Актуальны, особенно после аварии на шахте "Южно-Донбасская"№I ПО "Доноцкуголь", исследования, позволяющие повысить уровень по- карной безопасности горных выработок, оснащенных ленточными конвейерами.
Основными (факторами, способствующими росту количества пожаров на ленточных конвейерах, являются низкий уровень их технического обслуживания, недостаточная надежность технических средств противопожарной защиты, увеличение степени горючести конвейерных лент, выпускаемых отечественными заводами.
Для обнаружения подземных пожаров в ранней стадии их развития в шахтах применяют в основного газоаналитические и тепловые пожарные извещатели. Они срабатывают, как показывают теоретические и экспериментальные исследования, через 15...25 мин после, загорания. За этом время пожар, возникший на конвейерной ленте, развивается и охватывает пламенем до 40...60 м ее длины, что, как правило, превышает протяженность возможной зоны орошения, обусловленную пропускной способностью трубопроводов существующих, пожарно-оросителъннх систем.
НИИГД ведутся работы по созданию установок пенного тушения пожаров на линейной части наклонного конвейера. Тушение осуществляется пенным потоком, создаваемый пеногенератором и движущимся по ленте под уклон. Однако эта установка имеет ограниченную область применения, обусловленную углом наклона выработок и наличием в выработке сжатого воздуха.
При невозможности обеспечения непрерывной зоны орошении водой из-за ограниченной пропускной способности пожарно-оросительного трубопровода длиной, требуемой для тушения пожара, в НИИГД предложен нетрадиционный метод тушения "шагающей зоной орошения". Важнейшими техническими средствами, определяющими эффективность работы системы пожаротушения ленточного конвейера по предлагаемому авторскому свидетельству, являются секции тушения, содержащие: извещатели пожарные с системой пуска; устройство пусковое с логическим элементом "Запрет", клапан автоматический с логическим элементом "Задержка", установку пожаротушения.
Система пожаротушения на линейной части горизонтальных ленточных конвейеров достигала положительного эффекта, который обеспечивался подачей распыленной воды в секции системы поочередно с первой горящей, считая по ходу воздушной струи.
Важнейший элемент секции – пожарный извещатель с системой пуска, который выполняет функцию "слежения за очагом пожара" и в зависимости от того, потушен пожар в пределах секции тушения или нет, переключает подачу огнетушащего вещества от i –й секции к і+1-й, считая по ходу воздушной струи. Время срабатывания пожарного извещателя, обладающей эффектом памяти формы (ЭПФ), определяется длительностью нагревания термочувствительного элемента до температуры фазового перехода .
В зависимости от температуры газовая среда может, находиться в нескольких режимах:
В различном состоянии будут находиться и элементы каждой секции, включенные или выключенные (включенному элементу соответствует сигнал I, выключенному или находящемуся в режиме ожида- няя соответствует сигнал 0), в соответствий о алгоритмом, изложенным далее.
В первом (нормалъном) режиме при температуре газовой среды 15 °С и наличии давления воды в пожарно-оросителъном трубопроводе включены блокировочные клапаны БК;(сигнал I), а пожарные извещатели ПИ, реле давления РД, блокировочные пожарные извещатели БПИ и клапаны автоматические АК находятся в режиме ожидания и имеют на выходе сигнал 0 (секции 3).
Режим 2 - начальная стадия пожара в секции I.
При давлении воды в пожарно-оросительном трубопроводе больше или равном пороговому, устройство управления клапаном БК включает его (сигнал I). Вода из трубопровода подается в клапан автоматический АК и через него в установку пожаротушения. Для этого необходимо, чтобы при температуре газового потока, равной 50 °С, сработали пожарные извещатели (сигнал I). Давление воды в побудительной линии уменьшается, что приводит к срабатыванию реле давления РД. Реле давления РД размыкает свои контакта и цепи управления двигателем конвейера и отключает его (сигнал 1) Извещатель БПИ, настроенный, на температуру 200 °С, остается в исходном состоянии (сигнал 0).
В секциях 2 и 3 газовая среда имеет температуру 25 и 15 °С соответственно. Давление воды в пожарно-оросительном трубопроводе снижается и становится меньше порогового, при котором происходит отключение от сети клапанов БК (сигнал 0), что исключает возможность подачи вода сразу в несколько пожарных установок.
Пожарные извещатели, блокировочный пожарный извещатель, блокировочный и автоматический клапаны находятся в режиме ожидания (сигнал 0).
Режим 3 – пожар в развитой стадии в секции I.
Температура газовой среда в пределах секции I равна 1000С. Все элементы системы находятся в том же состоянии, что и при работе в режиме I.
В секции 2 температура газовой среды повысилась до 50 °С. Сработали пожарные извещатели и реле давления. Однако из-за большого разхода вода в установке тушения секции I давление в трубопроводе в секции 2 понизилось и не позволит включиться устройству управления клапаном блокировочным, а следовательно, вода не постулит к клапану автоматическому.
В секции 3 температура газовой среды повисилась незначительно (до 25 °С). При этой температуре все элементы системы находятся в режиме ожидания (сигнал 0).
Дальнейшее повышение температуры газовой среды (до 250 С) в секции I свидетельствует о том, что пожарная, установка уже не может потушить горящий ленточный конвейер и охладить воздушную струю до безопасной температуры. Срабатывает блокировочный пожарный извещатель и закрывает побудительную полость клапана автоматического. Прекращается подача воды к установке пожаротушения. Одновременно происходит срабатывание пожарных извещателей секции 2 и включение в работу пожарной установки.
В секции 3 температура газовой среда достигла величины, при которой сработали пожарные извещагели, однако давление воды в пределах секции будет меньше порогового и не произойдет включения клапана блокировочного. Элементы системы секции 3, кроме пожарных извещателей и реле давления, находятся в режиме ожидания (сигнал 0). После того как пожар будет потушен и температура газовой среды станет равной 15 °С, все элементы системы пожаротушения придут в состояние, соответсгвующее режиму ожидания.
Исследования работы элементов системы пожаротушения при различных температурных и гидравлических режимах по реализации вышеописанного алгоритма проводились на экспериментальном полигоне НИИГД при следующих условиях: сечение штольни прямоугольное 2 м х 2 м = 4 м2; скорость воздушной струи 0,5...2,5 м/с; температура воздушной струи 15...25 °С; объект тушения – конвейерная резинотросовая лента типа РТЛО-2500.
В результате проведенных исследований установлено:
в режиме ожидания применения при температуре воздуха 20...25 °С блокировка подачи вода к автоматическим клапанам секций пожаротушения была снята. Напор воды на входе каждой секции равнялся 0,54 Па;
при прогревании пожарного извещателя секции пожаротушения I до температуры 100...110°С он срабатывал и подключал ее к пожарно-оросителъному трубопроводу. Через оросители секции подавалась вода (13,5 м3/ч при рабочем входном давлении 0,33 Па) на поверхность конвейерной ленты. Давление воды на входе секции 2 (при работающей секции I) равнялось 0,2 МПа. При этом давлении блокировочный клапан секции 2 закрылся и отключал автоматический клапан этой секции от пожарно-оросителъного трубопровода;
для условий экспериментального полигона НИИГД пороговое давление устройств управления блокировочных клапанов секции испытуемой системы были настроены на значения 0,25..,0,27 МПа;
при прогревании ПИ секции пожаротушения 2 до температуры 100...110°С он срабатывал и включал АК секции. Однако подключения секции 2 при работающей секции I к пожарно–оросителъному трубопроводу не происходило, так как БК был закрыт;
при охлаждении ПИ секции пожаротушения I до температуры 30...50 °С он врзвращался в исходное состояние и отключая АК, а соответственно секцию пожаротушения от пожарно-оросительного трубопровода. В результате этого в пожарно-оросителъном трубопроводе, в том числе и на входе секции 2, повышалось давление. При дсстижении давления 0,27 МПа БК секции 2 включался и пропускал воду из пожарно-оросителъного трубопровода к АК секции, в результате чего подавалась вода на поверхность ленты в зоне орошения секцией 2.
Таким образом, экспериментальные исследования системы пожаротушения подтвердили работоспособность выбранных конструктивных решений ее элементов, правильность структурной схема и алгоритма функционирования. Полученные результаты могут использоваться при разработке и изготовлении автоматических средств тушения пожаров на линейной части ленточных конвейеров на всем протяжении без существенного увеличения подачи воды из шахтных пожарно–оросительных трубопроводов.