ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Введення

На шахтах України щорічно реєструють до декількох десятків ендогенних пожеж. Вони стабільно залишаються на другому місці, після екзогенних пожеж, по величині наносимого збитку. Він досягав від 12 до 40% від втрат, завданих аваріями вугільної промисловості. За останні роки ендогенними пожежами були виведені з експлуатації виїмкові поля на шахтах ім. А.Ф. Засядька, «Привольнянська» ім. В.М. Бажанова, «Червоноармійська-Західна» № 1, «Крассноліманская», «Булавинська» та інших.

Підземні пожежі виникають у важкодоступних місцях, таких як вироблене чи закріпного простір, в целіках, у вугільних відкладеннях за ізоляційними перемичками, в пластах-супутниках. Придушення вогнищ горіння в таких умовах утруднене, чим обумовлена найвища тривалість ліквідації цього виду підземних аварій.

Існуючі засоби і способи попередження спалаху вугілля базуються на застарілих уявленнях про самонагрівання природного багатофазної середовища в гірських виробках, не враховується ряд особливостей аерологічних і геомеханічних процесів в розробляється вугленосної товщі. Незважаючи на інтенсивний розвиток останнім часом методів прогнозування та технологій попередження самозаймання вугілля і порід вугільних родовищ, залишається актуальною задача вдосконалення арсеналу засобів і способів профілактики ендогенних пожеж в гірських виробках. Вогнища самонагрівання і самозаймання вугілля останнім часом все частіше виявляють у місцях перетину підготовчої виробленням зон геологічних порушень пластів. Однак причини зародження теплових джерел в безкисневому середовищі не з'ясовані до кінця.

Відомо кілька поглядів на природу і механізм розвитку осередків самонагрівання: низькотемпературне окиснення; дію тіонових бактерій; поєднання геомеханічних і аерологічних чинників та інші. Аналіз показав, що на різних стадіях еволюції осередків самонагрівання вугілля можливо превалювання однієї з причин або груп чинників, проте достовірно не встановлено, що є першопричиною, що дає поштовх до інтенсивного росту температури і зародженню вогнища самонагрівання.

Назріла необхідність вдосконалення арсеналу засобів і способів профілактики пожеж в підземних гірничих виробках. Особливо актуальною в кризовій для вугільної промисловості ситуації представляється розробка так званих загальнотехнічних заходів, що дозволяють знизити пожежонебезпека гірських виробок за рахунок вибору раціональних технологічних режимів і прийомів процесу виїмки вугілля.

У цьому зв'язку розкриття умов виникнення і розвитку осередків самонагрівання і горіння вугілля, розробка засобів і способів їх попередження і придушення в важкодоступних місцях розробляється вугленосної товщі, є актуальною науково-технічною проблемою, вирішення якої дозволить забезпечити ефективне та безпечне ведення гірничих робіт.

Актуальність теми

Незважаючи на інтенсивний розвиток засобів і способів ліквідації підземних аварій, актуальною залишається проблема вдосконалення технологій гірничорятувальних робіт в газових шахтах, особливо при виконанні важких і тривалих тактичних заходів.

Технологія ліквідації джерел, причин і наслідків важких аварій пов'язана з високими ризиками травмування рятувальників вражаючими факторами вибуху газоповітряної суміші (ГВС), отруєнням токсичними продуктами горіння, дією високих температур, обваленням гірських порід.

За даними Державної воєнізованої гірничорятувальної служби (ДВГРС) щорічно на шахтах України відбувається не менше чотирьох вибухів метаноповітряної суміші, що викликають жертви, нерідко численні. Іноді вибухи є наслідком ускладнення таких видів аварій, як загазованості виробок, пожежі, особливо ендогенні, раптові викиди вугілля, газу, пісковиків. Статистика свідчить про те, що найбільша кількість травм, які трапляються в гірських виробках, виникає в результаті вибухів, завалені виробок, переміщення горіння у важкодоступні місця (у вироблений простір, Закріплювальні простір, роздавлені цілики).

Разом з тим, розробка українськими вченими та освоєння промисловістю випуску мембранних газорозподільних установок відкриває перспективи високоефективної дистанційної ліквідації важких підземних аварій. Однак відсутність відповідних сучасним засобам технологій стримує прогрес в області протипожежного захисту вугільних шахт. При цьому очевидно, що вдосконалення технологій пожежогасіння не повинно супроводжуватися зниженням рівня безпеки рятувальників.

У зв'язку з вищенаписаним, дослідження з оцінки та зниження ризиків гірничорятувальних операцій, встановлення закономірностей формування вибухобезпечного газового середовища в районі ведення аварійних робіт, забезпечення дистанційного виконання основних технологічних операцій за допомогою засобів контролю та автоматики є актуальною науково-технічною задачею.

Аналіз останніх досліджень і розробок по темі

Особливо складним є гасіння відбуваються у важкодоступних місцях пожеж від самозаймання взаємодіє з повітрям вугілля [1],[2]. Безпосередній вплив в таких умовах на вогнище горіння вогнегасними засобами, як правило, неможливо через складність проникнення до вогнища горіння, загрози ускладнення таких аварій задимленням, загазування, а нерідко вибухами пилогазоповітряних сумішей, обваленнями гірничих порід у виробки, нестабільності режимів провітрювання і підвищеними температурами в місцях ведення аварійних робіт. Внаслідок важкодоступність і неінтенсивного проникнення повітря неефективним є використання водяних, пінних, порошкових та інших, що знаходяться на оснащенні гірничорятувальних частин засобів пожежогасіння.

Одним з найбільш перспективних способів попередження, локалізації і гасіння пожеж в шахтах є інертизації атмосфери аварійної ділянки, під якою розуміють штучне зниження концентрації кисню в атмосфері гірничих виробок шляхом подачі в нього флегматізірующего горіння газу [2],[3]. Найчастіше, в даний час, використовують газоподібний азот, хоча існують технології застосування діоксиду вуглецю, парогазової суміші. Інертизації за допомогою газоподібного азоту дозволяє вирішити наступні завдання в ході ліквідації підземної пожежі: скоротити термін ліквідації аварії; запобігти вибухам газоповітряної суміші на аварійній ділянці; прискорити охолодження високотемпературної зони до безпечного рівня; локалізувати або повністю припинити процес горіння.

Для забезпечення раціонального режиму інертизації повітря в ізольованому обсязі гірських виробок авторами запропоновано використовувати енергію потоку інертного газу, що надходить від мембранної установки [4],[5]. Для цього у виробленні зводять додаткову ізолюючу перемичку, а від трубопроводу для подачі азоту роблять відгалуження, через яке газ надходить у простір (камеру) між двома перемичками (рис.1).

Схема сосуда с разреженным газом

Рисунок 1 –Технологічна схема подачі азоту в аварійну гірську виробку: 1 – повітроподавальних вироблення; 2, 3 – ізолюючі перемички № 1 і № 2 відповідно; 4 – трубопровід, 5 – патрубок; 6, 7 – засувки; 8 – манометр.

Коли камера заповнюється азотом, подачу його через відгалуження регулюють таким чином, щоб вирівняти тиск у виробленні з боку надходить свіжої повітряного струменя і між перемичками. У цій ситуації відсутні підсосі повітря через перемичку в камеру. Перепад тисків перерозподіляється на ділянку виробки, розділений додаткової перемичкою, по обидві сторони якої знаходиться азот, він же складає речовина витоків. Таким чином, зведенням в повітряннонадаючей виробці додаткової перемички і подачею за неї азоту досягається заміна витоків повітря на витоку азоту, і, отже, виключаються підсосі повітря в ізольовану вироблення. Це дозволило розробити способи гасіння підземних пожеж [2] , що дозволяють забезпечити більш ефективну ліквідацію аварії з урахуванням особливостей роботи мембранних установок.

Однак при закритті прорізів у перемичках збільшується депресія, прикладена до ізольованого обсягом, і різко зростає надходження метану з виробленого простору і вміщають вироблення тріщинуватих газосодержащей порід. Крім того, в період заповнення камери інертним газом тривають витоку повітря в ізольований обсяг крізь тіла перемичок і тріщини в навколишньому їх гірському масиві, що веде при змішуванні з метаном до утворення вибухонебезпечної суміші. Оскільки флегматизація газоповітряної суміші здійснюється шляхом подачі інертного газу від мембранної газороздільних установки, продуктивність якої значно менше витоків повітря в період заповнення камери між перемичками інертним газом, це веде до збільшення тривалості періоду утворення суміші з низьким вмістом кисню, в результаті чого значний обсяг може бути заповнений вибухонебезпечною сумішшю. Таким чином, незважаючи на збільшення ефективності гасіння підземних пожеж в результаті реалізації запропонованих способів [2], існує загроза вибуху в ізольованому обсязі гірських виробок, обумовлена значною тривалістю періоду утворення вибухобезпечній газової суміші з низьким вмістом кисню. Ця обставина значно знижує еколого-економічну ефективність запропонованих способів гасіння розвилися підземних пожеж у важкодоступних місцях.

Цілі і завдання, які вирішуються в магістерській роботі

Завданням даних досліджень є вдосконалення способів гасіння розвилися підземних пожеж у важкодоступних місцях з метою забезпечення безпеки ведення робіт з попередження та гасіння вогнищ горіння в гірських виробках за рахунок скорочення періоду переходу від газоповітряної середовища з небезпечною концентрацією горючих компонентів до інертній атмосфері та недопущення створення вибухонебезпечної метаноповітряної суміші .

Результати досліджень

Авторами запропонований спосіб попередження і гасіння вогнищ горіння в підземних виробках. На першому етапі в гірничій виробці 1 одночасно зводять перемички 5, розміщують кілька еластичних оболонок 9, один кінець яких затягнутий хомутом 8, і наповнюють їх інертним газом з трубопроводу 2 від газифікаційною установки через патрубок для подачі інертного газу 3, встановлюючи витрата за допомогою регулятора витрати інертного газу 4 (рис. 2а). Причому обсяг еластичні оболонок повинен бути не менше обсягу гірських виробок на ділянці від ізолюючих перемичок до вогнища горіння. Потім після зведення перемичок патрубок 3 перекривають, з'єднують еластичні оболонки 9 з проємною трубою 7 за допомогою хомута 8 і подають інертний газ в ізольований обсяг до вогнища горіння 6 одночасно від установки газифікації по трубопроводу 2 і з еластичних оболонок 9 (рис. 2б). Регулювання депресії здійснюють на основний перемичці за допомогою регулятора витрати інертного газу 4.

Схема сосуда с разреженным газом

а

Схема сосуда с разреженным газом

б

Рисунок 2 –Спосіб попередження і гасіння вогнищ горіння в підземних виробках: 1 – вироблення, 2 – трубопровід для подачі інертного газу від газифікаційною установки, 3 – патрубок для подачі інертного газу, 4 – регулятори витрати інертного газу, 5 – ізолюючі основна і додаткова перемички з отворами, 6 – вогнище горіння, 7 – проемная труба в ізолюючих перемичках, 8 – хомут, 9 – еластична оболонка.

Кількість інертного газу, що надходить з оболонок, достатньо для заповнення ділянки від додаткової перемички до вогнища горіння. Різке скорочення кількості кисню в ізольованому обсязі гірських виробок зводить до мінімуму ймовірність появи вибухонебезпечної метаноповітряної суміші, тим самим забезпечується безпека ведення робіт в період існування загрози вибуху.

Анимация. Продолжительность 4 секунды,содержит 4 картинки

б

Рисунок 3 – Схема подачи инертного газа в выработку

Висновки.

Таким чином, за рахунок розміщення в гірських виробках декількох додаткових еластичних оболонок, заповнених інертним газом, можна збільшити подачу інертних газів в ізольований простір і досягти вирішення поставленого завдання здійснення безпеки ведення робіт при попередженні і гасінні пожеж у підземних гірничих виробках в результаті скорочення періоду переходу від повітряного середовища з небезпечною концентрацією горючих компонентів до інертній атмосфері в ізольованому просторі гірських виробок. При цьому скорочення часу ліквідації аварії веде до зменшення виділення парникових та токсичних газів у навколишнє середовище, а також до зниження витрат на ведення аварійних робіт, і отже збільшується еколого-економічна ефективність нових способів гасіння розвилися підземних пожеж у важкодоступних місцях.

Список джерел

  1. Бурлака В.В. Шахты и экология/ В.В. Бурлака, В.Г. Назарчук // Экологические проблемы угольной промышленности Украины. – 2006. – №7. – С. 15 – 20.
  2. Костенко В.К. Особенности динамики газов в разрушенных горных породах/ В.К. Костенко, Е.Л. Завьялова // 10-я сессия Междунар. бюро по горной теплофизике, 14-18 февр. 2005г.: сб. докладов. – Гливице, 2005 – С. 43-50.
  3. Предупреждение и тушение подземных эндогеннх пожаров в труднодоступных местах/ [Костенко В.К., Булгаков Ю.Ф., Подкопаев С.В., Завьялова Е.Л., Костенко Т.В. и др.]; под общ. ред. В.К. Костенко. – Донецк: Изд-во «Ноулидж» (донецкое отделение), 2010. – 253 с.
  4. Уголь Украины №8. Использование пород шахтных отвалов , – 1972, – с. 51.
  5. Янов Н.К. Использование промышленных отходов в строительстве. Киев: Будівельник, 1982. – 60 с.
  6. Звягинцев Г.Л. Промышленная экология и технология утилизации отходов. – Харьков: Вища школа, изд. при ХПИ,1986. – 232с.
  7. Янов Н.К., Гавриш В.И. Разработка шахтных терриконов. Донецк, «Донбасс», 1972.