«К ПРОБЛЕМЕ РАЗРАБОТКИ КОМПЛЕКСНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ
ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ШАХТНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ»
Авторы: Сечин А.И., Бошенятов Б.В., Косинцев В.И., Сечин А.А., Лаптев Д.А., Задорожная Т.А.
Источник: Российская Академия Естествознания. Научный журнал «Современные наукоемкие технологии» №4, 2008 год, www.rae.ru
Известную актуальность занимают проблемы, сопровождающие добычу и переработку угля, представляющие собойобеспечение безопасности технологического процесса. Анализируя накопленные знания в этой области, можно прийти к следующему заключению:
• вероятность наличия источника зажигания равного 1 исключить нельзя. Иначе это было бы давно сделано;
• вероятность появления горючей смеси равного 1, так же исключить нельзя;
• следует иметь ввиду, что основные пожаровзрывоопасные характеристики углей располагаются в широком диапазоне, т.е. они не представляют тех характеристик, что исследователи привыкли наблюдать у большинства веществ;
• с другой стороны, состав смеси участвующей в горении в первом приближении довольно несложен, но исследования горения гетерогенных систем в этой области не представлены.
Если подвергать анализу пожаровзрывоопасные свойства веществ [1, 2], являющихся основными компонентами производственных пылегазовых систем, то мы увидим, что повышение уровня пожаровзрывобезопасности можно ожидать, изменяя состав компонентов горючей среды, либо условий в которых она формируется. Следующим шагом, так как ряд известных факторов исключить мы не в состоянии, предлагается перевести аварийный процесс с параметрами взрыва (со всеми его поражающими факторами), в процесс дефлаграционного горения, с условиями выживания человека находящегося в зоне его действия.
Из выше сказанного следует: необходимо провести комплекс исследований горения как индивидуальных составляющей шахтной атмосферы, так и ее компонентов. В результате проведения этих исследований можно ожидать следующие результаты:
Сама область горения такой смеси будет существенно уменьшена (если не исчезнет совсем), но параметры процесса горения будут более щадящими, чем в первоначальном случае (поражающие факторы). Тем самым можно ожидать выход в область пламен с низкими показателями, которые для человека, попавшего в зону их проявления, не будут носить катастрофический характер.
Снижение параметров проявления очага воспламенения, позволит ожидать затухания пламени, и нераспространения его по объему шахтной выработки в область присутствия пылевых осаждений с параметрами, позволяющими инициировать, а затем и интенсифицировать процесс распространения аварии.
Из литературных источников известно [3], что в большинстве случаев объемы скопления метана имеют место находиться:
1. У исполнительных органов комбайнов 0,1-0,5 м3.
2. В пространстве между корпусом комбайна и забоем до 1 м3.
3. На машинной дороге в очистных выработках крутых пластов могут иметь протяженность до 10 м и более, а объем до 6 м3.
4. В пространстве между корпусом комбайна и забоем, при нормальном проветривании очистных выработок, скорость скопления метана превышает 1,5 м3/мин.
5. В пространстве над корпусом и машинной дороге выше, при нормальном проветривании очистных выработок, скорость скопления метана превышает 1 м3/мин.
6. При обрушении свода, объем выделяющегося метана может достигать до 150 м3/с.
Наряду с этим комплексом исследований предлагаются следующие мероприятия, позволяющие повысить степень безопасности рассматриваемой технологии:
1. Провести секционирование объема выработки и шахты в целом, ввести тамбура безопасности, представляющие собой водяные завесы (две водяные завесы с промежутком между ними в несколько метров), в этом объеме воздух насыщен водяным паром, точнее – туманом. Фронт пламени не пройдет через такой тамбур, только ударная волна. Сам же он будет проницаем для движущихся объектов.
2. Для успешного функционирования водяных завес, рекомендуется использовать воду представляющую собой водовоздушную систему, прекрасно гасящую энергию взрыва.
3. Встроить в технологическое оборудование систему, обеспечивающую очистку воздуха, с последующей подачей его в производственный объем.
В местах незначительного выделения метана, предлагается не удалять выделяемый газ на поверхность, что само по себе – опасный процесс, а утилизировать его на месте, в специально разработанном модуле.
Водовоздушная система, предлагаемая для эффективного функционирования водяных завес, представляет собой пузырьковую водовоздушную среду (МВС), подразумевается покоящаяся или движущаяся пузырьковая водовоздушная среда, в которой газ в виде дискретных образований – пузырьков микроскопического размера содержится в непрерывной жидкой фазе.
Данную среду рекомендуется использовать как прекрасно гасящую энергию взрыва.
Некоторая качественная характеристика МВС:
1. Газосодержание в МВС обычно не превышает 20-30 %.
2. При уменьшении размера пузырька ниже 100 мкм его скорость всплытия уменьшается как квадрат диаметра.
3. Наблюдается практически полное отсутствие процессов коалесценции в водовоздушных системах.
Значительный комплекс исследований выполнялся на водовоздушном стенде, где изучено влияние ряда факторов на МВС.
Для создания дисперсионной среды использовалась: водопроводная вода и вода промышленного водопровода.
В результате проведенного исследования можно сделать следующий вывод:
1. Необходимо разработать систему секционирования производственных объемов;
2. Ввести тамбура безопасности, позволяющие секционировать наиболее опасные производственные участки;
3. Внутри секций установить очистные комплексы, позволяющие очищать производственную атмосферу;
4. При организации тамбуров безопасности, применять водовоздушную среду, обеспечивающую непрохождение через тамбур волны взрыва;
5. Изучить возможность состава шахтной атмосферы снижающего параметры процесса горения, не носящие катастрофический характер для обслуживающего персонала.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Баратов А.Н., Корольченко А.Я. Пожаро- взрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения / Справочник. -
М.: Химия. Т. 1., 2. 1990. –880 с.
2.Бесчастнов М.В. Промышленные взрывы оценка и предупреждение. М.: “Химия”, 1991. - 432 с.
3.Нецепляев М.И., Любимова А.И., Петрухин П.М. и др. Борьба с взрывами угольной пыли в шахтах. – М.: Недра, 1992. – 298 с.