щита. Цистерна представляет собой двухстенный сосуд, меж- стенное пространство которого заполнено изоляционным материалом. Испаритель заполнен водой, подогреваемой электрона- гревателями. На коллекторе установлены манометры, предохранительный клапан, датчики приборов контроля и регулировки. Отличительной особенностью установки СГУ-7К является ее комплектование насосами с вертикальным расположением цилиндровой группы, которые смонтированы на горловине резервуара.
Газификаторы холодные криогенные ГХК предназначены для хранения и газификации жидкого азота с автоматическим поддержанием заданных величин расхода и давления. Газифика- торы устанавливаются под открытым небом и не требуют источников энергии. Входят в состав поверхностных комплексов по приготовлению инертных пени вспененных суспензий. Состоят из резервуаров для хранения и выдачи жидкого продукта, испарителей, а также арматуры и трубопроводов. Газификаторы с гидравлической емкостью 8,0 м
3
отличаются друг от друга количеством испарительных блоков, характеризующих производительность по газообразному продукту. Рабочее давление получаемого газа 1,6 МПа. Для ограничения давления в сосуде и коммуникациях изделия в арматурном шкафу имеются предохранительные клапаны на давление 1,8–1,85 МПа. Если предохранительный клапан не срабатывает, то предусмотрена предохранительная мембрана, разрывающаяся при давлении 1,9–2,05 МПа.
Подземная газификационная установка ПГХКА-1,0-0,3/1,6 предназначена для хранения, транспортирования по горным выработками холодной газификации жидкого азота при горноспасательных работах, предупреждении, локализации и тушении эндогенных пожаров в шахтах. Производительность по газообразному азоту 300 м
3
/ч, объем (2 резервуарам. Рабочее давление на выходе азота из испарителя 1,6 МПа. Установка состоит из блоков резервуаров и испарителя, соединенных гибким металлическим рукавом и размещенных каждый на отдельной платформе шахтной вагонетки. Блок резервуаров включает два резервуара
РЦВ-0,5/1,6 с испарителями, щит переключения и соединительные трубопроводы. Для ограничения давления в сосуде имеется предохранительный клапан на давление 1,76–1,84 МПа и предохранительная мембрана на 2,0 МПа.
Установка газификационная азотная предназначена для газификации жидкого азота и подачи газообразного продукта под давлением 1,96 МПа в шахтный трубопровод или на устройство для получения инертной пены или вспененной суспензии. Питание газификационной установки осуществляется от электросети потребителя (шахты. Производительность по газообразному азоту м
3
/мин. Максимальное давление газа на выходе 2 МПа.
Установка размещается на прицепе к автомобилю КрАЗ-257 и содержит испаритель, насосный агрегат, подогреватель и пульт управления. Испаритель состоит из двух блоков, каждый из которых соединен с одним из насосных агрегатов. Воздух на обдув испарителей подается осевыми вентиляторами СВМ-6М. Испарительные блоки соединены с подогревателем, представляющим водяную ванну со змеевиком и электронагревателями. При работе установки жидкий азот из железнодорожной цистерны или из цистерны типа ЦТК (установки УПА-8/0,25, АГУ-8К) поступает в
испаритель, где он испаряется, поглощая тепло из воздуха, нагнетаемого вентилятором. Газообразный азот перемещается в подогреватель, в котором нагревается до необходимой температуры и подается потребителю.
Установка транспортирования жидкого азота УТЖА-2М предназначена для хранения, транспортирования и выдачи жидкого азота при работе в подземных выработках шахт с рельсовым путем. Используется для предупреждения, локализации и тушения эндогенных пожаров с применением инертной пены или жидкого азота. Тип резервуаров РЦВ-0,5/1,6, емкость двух резервуаров м. Масса заливаемого азота 760 кг, рабочее давление газа 1,6 МПа. Установка состоит из двух резервуаров на платформе шахтной вагонетки и оборудования для получения и подачи инертной пены (генератор азотной пены ГПА-1, противопожарная пика ПРЛ-1, устройство запорное азота УЗА, переходники, трубопроводы).
Установка азотная шахтная Азот предназначена для хранения, транспортирования и выдачи жидкого азота при горноспасательных работах в подземных выработках шахт с рельсовым путем. Используется в технологических схемах предупреждения, локализации и тушения эндогенных пожаров с применением инертной пены или жидкого азота. Транспортируется шахтными электровозами. Тип цистерны ЦТК-1/0,25, емкость 1,0 м, рабочее давление 0,25 МПа. Состоит из цистерны, закрепленной на платформе шахтной вагонетки типа ВГ-3,3-900, и комплекта оборудования для получения и подачи инертной пены. Цистерна включает сосуд, кожух, два испарителя наддува и пульт управления с арматурой, контрольно-измерительными приборами и предохранительными устройствами.
Установки напорные пенного пожаротушения УЛЭП-2 и
Экран предназначены для получения пены и нагнетания ее под давлением в обрушенные уголь и породу. Могут использоваться для предупреждения, локализации и тушения эндогенных пожаров в отработанной части пластов, а также для тушения пожаров в куполах горных выработок, пустотах за бетонной крепью капитальных горных выработок, камер и т. п. Условием их применения является наличие сжатого инертного газа (или воздуха) и воды. В качестве источника сжатого газа (воздуха) применяются
Установка транспортирования жидкого азота УТЖА-2М предназначена для хранения, транспортирования и выдачи жидкого азота при работе в подземных выработках шахт с рельсовым путем. Используется для предупреждения, локализации и тушения эндогенных пожаров с применением инертной пены или жидкого азота. Тип резервуаров РЦВ-0,5/1,6, емкость двух резервуаров м. Масса заливаемого азота 760 кг, рабочее давление газа 1,6 МПа. Установка состоит из двух резервуаров на платформе шахтной вагонетки и оборудования для получения и подачи инертной пены (генератор азотной пены ГПА-1, противопожарная пика ПРЛ-1, устройство запорное азота УЗА, переходники, трубопроводы).
Установка азотная шахтная Азот предназначена для хранения, транспортирования и выдачи жидкого азота при горноспасательных работах в подземных выработках шахт с рельсовым путем. Используется в технологических схемах предупреждения, локализации и тушения эндогенных пожаров с применением инертной пены или жидкого азота. Транспортируется шахтными электровозами. Тип цистерны ЦТК-1/0,25, емкость 1,0 м, рабочее давление 0,25 МПа. Состоит из цистерны, закрепленной на платформе шахтной вагонетки типа ВГ-3,3-900, и комплекта оборудования для получения и подачи инертной пены. Цистерна включает сосуд, кожух, два испарителя наддува и пульт управления с арматурой, контрольно-измерительными приборами и предохранительными устройствами.
Установки напорные пенного пожаротушения УЛЭП-2 и
Экран предназначены для получения пены и нагнетания ее под давлением в обрушенные уголь и породу. Могут использоваться для предупреждения, локализации и тушения эндогенных пожаров в отработанной части пластов, а также для тушения пожаров в куполах горных выработок, пустотах за бетонной крепью капитальных горных выработок, камер и т. п. Условием их применения является наличие сжатого инертного газа (или воздуха) и воды. В качестве источника сжатого газа (воздуха) применяются
142
газификационные установки (компрессоры. Производительность по пене УЛЭП-2 составляет 2 м
3
/мин, кратность пены от 100 до 150. Напор раствора пенообразователя
0,3–0,5 МПа. Установка включает пеногенератор, смеситель, трубопроводы и краны для подачи воды, воздуха и пенообразователя, фильтры очистки пенообразователя и воды, манометры для измерения давления воды, воздуха и пены.
Пеногенератор Экран состоит из корпуса, снабженного быстросменной пеногенераторной кассетой, штуцеров подвода воздуха и раствора пенообразователя, распылителя, распределительной камеры и фланца для подсоединения к магистральному пенопроводу. Установки готовят к работе непосредственно у скважин, пробуренных в выработанное пространство пласта. Скважины должны быть обсажены трубами с условным проходом не менее 80 мм и иметь фланцы для подсоединения пено- генератора. Генератор азотной пены ГПА-1 предназначен для генерирования инертной пены и нагнетания ее под давлением по трубопроводами скважинам в выработанное пространство для профилактики, локализации и тушения эндогенных пожаров. Минимальное давление воды для стабильной работы генератора равно
0,4 МПа. Производительность по пене 0,2 мс, расход жидкого азота мс, кратность получаемой пены 30–80. Генератор состоит из устройства инертизации пены, переходника с соединительной головкой для подачи воды, пеносмесителя для эжек- ции пенообразователя, измерительной вставки, колена для подсоединения к магистральному трубопроводу или к обсадной трубе скважины. В подземных условиях генератор ГПА-1 работает в комплексе с установкой УТЖА-2М, а на поверхности подачу жидкого азота обеспечивают от любой цистерны для хранения и выдачи жидкого азота (ЦТК-1,0/0,25; ЦТК-8/0,25; УПА-8/0,25;
РЦВ-0,5/1,6 и др.).
Устройство для вспенивания глинистой пульпы УВГП-4 предназначено для получения вспененной глинистой пульпы и нагнетания ее по скважинам в отработанное пространство для предупреждения, локализации и тушения эндогенных пожаров. Глинистую пульпу подают насосом к обсадной трубе скважины. Пенообразователь эжектируют или подают насосом из любой емкости. Газ подается от автомобильных газификационных установок типа АГУ-8К или из соседней скважины. Кратность получаемой пены равна 10, расход глинистой пульпы при давлении
0,4 МПа равен 1,17 м
3
/мин. Производительность устройства по пене равна 12,0 м
3
/мин. УВГП-4 – струйный аппарат эжекционного типа, состоящий из насадки-распылителя, заключенной в герметичный кожух, с патрубками для подачи пенообразователя и подвода воздуха (инертного газа, калиброванной гильзы сак- тиватором для диспергирования потока и колена с манометром для измерения давления пульпы. Устройство УВГП-4 устанавливают на обсадную трубу скважины и посредством колена соединяют с пульповодом.
Пеногенератор центробежный Циклон предназначен для получения водовоздушной, инертной пены или вспененной суспензии и нагнетания ее в отработанное пространство пластов.
Циклон можно использовать для тушения пожаров в куполах и пустотах за бетонной крепью горных выработок, камер ив других труднодоступных местах. Обязательным условием его применения является наличие источников подачи воздуха (газа, воды или суспензии и пенообразователя. Производительность пено- генератора по пене 15 м
3
/мин, кратность пены 70–140. Рабочее давление в пеногенераторе 1,6 МПа. Циклон состоит из цилиндрического корпуса с патрубками, конфузора, гофрированной обечайки и форсунки с патрубком. Патрубки снабжены гнездами для установки манометра. Подсоединяется пеногенератор к фланцу магистрального пенопровода или к обсадной трубе скважины с условным проходом 100 мм. К патрубку форсунки подключается трубопровод подачи раствора пенообразователя.
Поверхностный комплекс по приготовлению инертных пени вспененных суспензий предназначен для приготовления инертных пени вспененных суспензий и подачи их по трубопроводам в любую точку шахтного поля. Здание комплекса расположено у групповой скважины, шурфа или у ствола в середине шахтного поля из расчета обработки наиболее удаленных выемочных полей. Размеры здания комплекса длинам ширина 8,5 м высотам. Здание состоит из трех помещений, где размещаются установки типа СГУ-8000-500/200, ЦТК-8/0,25.
Общее количество жидкого азота, хранимое на комплексе, составляет 16,0 м, что позволяет получать 9,5 тыс. м
3
инертной пены. В помещении установлены баки для пенообразователя емкостью м, глинистой пульпы (воды) вместимостью
15–20 м, насосы, генератор инертной пены (ГПУ, пульповод и водовод. Здесь можно также разместить дополнительные баки для хранения стабилизаторов и антипирогенов. Производительность комплекса определяется газификационной установкой, а кратность пены изменяется от 10 до 100. Подача пенообразователя регулируется насосом-дозатором. Здание комплекса строится из несгораемых материалов, снабжается вытяжной вентиляцией, общим газосбросом за пределы здания, системой отопления и связью. Технологические схемы локализации и тушения эндогенных пожаров пеной. Разработанные технологические схемы применяются в различных ситуациях для локализации и тушения очагов самовозгорания угля в шахтах водовоздушной, инертной пеной и вспененной суспензией. Схема (рис. 6.15) применяется для локализации очага эндогенного пожара (самонагревания) в действующем выемочном поле пластов пологого и наклонного падения при использовании бесцеликовой выемки угля с сохранением конвейерного штрека. Локализация осуществляется инертной пеной или вспененной глинистой пульпой. Пенные завесы создаются путем подачи пены за комплекс в зону повышенной воздухопроницаемости у вентиляционного и конвейерного штреков. Ширина пенных завес определяется величиной зоны фильтрации пожарных газов в выработанном пространстве и может колебаться в пределах 10–15 м.
Приготовление вспененной глинистой пульпы или инертной пены происходит на поверхности, а подают ее подземным способом от групповой скважины по трубопроводам. В обрушенные породы пена нагнетается по трубопроводу 5, прокладываемому по почве пласта вдоль верхнего и нижнего бортов лавы. На конце трубопровода закреплен перфорированный отрезок 1. Если фильтрация воздуха продолжается, то дополнительно для подачи пены устанавливают вдоль лавы отрезок 2, что позволяет существенно увеличить размер пенной завесы в выработанном пространстве. Длина этого трубопровода определяется размерами
3
инертной пены. В помещении установлены баки для пенообразователя емкостью м, глинистой пульпы (воды) вместимостью
15–20 м, насосы, генератор инертной пены (ГПУ, пульповод и водовод. Здесь можно также разместить дополнительные баки для хранения стабилизаторов и антипирогенов. Производительность комплекса определяется газификационной установкой, а кратность пены изменяется от 10 до 100. Подача пенообразователя регулируется насосом-дозатором. Здание комплекса строится из несгораемых материалов, снабжается вытяжной вентиляцией, общим газосбросом за пределы здания, системой отопления и связью. Технологические схемы локализации и тушения эндогенных пожаров пеной. Разработанные технологические схемы применяются в различных ситуациях для локализации и тушения очагов самовозгорания угля в шахтах водовоздушной, инертной пеной и вспененной суспензией. Схема (рис. 6.15) применяется для локализации очага эндогенного пожара (самонагревания) в действующем выемочном поле пластов пологого и наклонного падения при использовании бесцеликовой выемки угля с сохранением конвейерного штрека. Локализация осуществляется инертной пеной или вспененной глинистой пульпой. Пенные завесы создаются путем подачи пены за комплекс в зону повышенной воздухопроницаемости у вентиляционного и конвейерного штреков. Ширина пенных завес определяется величиной зоны фильтрации пожарных газов в выработанном пространстве и может колебаться в пределах 10–15 м.
Приготовление вспененной глинистой пульпы или инертной пены происходит на поверхности, а подают ее подземным способом от групповой скважины по трубопроводам. В обрушенные породы пена нагнетается по трубопроводу 5, прокладываемому по почве пласта вдоль верхнего и нижнего бортов лавы. На конце трубопровода закреплен перфорированный отрезок 1. Если фильтрация воздуха продолжается, то дополнительно для подачи пены устанавливают вдоль лавы отрезок 2, что позволяет существенно увеличить размер пенной завесы в выработанном пространстве. Длина этого трубопровода определяется размерами
зоны фильтрации пожарных газов. Дополнительный трубопровод по лаве прокладывают перед обрушением кровли, а пену подают после перехода по нему комплекса. Время заполнения, необходимый объем пены и ее компонентов определяется по формулам
(5.7)–(5.11) отдельно для каждой пенной завесы 2
3 4
5 Рис. 6.15. Схема локализации эндогенного пожара в действующем выемочном полена пластах пологого падения 1 – перфорированный отрезок трубопровода 2 – перфорированный трубопровод вдоль очистного забоя 3 – очаг самонагревания;
4 – механизированный комплекс 5 – скважины с поверхности
Схема (рис. 6.16) применяется для локализации очага эндогенного пожара на ранее отработанном вышележащем горизонте пластов крутонаклонного и крутого падения. При отработке выемочного поля столбами по падению воздухонепроницаемую завесу создают в отработанной части действующего щитового столба путем подачи инертной пены или вспененной глинистой пульпы (ВГП) по скважинам с поверхности, из полевых выработок или из выработок сближенных пластов
146 1
1 Рис. 6.16. Схема локализации эндогенного пожара на пластах крутого падения 1 – скважины с поверхности 2 – подземные скважины из горных выработок
Скважины на всю длину обсаживают трубами диаметром
80–100 мм. На каждый отрабатываемый столб бурят по две скважины. Инертную пену можно подавать только в одну скважину, вторая при этом является резервной. При подземном способе обработки инертную пену или ВГП подают от поверхностного комплекса по групповой скважине и трубопроводам до скважин 2 на отрабатываемый столб. Подачу пены осуществляют из расчета полного заполнения пустот в обрушенных породах действующего столба, ново избежание нарушения проветривания поля прекращают после выхода пены в рабочее пространство.
Схема (рис. 6.17) применяется для тушения эндогенного пожара в выработанном пространстве на пластах пологого и наклонного падения с использованием инертной пены или ВГП. Скважины бурят в выработанное пространство с поверхности или из выработок сближенного пласта. Первый ряд скважин располагают в 30 мот забоя (целика, каждый последующий ряд – в 30 мот предыдущего. Пену подают до полного заполнения пустот в выработанном пространстве в районе очага пожара. Обработку
(5.7)–(5.11) отдельно для каждой пенной завесы 2
3 4
5 Рис. 6.15. Схема локализации эндогенного пожара в действующем выемочном полена пластах пологого падения 1 – перфорированный отрезок трубопровода 2 – перфорированный трубопровод вдоль очистного забоя 3 – очаг самонагревания;
4 – механизированный комплекс 5 – скважины с поверхности
Схема (рис. 6.16) применяется для локализации очага эндогенного пожара на ранее отработанном вышележащем горизонте пластов крутонаклонного и крутого падения. При отработке выемочного поля столбами по падению воздухонепроницаемую завесу создают в отработанной части действующего щитового столба путем подачи инертной пены или вспененной глинистой пульпы (ВГП) по скважинам с поверхности, из полевых выработок или из выработок сближенных пластов
146 1
1 Рис. 6.16. Схема локализации эндогенного пожара на пластах крутого падения 1 – скважины с поверхности 2 – подземные скважины из горных выработок
Скважины на всю длину обсаживают трубами диаметром
80–100 мм. На каждый отрабатываемый столб бурят по две скважины. Инертную пену можно подавать только в одну скважину, вторая при этом является резервной. При подземном способе обработки инертную пену или ВГП подают от поверхностного комплекса по групповой скважине и трубопроводам до скважин 2 на отрабатываемый столб. Подачу пены осуществляют из расчета полного заполнения пустот в обрушенных породах действующего столба, ново избежание нарушения проветривания поля прекращают после выхода пены в рабочее пространство.
Схема (рис. 6.17) применяется для тушения эндогенного пожара в выработанном пространстве на пластах пологого и наклонного падения с использованием инертной пены или ВГП. Скважины бурят в выработанное пространство с поверхности или из выработок сближенного пласта. Первый ряд скважин располагают в 30 мот забоя (целика, каждый последующий ряд – в 30 мот предыдущего. Пену подают до полного заполнения пустот в выработанном пространстве в районе очага пожара. Обработку
инертной пеной (ВГП) повторяют дополучения положительного эффекта. Если нагнетание пены ведут с поверхности, то целесообразно подачу вести одновременно в две скважины. При перебоях в доставке жидкого азота в качестве газообразной фазы можно использовать шахтный воздух из соседней выдающей скважины с малым содержанием кислорода Рис. 6.17. Расположение скважин при тушении пожаров на пластах пологого и наклонного падения 1 – скважина 2 – очаг пожара 3 – граница пожарного участка по простиранию. Применение заиливания, инертных газов и затопления для тушения пожаров
Способ заиливания предусматривает изоляцию пожарного участка перемычками с последующей подачей глинистой пульпы. Попадая в очаг, пульпа охлаждает разогретый уголь, сокращает прососы воздуха. Способ заиливания применяется при борьбе с труднодоступными очагами, когда невозможно активное тушение, а изоляция малоэффективна из-за трещиноватости пород в местах возведения перемычек или наличия аэродинамической связи с поверхностью. Для уменьшения уноса глинистых частиц в пульпу добавляют коагулянты, способствующие быстрому осаждению твердых частиц. Могут добавляться антипирогены (сернокислый алюминий, хлористый кальций, гашеная известь и пр, снижающие химическую активность угля. После прекращения подачи пульпы трубопроводы необходимо промыть водой с добавкой ан- типирогенов. Приготовление пульпы осуществляется на поверхности или в подземных выработках. На поверхности пульпа готовится в карьерах механическим или гидромеханическим способом (струей воды размывают глину. При тушении пожаров на глубине дом применяют в основном нисходящий способ заиливания через скважины, пробуренные с поверхности, а болеем как нисходящий, таки восходящий способы заиливания из горных выработок по скважинами пульпопроводам. Скважины, пробуренные с поверхности, располагают обычно в шахматном порядке на расстоянии
5–10 м друг от друга. В зоне очага не болеем, а при удалении
10 м. Движение пульпы по скважинами пульпопроводам происходит под давлением, развиваемым землесосом, и за счет статического давления, возникающего при разности высот.
К недостаткам способа заиливания относятся возможность прорыва пульпы в действующие выработки, загрязнение их илом, неравномерное проиливание выработанного пространства, трудность подачи пульпы в заданную точку, особенно при разработке сближенных пластов на глубине свыше 200 м, необходимость откачки воды, большие затраты на восстановление горных выработок при вскрытии участков.
Способ заиливания предусматривает изоляцию пожарного участка перемычками с последующей подачей глинистой пульпы. Попадая в очаг, пульпа охлаждает разогретый уголь, сокращает прососы воздуха. Способ заиливания применяется при борьбе с труднодоступными очагами, когда невозможно активное тушение, а изоляция малоэффективна из-за трещиноватости пород в местах возведения перемычек или наличия аэродинамической связи с поверхностью. Для уменьшения уноса глинистых частиц в пульпу добавляют коагулянты, способствующие быстрому осаждению твердых частиц. Могут добавляться антипирогены (сернокислый алюминий, хлористый кальций, гашеная известь и пр, снижающие химическую активность угля. После прекращения подачи пульпы трубопроводы необходимо промыть водой с добавкой ан- типирогенов. Приготовление пульпы осуществляется на поверхности или в подземных выработках. На поверхности пульпа готовится в карьерах механическим или гидромеханическим способом (струей воды размывают глину. При тушении пожаров на глубине дом применяют в основном нисходящий способ заиливания через скважины, пробуренные с поверхности, а болеем как нисходящий, таки восходящий способы заиливания из горных выработок по скважинами пульпопроводам. Скважины, пробуренные с поверхности, располагают обычно в шахматном порядке на расстоянии
5–10 м друг от друга. В зоне очага не болеем, а при удалении
10 м. Движение пульпы по скважинами пульпопроводам происходит под давлением, развиваемым землесосом, и за счет статического давления, возникающего при разности высот.
К недостаткам способа заиливания относятся возможность прорыва пульпы в действующие выработки, загрязнение их илом, неравномерное проиливание выработанного пространства, трудность подачи пульпы в заданную точку, особенно при разработке сближенных пластов на глубине свыше 200 м, необходимость откачки воды, большие затраты на восстановление горных выработок при вскрытии участков.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11