ПРИМЕНЕНИЕ ПЕННЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ И ЛОКАЛИЗАЦИИ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ.

          Д. т .н Булгаков Ю.Ф., студ. Гусев Г.Л., ДонНТУ, г. Донецк

          Ежегодно на шахтах Украины возникает большое количество эндогенных пожаров (от 6 до 36, из них 36% - активным способом, 59% – изолировано, комбинированным способом ликвидировано 5% пожаров). Они не только представляют серьезную опасность для рабочих, но и являются существенным фактором, сдерживающих развитие горных работ и увеличение добычи угля.

          Кроме отмеченного, положение усугубляется еще и тем, что в последние время эндогенные пожары все чаще становятся причиной взрыва метано-воздушной смеси в выработанных пространствах и действующих выработках шахт, что в отдельных случаях приводит к авариям с серьезными последствиями (например, ущерб в 1999 году составил 21,4%, причиненных авариями в угольной промышленности). Зачастую кроме прямых убытков, связанных с потерей техники, горных выработок и подготовленных к выемки угля, в интенсивно работающих шахтах большие убытки связаны с простоями лав или несвоевременной подготовкой очистных работ. Это особенно видно на шахтах: “Привольнянская”, им. А. Ф.Засядько, им. Г.Г.Капустина, “Самсоновская - Западная” и др., где были выведены из эксплуатации или осложнена подготовка самых продуктивных в Украине выемочных полей.

          На шахтах эндогенные пожары возникают из-за самонагревания угля в труднодоступных местах, таких как выработанное пространство, в целиках, за крепью подготовительных выработок. Подавление очагов горения в таких условиях затруднено, чем обуславливается длительная продолжительность и трудоемкость тушения.

          Пенные средства пожаротушения

         Для тушения подземных пожаров применяется воздушно-механическая и инертная пена различной кратности и устойчивости. Кратность пены представляет собою количество объемов пены, образующейся из единицы объема раствора пенообразователя. Различают пену низкой (50), средней (50...300) и высокой (300...1000) кратности. Устойчивость пены для целей пожаротушения обычно не превышает 2 ч, она зависит от содержания пенообразователя, температуры стенок выработки, жесткости воды, скорости воздуха.

         Участились случаи наличия деревянных элементов крепи, особенно затяжки, в выработках, которые должны быть закреплены согласно ПБ крепью высшей степенью огнестойкости. Это касается также сопряжений выработок и устьев наклонных выработок, через которые неоднократно беспрепятственно проходили развившиеся пожары.

         Пена, покрывающая горящую поверхность, блокирует доступ кислорода воздуха к ней и оказывает охлаждающий эффект на горящие материалы и стенки горных выработок. Ввиду высокой проникающей способности пена может подаваться в труднодоступные места. По характеру воздействия пену можно отнести к пожаротушащим веществам дистанционного объемного тушения. Из-за электропроводности пены запрещается ее применение для тушения электрооборудования и кабелей, находящихся под напряжением.

         При тушении пожаров в тупиковых выработках и камерах больших объемов, а также в куполах целесообразно применять пену средней кратности, а при необходимости быстрого заполнения вертикальных и наклонных выработк пена высокой кратности может применяться при скорости восходящей струи воздуха не более 1,0 - 1,5 м/с, а при скоростях до 2,5 м/с должна применяться пена средней кратности. Объем пены, который необходимо подавать в выработку, определяется расчетом. Если после подачи расчетного объема происходит очень медленное разрушение пены, то необходимо уменьшить долю пенообразователя в растворе до 1,5 - 3,0 %, что снизит ее устойчивость, и последующая периодическая подача пены позволит ускорить охлаждение зоны горения и стенок выработки. Включение в работу генератора для восполнения разрушающейся пены производится до исчезновения явных признаков горения.

         По мере заполнения выработки пеной сокращается расход воздуха вплоть до прекращения проветривания. Поэтому в газообильных выработках необходима разработка и осуществление мер по предупреждению образования взрывоопасных скоплений газов (метана, оксида углерода, водорода).

         Основными узлами установки для получения пены являются пеносмеситель, емкость для пенообразователя, пеногенератор, пожарный и соединительный рукава. Принципиальная схема работы такой установки: за счет напора воды, забираемой из пожарно-оросительного трубопровода, происходит дозированное подсасывание из емкости пенообразователя в пеносмеситель (переносной типа ПС-1, ПС-2 и ПС-3) и подача раствора пенообразователя в пеногенератор. Для всех типов пеносмесителей рабочее давление воды перед ними должно равняться 0,7..1,0 МПа, а за ними - 0,45..0,005 МПа, дозировка пенообразователя типа ПО-1 - 4...6 %. Расход раствора пенообразователя для указанных типов пеносмесителей составляет 5...6; 10...12 и 15...18 дм3/с; условный диаметр всасывающего рукава 16, 20 и 25 мм, масса с рукавом соответственно 9,0, 10,0 и 9,9 кг.

         В пеногенераторе с помощью эжекции воздуха или вентилятора на сетках образуется пена, транспортируемая из генератора с некоторой начальной скоростью в выработку или трубопровод, подключенный к выходному отверстию пеногенератора. Схема генераторов пены средней кратности (ГПС-600 и ГПС-2000) приведена на рис.1, а бессеточного устройства для получения инертной пены УИП на рис.2.

uip
Рис. 1.Схема генераторов пены средней кратности (ГПС-600 и ГПС-2000)


uip
Рис. 2. Устройство УИП для получения пены


         При тушении пожара в протяженных горизонтальных и наклонных выработках по пути перемещения пены к забою возможно образование воздушных пробок, поэтому пену высокой кратности целесообразно подавать по вентиляционным трубам. Из-за волнообразного характера распространения пены по таким выработкам в их верхней части могут остаться тлеющие очаги. Обычно рекомендуется после 2...3 ч подачи произвести разведку обработанного участка и ликвидировать оставшиеся очаги с помощью воды или ручных огнетушителей. После ремонта крепи участка выработки, где потушены все очаги горения, пеногенератор переносится ближе к зоне горения, наращиваются вентиляционные трубы и пожарные рукава, включается пеногенератор. В такой последовательности операции повторяются до окончания тушения пожара и охлаждения выработки до 40 ?С.

         Инертная пена получается при использовании газообразного или жидкого азота. Ее рекомендуется применять для ускорения тушения труднодоступных очагов горения, куда пена подается с помощью устройств УИП и УПГВ. Доставка жидкого азота в шахту производится в емкостях типа ЦТК 1,0/0,25 и ЦТА 1,0/1,6, установленных на платформе шахтной вагонетки ВГ-3,3 и обеспечивающих подачу жидкого азота к пеногенератору под давлением до 0,25 МПа. Возможна также подача инертной пены с поверхности по скважинам. Для получения пены у скважины устанавливаются автогазификационная установка АГУ-2М или передвижной газификатор жидкого азота ПТХКА - 1,0 - 0,9/1,6, подающие газообразный азот к устройству для получения инертной пены УИП.

         Дистанционная подача пены за счет депрессии в горизонтальных и наклонных выработках при нисходящем проветривании обеспечивается с помощью пеногенераторной перемычки ПГП-8. В выработке возводится рабочая пеногенерирующая сетка, на которую с помощью пожарного ствола типа РС-П набрасывается водный раствор пенообразователя. Подача пены в выработку через сетку равна 200...300 м3/мин на расстояние до 150...200 м в зависимости от скорости движения воздуха по выработке.

         В зависимости от места возникновения пожара пенные средства тушения имеют разный эффект.

         Пожар возникает в вертикальных и наклонных выработках. С помощью ГПС-600 тушение неэффективно из-за малой производительности по пене. Применение же ручного огнетушителя ОВП-10 позволяет тушить пожар эффективно со стороны свежей струи отдельных очагов в начальной стадии вблизи устья выработок или их сопряжении с выработками промежуточных горизонтов.

         Благодаря возможностям средств дистанционного тушения "Вьюга" ППУ, ГПС-2000, ПШ поток пены, заполняющий не менее 30-50 % сечения выработки, подается к очагу пожара дистанционно с поверхности или промежуточного горизонта. При малоэффективном воздействии пенного потока ниже очага пожара на ближайшем промежуточном горизонте устанавливаются пеноупорные перемычки и зона горения заполняется пеной по всему объему выработки до исчезновения явных признаков горения. При этом скорость воздуха при нисходящем потоке не ограничена, а при восходящем - не более 2 м/с. В зависимости от площади поперечного сечения выработки применяют следующие средства: до 30 м2 - "Вьюга"; до 12м2- ППУ; до 10 м2 - ПШ, ГПС-2000. Возможная дальность подачи пены, м, для "Вьюги" - 100; ППУ - 300; ГПС-2000-200; ПШ - 120.

         Пожар возникает в горизонтальных и наклонных (до 15°) проветриваемых выработках. Средство тушения ГПС-600 непосредственно воздействует пеной на очаг при наличии подходов к нему. Дальность подачи пены - до 15м.

         Ручной огнетушитель ОВП-10 тушит эффективно со стороны свежей струи при длине зоны горения до 8 м и расходе не менее двух огнетушителей на 1 м длины горящей выработки с площадью сечения до 6 м2. При большей площади расход огнетушителей на 1 м выработки увеличивается.

         С помощью средств дистанционного тушения "Вьюга", ППУ, ГПС-2000, ПШ пена подается дистанционно за предварительно возведенную надувную или дощатую перемычку. Расход воздуха в выработке должен быть не менее производительности пеногенератора по пене. При этом возможная дальность подачи пены составляет, соответственно для "Вьюги" и ППУ - 200 м; для ГПС - 2000 м, ПШ - 80 м.

         Пожар возникает в тупиковых горизонтальных и наклонных выработках с углом наклона до 30° (проводимых сверху вниз). Применять ГПС-600, ОВП-10 не рекомендуется. При использовании средств дистанционного тушения "Вьюга", ППУ, ГПС-2000, ПШ пена подается дистанционно непосредственно в тупиковую часть или по вентиляционному трубопроводу ВМП. Тушение эффективно при сохранении нормального проветривания тупиковой части выработки. При этом возможная дальность подачи пены, м, при угле наклона до 10° для "Вьюги", ППУ - 200, ГПС-2000, ПШ - 100; при угле наклона от 10 до 30° для "Вьюги", ППУ - 300, ГПС-2000, ПШ - 120.

         Пожар возникает в труднодоступных местах (купола, пустоты за крепью, выработанное пространство очистных забоев, изолированные объемы отработанных пожарных участков). С помощью ГПС-600 эффективно тушение отдельных локальных очагов в пустотах и куполах за крепью.

         Ручной огнетушитель ОВП-10, средства дистанционного тушения не применяются. Применяют средства дистанционного тушения УИП, УПГВ. При этом возможный объем пространства, заполняемый пеной, до 2000 м3. При большем объеме необходимо бурить дополнительные скважины для применения нескольких устройств.

         Исходя из всего выше сказанного, можно сделать вывод, что ключом к решению данной проблемы является дальнейшее совершенствование технологии и разработка специальных профилактических мероприятий. Своевременная и эффективная профилактика пожаров позволит существенно повысить безопасность работ и технико-экономичес-кие показатели угледобывающих предприятий.

Список использованной литературы:

         1.1. Осипов С.Н. Применение инертных газов при ликвидации подземных пожаров. - Киев: «Техника», 1973.- 170 с.