Шахтные пожары остаются одним из самых сложных и рискованных видов несчастных случаев из известных, наличие которых уничтожает шахтные выработки и дорогое оборудование, наносят огромный моральный и материальный ущерб угледобывающим предприятиям и часто сопровождаются жертвами.
На шахтах Украины, каждый год происходит в среднем 160. ..200 подземных пожаров, 50. ..70 % из которых – на поверхности (изображение 1).
Борьба с развивающимися подземными пожарами - одна из самых сложных и актуальных научных и технических проблем угледобывающей промышленности. Два пути разрешения этой проблемы существуют: первое путь - это использование научно-обусловленных предупредительных мер, которые исключают возможность воспламенения и последующего развития огня, и второй – это создание методов и средств борьбы с развивающимися пожарами.
Научное исследование и разработки в сфере предотвращения и борьбы с открытым огнем были направлены на создание высокоэффективного оборудования с использованием воды, авиа-механической пены, инертных газов, гасящих порошков, аэрозолей ,а также их комбинации, как подавляющие пламя субстанции. Вода остается самым широко распространенным и дешевым средством борьбы с огнем из-за ее уникальных физических свойств. Автоматические установки, которые способны защитить эффективно шахтные выработки и технологическое оборудование, представляют самый большой интерес.
Основной концепцией для создания современной автоматической системы есть; принцип, основанный на идее, что подземный пожар - управляемая система с определенными параметрами (температура, скорость распространения вдоль шахтной выработки). Несмотря на это автоматическая система должна устойчиво анализировать параметры окружающей среды, и сравнивающей их с регулируемыми значениями с целью создания контрольного сигнала, чтобы включить противопожарное устройство.
Основным параметром, контролируемым шахтными системами пожаротушения является температура. Контроль осуществляется с помощью тепловых шахтных пожарных извещателей, назначение которых – сигнализация о повышении температуры воздуха окружающей среды. Кроме тепловых пожарных извещателей в комплект шахтных автоматических систем могут входить дымовые датчики различной конструкции.
Один из самых существенных аспектов создания шахтных автоматических противопожарных системы - есть научное доказательство выбора типа и конструкции детектора пламени в зависимости от его цели и рабочего условия.
Инерционность пожарного извещателя для случая конвективного теплообмена можно определить по безразмерному параметру Q и критериям Bio (Bi) и Fourier (Fo):
где tw, tf и t0 – температура срабатывания извещателя, температура среды при пожаре в месте расположения датчика и первоначальная температура до начала пожара °C.
Пожарные извещатели с температурой срабатывания 72 °C используются в современных противопожарных шахтных системах. Не смотря на широкий арсенал современных шахтных противопожарных систем их структура может приводиться к общей, не сложной блок-схеме, которая включает подсистему контроля параметров среды, подсистему пожаротушения, замок и стартовый клапан, распространяющий трубопровод с пульверизаторами, также вспомогательный контроль и измерители, и устройства для подготовки и технического обслуживания системы. Порошковые системы, которые могут эффективно защитить от пожаров классов А, В, С, а также воспламенения электроаппаратуры с напряжением до 1140 V. Как правило, основными частями системы являются: автоматический противопожарный агрегат, типа АУПП (или его модификации) с пусковыми блоками (механического и электрического пуска), звуковые и световые предупредительные устройства, распределительные трубопроводы с пульверизаторами, станция пожарной сигнализации типа СЦ-1, СЦ-2, СП (или их модификации) с набором пожарных тепловых или дымовыхизвещателей, и шлейфами сигнализации и коммутирующими элементами.
Работают системы порошкового пожаротушения следующим образом. При пожаре в защищаемой зоне срабатывает ближайший к источнику возгорания пожарный извещатель, электрический сигнал от которого поступает на станцию пожарной сигнализации, которая включает световой и звуковой сигналы тревоги и начинает выполнять логическую оценку поступающего сигнала , определяя его величину и природу происхождения. При этом станция проверяет целостность системы, соединяющих между собой извещатели. определяет наличие в их цепи тока короткого замыкании, целостность извещателей и отображает результат на контрольной панели. В случае срабатывания второго извещателя станция вырабатывает управляющий электрический сигнал для запуска установки пожаротушения.
Логическая обработка сигналов производится станцией СЦ. Принцип действия , конструкция , технические параметры об СЦ представлены в ТУ.
Питание станции обеспечивает энергоблок, на вход которого подается напряжение 220 В, 50 Гц. При аварийном отключении напряжения, станция автоматически переходит на собственное резервное питание 24 В постоянного тока.
Объем, защищаемый одной автоматической установкой с массой заряда 80 кг. огнетушащего порошка типа П-2АП или аналогичного класса, метр.куб., не менее чем 250;
Инерционность автоматической установки - время от срабатывания пускового блока до начала выхода газопорошковой смеси из распылителей, секунды 10... 12
Температура срабатывания датчиков, °C 72
Диапазон температур работы станции типа СЦ1 иее модификаций, °C -10...+50
Диапазон эксплуатации сосудов автоматических установок типа АУПП, °C -35...+55
Напряжение питания станции пусковых блоков, V 220
Давление сжатого воздуха в баллонах установки, MPa 15
Масса жидкой двуокиси углерода в баллонах установки при 20 °C, кг 2.8...3.0
Пусковое давление рабочего газа в сосудах установки, MPa 0.7...0.9
Масса заряженной установки, кг 145
Полный служебный ресурс, годы, не менее чем 6
Количество контролируемых шлейфов , шт.
СЦ-1 10
СЦ-2 20
Система способна "распознать" на ранней стадии и защитить от пожаров классов А, В, С и воспламенения электроаппаратуры, находящейся под напряжением до 1140 V. Разработана методика расчета основных параметров шахтных автоматических установок, входящих в состав систем пожаротушения. Методика определения огне тушащей эффективности автоматических систем пожаротушения, включает в себя определение производительности огнетушащих модулей, массы огнетушащего заряда, величины рабочего давления в рабочих емкостях, а также расчет характеристик распределительных трубопроводов. Проведены натурные огневые испытания систем типа САП-1, которые подтвердили их надежность и высокую эффективность.
Основной концепцией для создания современной автоматической системы есть принцип, основанный на идее, что подземный пожар - управляемая система с определенными параметрами (температура, тепловая мощность, скорость распространения), которые предопределяют выбор методов и средств борьбы с пожаром , гарантируя максимальную эффективность для каждого конкретного пожара. Противопожарная система САП-1может "распознать" на ранней стадии и защитить от пожаров классов А, В, С и воспламенения электроаппаратуры, находящейся под напряжением до 1140 V. Они могут эффективнее всего использоваться для пожарной охраны шахтных электрических подстанций и гаражей электровозов, башенных копров и других пожароопасных помещений шахтных зданий и сооружений. Около 50 автоматических систем, типа САП, внедрены на угольных шахтах Украины и России и действуют в настоящее время.