Подземные пожары и способы их тушения

Подземный пожар в своем развитии проходит три стадии:

  • разгорание;
  • развившийся пожар;
  • затухание.

Разгоранию свойственны нарастание количества сгорающего в единицу времени материала, расхода на горение кислорода, повышение концентрации углеродсодержащих газов в продуктах горения, увеличение температуры продуктов горения.

Развившийся подземный пожар характеризуется полным расходом кислорода на горение и максимальной концентрацией углеродсодержащих газов при постоянном расходе воздуха, сгоранием в единицу времени постоянного (максимального) количества горючего материала и постоянством температуры продуктов горения.

В стадии затухания наблюдаются увеличение в продуктах горения концентрации кислорода, снижение содержания углеродсодержащих газов и уменьшение температуры пожарных газов.

Развитие подземного пожара зависит от мощности и длительности действия начального теплового импульса, количества и характера расположения горючего материала и скорости воздушного потока у очага.

Развитие пожара в выработке, закрепленной деревянной крепью, можно представить следующим образом. Вначале пламя распространяется по затяжкам в направлении движения воздуха и вверх. При малой скорости вентиляционной струи разгорание происходит быстрее, чем при большой. В закрепном пространстве, где скорость воздушного потока минимальна, пламя распространяется по вертикали и, достигнув кровли, охватывает всю поверхность выработки.

Примерно через 10 мин после начала горения из кровли падают затяжки, образуя на почве очаги, которые воспламеняют другие элементы крепи. Большая часть периметра выработки оказывается охваченной огнем. Увеличение скорости вентиля- 

ционной струи в это время способствует более активному развитию пожара. Через 35 -50 мин после начала пожара затяжки полностью сгорают, начинают подать на почву выработки ножки и верхняки крепи. По истечении 2 - 2,5 ч с начала загорания деревянная крепь практически полностью сгорает.

По мере увеличения площади горения наблюдается повышение температуры продуктов горения, нарастание содержания оксида и диоксида углерода, метана и водорода. По достижении температуры пожарных газов 500 - 550 °С пожар стабилизируется. При этом концентрация кислорода в продуктах горения, как правило, не превышает 15 - 16%, тогда как содержание диоксида углерода достигает 5 - 6%.

Тушение подземных пожаров осуществляют следующими способами:

  • активным — непосредственным воздействием на очаг пожара огнегасительными средствами (водой, химической и воздушно-механической пеной, огнегасительным порошком, песком) или разборкой очагов с заливкой горящей массы водой. Его обычно применяют при всех открытых пожарах в начале их возникновения;
  • пассивным — изоляцией пожарного участка перемычками с засыпкой при необходимости провалов, тампонированием трещин в целиках и вмещающих породах. К изоляции прибегают тогда, когда пожар нельзя ликвидировать непосредственным, тушением из-за недоступности очагов горения для непосредственного воздействия огнегасительными средствами;
  • комбинированным — непосредственное тушение в комплексе с изоляцией пожарных участков, затоплением их водой или заполнением инертными газами. Его используют, когда пожар принял значительные размеры и непосредственное тушение не дает должного эффекта или когда невозможно ликвидировать пожар только путем изоляции

Тушение пожара активным способом производят, как правило, со стороны свежей струи воздуха. Одновременно принимают меры по преграждению распространения огня по исходящей струе (и в примыкающие выработки) путем устройства водяных занавес, удаления деревянной крепи и других материалов на определенном участке, установки временных огнестойких перемычек и др.

Вода для тушения применяется в распыленном состоянии или в виде компактных струй. В распыленном состоянии воду используют для создания водяных завес, преграждающих распространение пожара по выработкам, и для тушения пожаров в вертикальных и наклонных выработках. Для создания водяных завес применяют винтовые водоразбрызгиватели ВВР-1, обеспечивающие при давлении 0,3 МПа факел распыленной воды диаметром 7 м с дальностью полета капель до 5 м. Расход воды при этом составляет 30 м3/ч.

Вода в виде компактной струи создается пожарными стволами. Достоинства компактной струи — возможность сосредоточить большие массы воды на ограниченном участке, охваченном огнем, механическое воздействие струи на горящее тело (сбивание пламени, размыв горящего угля), возможность быстрого маневрирования струями воды с безопасного расстояния. Для тушения пожаров в труднодоступных местах за крепью выработок, в куполах применяют водоструйные пики, состоящие из перфорированных труб с заостренными наконечниками. Пику забивают за крепь выработки в обрушенную породу или трещиноватый целик на требуемую глубину и под давлением подают воду.

Воздушно-механическая пена обладает высокой подвижностью. Заполняя все сечение горящей выработки, она доставляется воздушной струей к удаленным очагам горения. Высокая стойкость и вязкость пены позволяет ей растекаться по поверхности твердых и жидких материалов, проникать в пустоты и купола. Покрывая раскаленные куски угля, породы, горящую или тлеющую крепь и заполняя пустоты вокруг очага горения, пена препятствует притоку кислорода в зону горения, прекращает пламенное горение своей жидкой фазой, охлаждает горящие поверхности, снижая температуру очага пожара.

Огнегасительные порошки представляют собой смесь неорганических солей (сульфата и фосфатов аммония) и гидрофобных добавок. Их применяют в качестве заряда ручных огнетушителей ОП-8Б1 и других, для выпуска в вентиляционный поток при тушении пожара установкой «Вихрь». Механизм огнетушащего действия порошка основан на обрыве реакций горения за счет образования на горящей поверхности твердой полифосфатной пленки, препятствующей доступу кислорода к очагу горения.

Ручные огнетушители с зарядом огнегасительного порошка применяют для тушения любого горящего материала и электроборудования, находящегося под напряжением. Одним огнетушителем ОП-8Б1 можно потушить 6 м2 деревянной крепи, масло, горящее на площади 4 м2, 2 м2 конвейерной ленты, 40 кг угля.

В последние годы огнегасительные порошки широко применяют для дистанционного тушения пожаров, особенно в тупиковых выработках. Для этого используется установка «Вихрь» и порошково-пенная установка ППУ. Принцип действия их основан на создании порошкового облака, которое может перемещаться по выработке вентиляционным потоком (при скорости струи 1,5 м/с на 20—30 м) или нагнетаться вентилятором по трубам. По мере прекращения активного горения в зоне действия порошкового облака выработку охлаждают водой или пеной, после чего устройство передвигают ближе к очагу пожара и вновь начинают подачу порошка.

Тушение подземного пожара выемкой пожарного очага применяют на пластах тонких и средней мощности при ликвидации очагов самовозгорания угля, обнаруженных в выработанном пространстве или в трещиноватых целиках на большом расстоянии от очистного забоя или примыкающих штреков. Очаг оконтуривают разведочными выработками, заливают водой и при необходимости грузят потушенную массу в вагонетки.

Способ тушения пожара инертной парогазовой смесью заключается в том, что на пути воздушной струи, поступающей к очагу пожара, устанавливают генератор парогазовой смеси. Поступающий к очагу пожара воздух заменяется инертной газовой смесью, которая, проходя через очаг пожара, прекращает пламенное горение с последующим охлаждением горевших материалов до нормальной температуры. На. оснащении ВГСЧ имеются парогазовые генераторы ГИГ-4 и ГИГ-1500 с подачей соответственно 340 и 1500 м3/мин парогазовой смеси. Они действуют по принципу турбореактивного двигателя с дополнительным выжиганием кислорода из газообразных продуктов сгорания топлива (керосина) и охлаждением их распыленной водой или пеной до 80—100 °С.

Вырабатывая генератором парогазовая смесь содержит около 52 % азота, 40 % водяного пара, 7 % углекислого газа и около 3—5 % кислорода.

При изоляции пожарного участка (пассивный способ тушения) во всех действующих и погашенных выработках, примыкающих к пожарному участку, с поступающими или нейтральными струями воздуха возводят кирпичные, бетонито-вые или чураковые перемычки, а также тампонируют трещины и засыпают провалы, соединяющие изолируемый участок с действующими выработками и земной поверхностью. Для повышения герметичности изоляции дополнительно возводят изолирующие рубашки в местах прососов воздуха, снимают депрессию с пожарного участка, тампонируют, гуммируют или подыливают целики, перемычки и выработки.

После изоляции в атмосфере пожарного участка снижается содержание кислорода, повышается концентрация углекислого газа, метана (на газоносных пластах). При этом в результате газификации и сухой перегонки угля появляются значительные концентрации горючих пожарных газов: оксида углерода, гомологов метана (этана, пропана, бутана). Образование взрывчатых концентраций горючих газов в пожарных участках можно предотвратить закрытием в определенном порядке вентиляционных проемов в изоляционных перемычках, маневрированием вентиляционными струями, подачей инертных газов (азот, углекислый газ, парогазовая смесь). В шахтах, опасных по газу и пыли, для локализации взрывов возводят взрывоустойчивые изоляционные перемычки. Чаще всего при их возведении используют водный гипсовый раствор, приготовляемый на месте работ из порошкообразного гипса с пластифицирующими добавками. Перемычки сооружаются без врубов. Раствор, залитый между двумя опалубками, быстро затвердевает, образуя через 1,5 ч твердый материал с пределом прочности на сжатие не менее 3 МПа. Перемычка из такого материала при ее толщине 1,5—2 м хорошо выдерживает давление ударной волны взрыва и является достаточно герметичной, несмотря на отсутствие вруба.

Если во время работ по изоляции произошел взрыв метана, на пожарном участке работы прекращают и людей отводят в безопасное место. Возобновляют работы на пожарном участке только после принятия мер, исключающих вероятность повторных взрывов. Если же эти меры не дают положительных результатов и взрывы продолжаются, то пожарный участок изолируют перемычками на безопасных расстояниях или затопляют водой.

При тушении подземных пожаров применяют следующие вентиляционные режимы: сохраняют существовавший до возникновения пожара; сохраняют существовавшее направление вентиляционной струи с увеличением или уменьшением расхода воздуха; реверсируют (опрокидывают) вентиляционную струю с сохранением, увеличением! или уменьшением расхода воздуха; закорачивают вентиляционную струю при нормальном или реверсивном ее направлении; создают нулевую вентиляцию путем исключения выработок пожарного участка из вентиляционной сети шахты или остановки вентилятора главного проветривания.

В начале устанавливают вентиляционный режим, предотвращающий распространение пожарных газов в выработки, в которых находятся люди. Если пожар возник в начале поступающей вентиляционной струи (в надшахтном здании, стволе, околоствольном дворе, главном квершлаге и т. п.), то осуществляют реверсирование вентиляционной струи. При пожаре в середине пути движения вентиляционной струи ее закорачивают или реверсируют и даже останавливают вентилятор (если это не вызовет опрокидывания струи под действием тепловой депрессии или взрыва горючих газов).

Вентиляционный режим шахты и аварийного участка после эвакуации людей на поверхность устанавливается оперативным планом ликвидации аварий в зависимости от обстановки и вида выполняемых работ по тушению пожара.


 

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

 

Рейтинг@Mail.ru