"Обоснование параметров способа тушения пожаров в очистных забоях угольных шахт "

         Тушение пожаров в очистных забоях угольных шахт является важной научной и производственной задачей. По данным НИИГД [1] ежегодно в очистных забоях происходит от 15 до 20 % всех подземных пожаров. При этом 70% пожаров происходит по длине лавы между верхней и нижней нишей, а остальные 30 - непосредственно в нишах. Горит метан, уголь, деревянные стойки, резиновые оболочки кабелей и шлангов, минеральное масло и.т.д. Как правило, пожар в лаве не удается потушить в стадии развития, и он принимает катастрофические размеры. Особенно сложными являются пожары, начинающиеся и развивающиеся в выработанном пространстве добычных участков вследствие самонагревания и самовозгорания угля. Такие пожары, как правило, сопровождаются вспышками и взрывами метановоздушных смесей и могут осложняться гибелью горнорабочих.

         Известны попытки тушения пожаров в начальной стадии развития и отдельные удачные случаи, когда пожары были потушены самими горнорабочими с помощью ручных огнетушителей, инертной пыли, мокрой спецодежды и даже водой из оросительного шланга комбайна [2]. Например, в 1997 г. на шахтах им. Чапаева ГХК "Шахтерскуголь" и Глубокая ГХК "Донуголь" пожары в лавах были потушены членами ВГК с помощью воды и порошковых огнетушителей ОПШ-10 в течение 6 часов. В том же году, на шахте им. 17-го партсъезда ГХК "Шахтерскуголь" горноспасательные работы проводились в течение 332 часов, трудозатраты составили 2704 чел.-часов, из которых 672 чел.-часа - при работе в респираторах. Однако пожар потушить не удалось, и он распространился в выработанное пространство лавы.

         На шахте "Калиновская - Восточная" ГХК "Макеевуголь" экзогенный пожар в 4-й западной лаве был изолирован перемычками [3].

         В 1998г. на шахте им. 9-й пятилетки ГХК "Октябрьуголь" пожар произошел во второй панельной лаве, оборудованной механизированным комплексом типа КМ-87. Горение метана возникло в 56 м от вентиляционного штрека при соударении зубков исполнительного органа комбайна с кровлей пласта, в которой имелись включения песчаника. Метан загорелся под кровлей пласта и распространился от исполнительного органа комбайна в выработанное пространство лавы. К этому времени началась первичная посадка основной кровли, сопровождающаяся интенсивным давлением на угольный пласт и выделением из него метана. После того как горение практически мгновенно распространилось к вентиляционному штреку, рабочие начали сбивать пламя водой из шланга орошения комбайна. Оперативное применение еще трех порошковых и шести пенных огнетушителей не дало положительных результатов. Выделяющийся метан продолжал гореть вдоль очистной линии забоя лавы. После того как члены ВГК и рабочие участка доставили с конвейерного штрека около 200 кг инертной пыли, которую стали интенсивно подавать в «спутный» поток воздуха, на очаг горения, на угольный пласт и его кровлю, интенсивно поливаемые водой под давлением из пожарно-оросительного трубопровода, горение удалось ликвидировать. Прибывшие на аварийный участок горноспасательные отделения в условиях продолжавшейся в течение 8 часов посадки основной кровли обработали огнегасящим порошком из установок УТТТТТ-1000 и ОПШ-100 призабойное и выработанное пространство лавы. Затем горноспасатели увеличили расход воздуха до 1000 м3/мин по выработке и организовали постоянный контроль за газовой и температурной обстановкой, на аварийном участке, опасаясь рецидива пожара. Анализ проб показал отсутствие горения [2].

         Данный случай является наглядным примером успешного использования средств первичного пожаротушения для борьбы с таким явлением, как горение метана в шахте. Суть предлагаемой нами технологии тушения пожара в лаве заключается в следующем. В качестве средства пожаротушения, при возникновении пожара в лаве, предлагается использовать порошковую пожаротушащую установку "Вихрь". При этом установка "Вихрь" с вентилятором местного проветривания (СВМ-бм), кассетным трубопроводом (ТГВ, диаметром 600 мм) размещается в шахтной вагонетке, имеющей верхнюю крышку и торцовые люки диаметром 700 мм, для предохранения его от загрязнения и повреждений. Рядом (на расстоянии 2-3 метров) размещается другая вагонетка с запасом порошка в количестве 2,5 - 3 т. Обе вагонетки размещаются непосредственно перед распредпунктом лавы. По мере подхода лавы вагонетки с оборудование и порошком передвигаются совместно с распредпунктом. В случае возникновения пожара тушение будет осуществляться путем подачи тонкодисперсного порошка П-2АП или супертонкодисперсного порошка П-4АП в зону горения дистанционно по вентиляционным трубам. Огнетушащая концентрация порошка в воздухе должна составлять для тонкодисперсного не менее 130 г/м3, а для супертонкодисперсного - не 70 г/м3.

         По мере распространение порошково-воздушной смеси по выработке происходит его оседание на стенках и почве выработки, а при температуре 190-200 градусов начинается термическое разложение его частиц. Вследствие этого концентрация порошка в смеси постепенно уменьшается. Поэтому на входе в зону горения содержание порошка в воздухе должно быть в 2-4 раза больше указанного выше пожаротушащего предела.

         Установка "Вихрь" предназначена для длительной и интенсивной подачи огнетушащего порошка в очаг пожара со стороны поступающей вентиляционной струи. Она применяется для дистанционного тушения и локализации подземных пожаров в горизонтальных и наклонных выработках, проветриваемых за счет общешахтной депрессии или вентиляторами местного проветривания, при горении деревянной крепи, конвейерной ленты, электрооборудования, находящегося под напряжением и др. Ниже приведена ее техническая характеристика.

         Техническая характеристика установки "Вихрь"

         Расход огнетушащего порошка П-2АП при его подаче по вентиляционному ставу диаметром 600 мм, кг/с 1,0

         Вентилятор:

         - тип СВМ-6м

         - производительность,м3/мин 200-460

         - напор, Па 800-2000

         Габаритные размеры (без вентилятора), мм 2245x985x720

         Масса (без вентилятора), кг 40

          Принцип действия установки основан на использовании воздушного потока для эжектирования воздушно-порошковой смеси. Устройство может присоединяться как на всасывающий, так и на нагнетающий патрубок вентилятора местного проветривания типа ВМП, СВМ-бм, ВМ-бм.

         Установка (рис.1) состоит из вентилятора 1, смесительной камеры 2, корпуса 3, приемного бункера 4, конфузора 5, цилиндрической части корпуса с перфорацией 6, диффузора 7, обечайки 8, кольцевого коллектора 9, соединительных каналов 10, металлической сетки 11, решетки 12, ножа 13, крышки 14.

         Камера служит для смешивания порошка с потоком воздуха, подаваемого вентилятором и подачи воздушно-порошковой струи в очаг пожара или по вентиляционному ставу к очагу. Камера состоит из бункера, конфузора, перфорованной трубы и диффузора. Конфузор, перфорированная труба и диффузор «заключены» в обечайку.


Рисунок 1. Общий вид установки «Вихрь» 1- вентилятор;
2 - смесительная камера;
3 - корпус;
4 - бункер;
5 -конфузор;
6 - цилиндрическая часть с перфорацией;
7 - диффузор;
8 - обечайка;
9 - кольцевой коллектор;
10 - соединительные каналы;
11 — металлическая сетка;
12 — решетка;
13 - нож;
14 -крышка.

         Установка работает следующим образом. При подсоединении устройства к нагнетающему патрубку вентилятора воздух разделяется на два потока, один из которых поступает в конфузор, а другой - в зазор между обечайкой и нижней частью камеры. Часть воздушного потока, поступающего в конфузор но трубкам, попадает в кольцевой коллектор бункера и вспушивает порошок. При этом в коллекторе создается давление, превышающее давление в перфорированной трубе, что способствует равномерной подаче порошка.

         Воздушно-порошковая смесь, проходя через вентилятор попадает в вентиляционный став, а оттуда в очаг пожара. Дальность подачи порошка определяется по графикам рис.2 и рис.3. Для тушения пожара в начальной стадии необходимо, чтобы подземные рабочие были обучены приемам ведения горноспасательных работ. Поэтому на отечественных шахтах созданы вспомогательные горноспасательные команды (ВГК) на участках очистных и подготовительных работ, а также на участках вентиляции и внутришахтного транспорта. Члены этих команд комплектуются из наиболее подготовленных рабочих и инженеров.


Рис. 2. График для определения дальности эффективного действия установки «Вихрь» (при использовании одной установки)


Рис. 3. График для определения дальности эффективного действия при одновременной работе двух установок «Вихрь»

         Численность ВГК определяется исходя из расчета, чтобы на каждом участке в смену находилось 2-3 члена команды. На каждом участке должны храниться в готовности к применению горноспасательная аппаратура и оборудование.

         Порядок действий членов ВГК при возникновении пожара заключается в следующем:

         - подсоединить всасывающий патрубок вентилятора к диффузору устройства, закрепить стык хомутом;

         - вставить сетку и нож с решеткой для резки полиэтиленовых мешков с порошком;

         - подсоединить кассету с трубопроводом к нагнетательному патрубку ВМП и направить его в лаву;

         - обеспечить непрерывную подачу порошка в лаву, после выхода горнорабочих.

         Данная технология обеспечит эффективную дальность подачи порошка на расстояние до 120 м и позволит значительно сократить количество развитых пожаров в очистных забоях за счет активного их тушения в начальной стадии развития.

Список использованной литературы :

         1.Аварийность на предприятиях угольной промышленности Украины в 1990... 1997 г.г., Обзор, Донецк, НИИГД, 1998 - 84 стр.

         2. Опыт ликвидации сложных аварий на угольных шахтах УССР, Киев, Техника, 1992.

         3. Ликвидация пожаров в выработанных пространствах действующих очистных забоев на шахтах Ворошиловградской области, ВНИИГД, 1985 г., под ред. Н.И. Антипова, 27 стр.