Способы предотвращения пожаров в шахте. НИРС. Исследовательская работа студента на тему Пожары в шахте, способы предотвращения и борьбы с пожарами

• Название: Исследовательская работа студента на тему Пожары в шахте, способы предотвращения и борьбы с пожарами
• Анкор: Способы предотвращения пожаров в шахте
• Дата: 02.10.2022
• Размер: 311.39 Kb.
• Имя файла: НИРС.docx
• Тип: Исследовательская работа; #709473

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Научно исследовательская работа студента на тему: «Пожары в шахте, способы предотвращения и борьбы с пожарами

Выполнил:

ст. гр. ТБГДск-19

специальность: «21.05.04. Горное дело»

специализация: «Технологическая

безопасность и горноспасательное дело»

___________ __________ Бредихин Н.В.

^{(подпись (дата) (фамилия, инициалы)}

Руководитель:_____ ________________

^{(подпись, дата) (должность, научная степень,, ФИО)}

оценка: «_____________» «_________» «___»

^{(по национальной шкале) (количество балов) (ECTS)}

Донецк 2021г.

Рудничные пожары

Рудничные пожары - пожары возникающие непосредственно в горных выработках, массиве полезных ископаемых и отработанном пространстве. К рудничным пожарам относятся и пожары в надшахтных зданиях, на складах, которые могут распространиться на выработки, или отравить в них атмосферу газообразными продуктами горения.

По причинам возникновения, рудничные пожары подразделяются:

• 
  эндогенные (самовозгорание);
  
• 
  экзогенные (от внешнего источника).
  

В зависимости от места возникновения рудничные пожары бывают:

• 
  поверхностные;
  
• 
  подземные.
  

Подземные рудничные пожары являются одной из наиболее опасных аварий в шахте. Их особенностью является плохая доступность для активного тушения непосредственным воздействием. Наличие за очагами пожаров, по ходу вентиляционной струи, высокой температуры, дыма и других продуктов горения не позволяет организовать тушение горящей выработки с двух сторон. Под действием огня выходит из строя и теряет свою несущую способность крепь горной выработки, что приводит к обрушению пород кровли, ещё больше осложняющему аварию.

Пожары в шахтах и рудниках, опасных по газу и пыли, могут привести к взрыву газопылевой смеси в ходе ведения аварийно-спасательных работ.

Особенной опасностью рудничных пожаров является распространение по горным выработкам продуктов горения.

Наиболее опасны экзогенные пожары. Они быстро активизируются и за короткое время могут отравить атмосферу горных выработок на большом протяжении.

Подземный пожар в своём развитии проходит три стадии:

1. 
   Возгоранию свойственно нарастание количество сгорающего в единицу времени материала, расхода на горение кислорода, повышение концентрации углеродосодержащих газов (СО, СО₂), увеличение температуры продуктов горения.
   
2. 
   Развившийся пожар характеризуется полным расходом кислорода на горение и максимальной концентрацией углеродосодержащих газов, при постоянном расходе воздуха, сгоранием в единицу времени постоянного (максимального) горючего материала и постоянством температуры продуктов горения.
   
3. 
   В стадии затухания наблюдается увеличение в продуктах горения концентрации кислорода, снижение содержания углеродосодержащих газов и уменьшение температуры пожарных газов.
   

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

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 градусов, пожар стабилизируется. При этом, концентрация кислорода в продуктах горения, как правило не превышает 15-16%, тогда как содержание диоксида достигает 5-6%.

Тушение подземных пожаров осуществляется следующими способами:

1. 
   Активный - непосредственное воздействие на очаг пожара огнегасительными средствами (водой, пеной, песком и т.п.), или разборкой очагов с заливкой горящей массы водой. Этот способ обычно применяют при всех пожарах, в начале их возникновения. Тушение пожара активным способом производят, как правило, со стороны свежей струи воздуха, одновременно принимают меры по преграждению распространения огня по исходящей струе (водяной завесы, удаление крепи, устройство завалов и т.п.).
   

• 
  Пенно-воздушный способ: поперёк выработки натягивают матерчатую сетку, на неё наносится пенообразующая жидкость, образующая в ячейках сетки тонкие плёнки, срываемые затем воздушным потоком с образованием пены.
  
• 
  Тушение инертной паро-газовой смесью: в выработке устанавливается генератор паро-газовой смеси ("керосинка"). Производительность генератора должна равняться воздушному потоку (весь воздух заменяется смесью).
  

1. 
   Пассивный - изоляцией пожарного участка перемычками с засыпкой (при необходимости) провалов, тампонированием трещин целика и вмещающих пород. К изоляции прибегают, когда пожар нельзя ликвидировать непосредственным тушением из-за недоступности очагов горения непосредственному воздействию активными средствами.
   
2. 
   Комбинированный - непосредственное тушение в комплексе с изоляцией пожарных участков, затоплением их водой, или заполнением инертными газами. Способ используют, когда пожар принял значительные размеры и непосредственное тушение не даёт должного эффекта, или когда невозможно ликвидировать пожар только путём изоляции.
   

При тушении подземных пожаров применяют следующие вентиляционные режимы:

• 
  сохраняют существующий до возникновения пожара;
  
• 
  сохраняют существующее направление вентиляционной струи с увеличением или уменьшением расхода воздуха;
  
• 
  реверсируют (опрокидывают) вентиляционную струю, с сохранением, увеличением, или уменьшения расхода воздуха;
  
• 
  закорачивание вентиляционной струи, при нормальном, или реверсивном её направлении;
  
• 
  нулевая вентиляция, путём 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, ОД, главном квершлаге и т.п.) - осуществляют реверсирование вентиляционной струи.

При пожаре в середине пути вентиляционной струи, её 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, устанавливается оперативным планом ликвидации аварии в зависимости от обстановки и вида выполняемых работ по тушению пожара.

Существует несколько теорий самовозгорания угля:

• 
  Пиритная теория - согласно этой теории, самовозгорание происходит в результате окисления пирита, но в настоящее время установлено, что пирит не является главной причиной;
  
• 
  Угольно-кислородных комплексов - возгорание угля, по данной теории, является физико-химическим процессом, возникающим в промышленной обстановке, происходит в четыре стадии:
  

1. 
   разогревание (до 40-60 градусов, обнаруживается по содержанию СО в исходящей струе);
   
2. 
   выпаривание (60-80% инкубационного периода);
   
3. 
   интенсивное окисление (в течении дней, недель, с ростом температуры до 70-90 градусов);
   
4. 
   самовозгорание (в течении дней, часов - температура 300-350 градусов).
   

Предупреждение самовозгорания угля

• 
  Безопасными являются способы вскрытия, которые обеспечивают надёжную изоляцию выемочных участков;
  
• 
  должны применятся схемы проветривания с минимальной депрессией;
  
• 
  наклонные стволы, капитальные уклоны, бремсберги, должны быть пройдены по породе или по пластам, не склонным к самовозгоранию;
  
• 
  применение этажного способа подготовки.
  

При выборе системы разработки самовозгорающихся пластов учитываются следующие факторы:

• 
  величина и характер потерь угля;
  
• 
  скорость подвигания очистного забоя - пожаробезопасной является скорость подвигания, при которой продолжительность подвигания лавы меньше инкубационного периода самовозгорания угля;
  
• 
  продолжительность отработки выемочного поля;
  
• 
  возможности изоляции выработанного пространства по мере подвигания очистного забоя;
  
• 
  важную роль играют схемы и способы проветривания.
  

Разработка тонких и средней мощности пластов производится длинными столбами. Мощные пологие и наклонные пласты менее опасны в пожарном отношении, чем крутые и разрабатываются наклонными слоями с обрушением. Мощные крутые пласты отрабатываются СР с закладкой.

Противопожарная защита промплощадки и горных выработок шахты
Противопожарная защита шахты включает защиту всех горных выработок и следующих объектов на поверхности: сооружений и устройств, обеспечивающих противопожарную защиту горных выработок (водоемы, насосные станции, склады пожарных материалов и т. п.); зданий и сооружений, пожары в которых могут угрожать горным выработкам или людям в шахте (надшахтные здания, вентиляторы главного проветривания и т. п.); зданий и сооружений, которым угрожает пожар, возникший в горных выработках (надшахтные здания, галереи, эстакады и т. п.

Вода является одним из самых эффективных средств пожаротушения, что определяется ее малой стоимостью и высокими огнегасительными свойствами, поэтому в противопожарных мероприятиях водоснабжение занимает основное место.

Система пожарного водоснабжения шахты складывается из наружных сетей, расположенных на промплощадке, внутренних сетей в зданиях и сооружениях и сети пожарно-оросительного трубопровода в горных выработках.

Пожарное водоснабжение шахты может осуществляться как из хозяйственно-питьевого или технического водопровода, так и из шахтного водоотлива. Для резервных целей на промплощадках шахт устраивается постоянно наполненный водой утепленный пожарный резервуар, вместимость которого определяется из расчета подачи воды на подземное пожаротушение в течение 3-х часов, но не менее 250 м³. Питание резервуаров водой должно осуществляться не менее чем из двух независимых источников, дебет каждого из которых должен быть равен половине расчетного часового расхода и составлять не менее 0,011 м³/с (40 м³/ч).

Около пожарных резервуаров устраиваются насосные станции, производительность пожарных насосов которых должна соответствовать расчетному расходу воды на подземное пожаротушение, но не менее 0,022 м³/с (80 м³/ч), а для шахт, эксплуатирующих ленточные конвейеры, не менее 0,028 м³/с (100 м³/ч). В качестве резерва пожарного запаса воды для подземного пожаротушения могут быть использованы водосборники водоотливных установок. На рисунке 1 показана схема пожарного водоснабжения для защиты зданий и сооружений и для подачи воды в подземный пожарно-оросительный водопровод.



Рисунок 1 - Схема пожарного водоснабжения на поверхности шахты
Вода подается из водоема 1 при помощи насосов 2 по трубопроводу 3 к пожарным кранам 4, расположенным у ствола и у зданий и сооружений, и по водоотливным ставам 5 по стволу в шахту. Заполнение водоема производится из хозайственно-питьевого водопровода или технического водопровода 6, а также из водоотливного става 7 через водоочистные сооружения 8.

От пожарных резервуаров к каждому стволу шахты и между зданиями и сооружениями прокладывается, в траншеях на глубине ниже отметки промерзания грунта, закольцованный водопровод, расчетным диаметром, но не менее 100 мм между зданиями и не менее 150 мм - к стволам. Длина тупиковых водопроводов к отдельно стоящим зданиям и сооружениям не должна превышать 200 м.



Рисунок 2 – Гиндрант с навинчиваемым стендером
Забор воды из наружного пожарного водопровода производится через гидранты 1, на которые в случае пожара навинчиваются стендеры 2 для подсоединения выкидных или всасывающих рукавов (рис. 2). Поступление воды в стендер осуществляется через клапан гидранта, отжимаемого при вращении поворотного колеса 3 стендера. Гидранты располагаются вдоль дорог и проездов на расстоянии не более 100 м друг от друга, не менее 5 м от стен зданий и не более 2,5 м от проезжей части.

Расход воды в пожарном водопроводе на промплощадке рассчитывается по суммарному расходу воды на производственные нужды и на один пожар при площади территории до 150 га и на два пожара - более 150 га. Расчетный расход воды на наружное пожаротушение принимается, но нормам для зданий, требующих наибольшего расхода воды и зависит от степени огнестойкости зданий, категории производства по пожарной опасности и объема зданий.

Параметры внутреннего пожарного водопровода в здании поверхностного комплекса, рассчитываются на подачу одной или двух струй с расходом 2,5 л/с каждая в зависимости от объема зданий. Внутренний пожарный водопровод не предусматривается в производственных зданиях I и II степени огнестойкости с производствами категории Г и Д независимо от их объема и в производственных зданиях Ш-V степеней огнестойкости объемом не более 5000 м³ с производствами категории Г и Д, а также в складах негорючих материалов и веществ.

Наружные пожарные водопроводы подразделяются на водопроводы высокого и низкого давления. Напор в водопроводе низкого давления должен обеспечивать питание пожарных автонасосов и быть не менее 10 м. Напор у гидранта на водопроводе высокого давления определяется из выражения

Н=Т+32, м,

где Т - высота самого высокого здания на промплощадке, м.

Вентиля и задвижки, подающие воду к разбрызгивающим установкам на подшкивных площадках копров и в устьях стволов, должны располагаться вне помещений, в которых могут распространиться продукта горения (дым, высокая температура) и предохранены от замерзания.

Разбрызгиватели установок для защиты подшкивных площадок копров располагаются по периметру площадок, т. е. мест, где могут отлагаться смазочные материалы. При этом часть воды должна подаваться на канаты для их охлаждения. Система трубопроводов и органов управления должна быть сухотрубной.

Для противопожарной защиты стволов и приемных площадок в надшахтном здании устанавливается не менее трех пожарных кранов условным диаметром 70 мм.

В устьях всех вертикальных стволов и шурфов ниже уровня пожарных ляд оборудуется кольцевой трубопровод с оросителями (допускается сухотрубный) и задвижками вне надшахтного здания, обеспечивающий расход воды: при негорючей крепи ствола - не менее 0,00055 м³/с (2 м³/ч) на 1 м² поперечного сечения; при горючей крепи ствола - не менее 0,00166 м³/с (6 м³/ч) на 1 м² поперечного сечения.

Помещения башенных копров категории А, Б и В оборудуются внутренним пожарным трубопроводом, а наиболее пожароопасные помещения башенных копров (маслостанции, трансформаторные подстанции, распределительные устройства при наличии оборудования с масляным заполнением и др.) - установками автоматического пожаротушения.

Подача воды в шахту осуществляется не менее чем по двум самотечным трубопроводам - рабочему и резервному, для вновь строящихся (реконструируемых) шахт - проложенным по разным вертикальным или наклонным выработкам. В качестве резервных могут быть использованы водоотливные трубопроводы. Подача воды на каждый рабочий горизонт, вскрываемый более чем одной выработкой, осуществляется по двум проложенным в разных выработках трубопроводам, которые должны быть закольцованы между собой на рабочем горизонте. Один из вариантов подсоединения пожарно-оросительного трубопровода к водоотливному и хозяйственно-питьевому ставам на сопряжении ствола с околоствольными выработками показан на рисунке 3.



Рисунок 3 - Схема подсоединения пожарно-оросительного трубопровода на сопряжении ствола с околоствольными выработками: 1 - ствол; 2 - околоствольный двор; 3 - водосборник; 4 - насосная камера; 5 - насос водоотлива; 6 - обратный клапан; 7 - задвижки на водопроводе высокого давления; 8 - гидроредукторы; 9 - задвижки на водопроводе низкого давления; 10 - пожарно-оросительный трубопровод; 11 - став хозяйственно-питьевого водопровода; 12 - водоотливный став; 13 - пожарный кран
Противопожарная защита остальных объектов проектируются, в порядке установленном для объектов угольной промышленности, расположенных на поверхности.