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. 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.
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 УТ — 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.
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.
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.
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.
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.
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.
© ДонНТУ, Худолей Т.О.