УДК 622.4
Автор:В.А.Трофимов, Н.Н.Калинич
Источник:Статья написана для сборника статей «Вісті Донецького гірничого інституту»

Сучасна методика визначення теплової депресії пожежі в похилій виробці дозволяє розрахувати її тільки для окремої виробки чи частини виробки (від сполуки до сполуки). В тих випадках, коли похила виробка складається з декількох дільниць, не враховується можливість формування теплової депресії в декількох вентиляційних контурах. В наслідок цього, при визначенні стійкості вентиляційного потоку (на стадії підготовки плану ліквідації аварії) не враховуються складнощі які можуть виникнути в умовах реальної пожежі. Розглянемо умови формування теплової депресії пожежі на прикладі паралельно-послідовного з'єднання двох похилих виробок (Рис.1). Припустимо, що в похилій виробці 1-2-3-4 з низхіднім рухом повітря пожежа виникла в верхній частині (1-2) біля сполуки 1. Пожежні гази рухаючись вздовж похилої виробки підвищать температуру повітря і в трьох вентиляційних контурах (1-2-7-8-1, 2-3-6-7-2, 3-4-5-6-3) виникнуть контурні теплові депресії пожежі – ht1, ht2, ht3 (напрямок дії контурних депресії показують фігурні стрілки).

Рис.1 - Схема уклонного поля с двумя наклонными выработками.

Сучасна методика визначення теплової депресії і її комп'ютерне моделювання не враховує можливість дії теплової депресії одразу в декількох контурах. Передбачено моделювати її дію тільки в одному контурі – там де розташоване вогнище пожежі [1]. Аналіз досліджень присвячених умовам розповсюдження пожежних газів і формування температури за вогнищем пожежі [2] показав, що вже на відстані 400 метрів від вогнища (по ходу вентиляційного потоку) температура повітря зменшується до 40-500С. Тобто, близька до природної температури повітря у вугільній шахті. На цій підставі можна зробити висновок, що визначення і моделювання теплової депресії пожежі (одночасно в декількох контурах) треба робити тільки для тих вентиляційних контурів, які пов’язані з аварійною ділянкою виробки на протязі 400 метрів за вогнищем пожежі (по ходу руху потоку повітря). Так, наприклад, якщо довжина виробки 1-2-3-4 дорівнює 400 метрів, то дію теплової депресії треба моделювати одночасно в трьох контурах, а якщо довжина ділянки 1-2-3 складає 400 метрів, то послідовно в двох контурах (1-2-3 і 2-3-4). Тобто, спочатку теплова депресія моделюється одночасно в гілках 1-2 і 2-3, а потім (якщо довжина гілки 2-3 менше 400м) одночасно - у гілках 2-3 і 3-4. Особливість визначення стійкості потоку повітря при одночасній дії теплової депресії пожежі в декількох контурах полягає в тім, що при цьому необхідно враховувати зростання опору аварійної виробки за рахунок розширення повітря у вогнищі пожежі. При цьому опір аварійної виробки максимально може підвищитися втричі [3]. Інакше кажучи, дія пожежі в одному контурі зменшує критичну депресію інших контурів з похилими виробками. Так, якщо пожар виникне на ділянці 1-2, то окрім введення в цю виробку теплової депресії (-ht1) необхідно одночасно підвищити опір цієї гілки. В діючій методиці це явище не враховується тому, що стійкість потоку повітря визначається тільки в одній гілці-виробці, а опір аварійної виробки (ділянки) не впливає на її стійкість.

При одночасному моделюванні дії теплової депресії на декількох ділянках похилої виробки, підвищення опору аварійної ділянки з вогнищем пожежі, зменшує критичну депресію всіх інших гілок, які складають похилу виробку. Тобто одночасно погіршується стійкість усіх гілок розташованих нижче гілки з вогнищем пожежі. При цьому слід враховувати, що витрати повітря майже не впливають на величину теплової депресії пожежі [1]. Підсумовуючи вищенаведене можна скласти новий сценарій визначення стійкості провітрювання похилих виробок з низхідним рухом повітря. Його треба використовувати в тому випадку коли розрахунки показали, що за існуючою методикою провітрювання похилих виробок стійке. Пропонується наступна послідовність дій:

1. визначаємо вентиляційні контури де формується теплова депресія пожежі ( в похилій виробці на протязі 400м за вогнищем пожежі);
2. визначаємо максимальну теплову депресію пожежі в кожній окремій частині (окремому вентиляційному контурі) похилої виробки за існуючою методикою;
3. розраховуємо аварійний опір гілки з вогнищем пожежі;
4. моделюємо одночасну дію максимальної теплової депресії пожежі в усіх визначених гілках (контурах) і підвищення опору гілки з вогнищем пожежі;
5. виконуємо аналіз результату моделювання і, якщо провітрювання залишилося стійким, припиняємо подальші дослідження.

Цей варіант визначення стійкості провітрювання не враховує явище охолодження пожежних газів вздовж аварійної виробки, але він достатньо простий і дозволяє відокремити виробки в яких провітрювання буде стійким в усіх можливих випадках окрім тих, коли у вогнищі пожежі вже відбувся обвал порід. Якщо моделювання покаже, що провітрювання нестійке, то необхідно перейти до другого етапу розрахунків і врахувати закономірності охолодження пожежних газів вздовж похилої виробки [1]. Для цього треба розрахувати максимальну температуру повітря у вогнищі пожежі (Тмах) і температуру в кінці цієї ділянки похилої виробки (Тк.о.). На наступній ділянці температура повітря на початку ділянки приймається такою, яка була в кінці попередньої ділянки (в напрямку руху повітря). Таке припущення можливе для виробки з низхідним провітрюванням (1-2-3-4) тому, що в кожен її вузол повітря приходить по одній гілці, а уходить по двох гілках. Для виробки з висхідним потоком повітря початкову температуру в гілках за вогнищем пожежі слід рахувати як середньо виважену, враховуючи всі потоки повітря, що поєднуються у вузлі. Підвищення опору аварійної гілки з висхідними потоком повітря можна не враховувати (підвищення опору аварійної гілки при висхідному провітрюванні підвищує стійкість провітрювання гілок пов'язаних з аварійною гілкою), вважаючи це додатковим резервом стійкості. Знаючи початкові і кінцеві температури на усіх ділянках похилої виробки можна порахувати теплову депресії пожежі в кожному контурі для всіх випадків виникнення пожежі. Кількість одночасно діючих теплових джерел треба визначати як і при низхідному провітрюванні, тобто з урахуванням критичної довжини охолодження пожежних газів (400м). Після цього треба одночасно ввести у комп’ютерну модель вентиляційної мережі всі теплові депресії і виконати моделювання. Якщо результати моделювання покажуть, що провітрювання не стійке, треба розробляти заходи щодо його підвищення.