SU1270363A1 - Способ обнаружени эндогенных пожаров в угольных шахтах - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горной промышленности и позвол ет повысить точность оценки пожарной ситуации за счет исключени  возможности ложного обнаружени  пожара и своевременной дистанционной оценки пожарной ситуации . Предварительно в выработанном пространстве при отсутствии эндогенного пожара образуют газовую концентрационную волну взрыванием угл . Затем производ т отбор проб воздуха на известных рассто ни х от места взрывани  и измерение концентрации С пожарного газа. Вычисл ют по формуле численное значение транспортного параметра эе на каждом отрезке пути движени  газовой концентрационной волны между двум  пунктами отбора проб. По полученным данным устанавливают зависимость ЭС от средней концентрации С; пожарного газа. После этого моделируют процесс возгорани  известного объема угл  в реакционной камере с измерением расхода Q воздуха с одновременным замером С газа и температуры Т угл  в камере. В качестве критери  Т в очаге используют интенсивность J газовыделени  цожарного газа, определ емую по формуле, и устанавливают зависимость изменени  3 газовыделени  пожарного газа от Т угл  в очаге и от С газа в пробах при известных Q воздуха. Затем по математическому выражению осуS ществл ют пересчет значени  С в очаге моделировани  возгорани  угл  на С пожарного газа в пунктах отбора проб. После этого производ т отбор газовых проб в пунктах выработанного пространства, измер ют значени  С пожарного газа в них и Q воздуха. По установленной зависимости 3 газовыделени  от С газа в пунктах отбора проб при известных Q воздуха наход т численное значение 3 газовыделени  пожарного газа в очаге пожара. Оценку пожарной ситуации производ т по значению Т, соответствующей найденному значению Л газовьщелени  пожарного газа из ранее определенной критериальной зависимости Т в очаге пожара от 3 газовьщелени  пожарного га.за . 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

1 Изобретение относитс  к горной промьшшенности и может быть использо вано дл  обнаружени  очагов эндогенных пожаров в угольных шахтах. Цель изобретени  - повьшение точности и оденки пожарной ситуации за счет исключени  возможности ложного обнаружени  пожара своевременности дистанционной оценки пожароопасной ситуации. На фиг. 1 изображен график зависи мости транспортного параметра окиси углерода Эбсо от концентрации окиси у лерода CCQ в пунктах отбора проб во духа; на фиг. 2 - график зависимости интенсивности вьщелени  окиси углерода от концентрации окиси углерода Cj,g в пунктах отбора проб при известных расходах Q воздз/ха в них; на фиг. 3 - график зависимости температуры Т очага эндогенного пожара от интенсивности J газовьщглени  в нем, дл  угл  марки К . Способ включает в себ  следующие технологические приемы. При отсутствии в выработанном пространстве эндогенного пожара в щитовом забое взрывными работами образуют произвольную концентрацию пожарного газа, например акиси углерода или водорода. Затем производ т одновременный отбор проб воздуха в пунктах выработанного пространства с известным расходом воздуха, напри мер за перемычками сбоек дейстзую-щего участка, за перемычкам вентил ционного и промежуточного штреков из скважин, пробуренных в выработан ное пространство, с последующим ана ЛЗ-13ОМ содержани  пожарного газа с пробах, отобранных ка известных рассто ни х от источника их образов ни  (буровзрывные работы в забое) -, Целесообразно отбор проб произзодкт неоднократно через известный п:эомежуток времени, например чврез 5 мин Коэффициент уменьшени  амплитуды га зовой концентрационной волны на еди нице длины выработанного пространства , т.е. транспортньгй параметр по жарпого газа,, рассчитывают по форму ле э&(сО епС,,-2-ЯЧ |(ч-,) , где транспортный патзаметр пожарного газа,, 1 м; С; - средн   концентраци  пожа ного индикаторного газа в 3 двух соседних пунктах отбора проб воздуха, %: С; (С, + С )/2, где С, С2 - концентраци  пожарного газа в двух соседних пунктах отбора, отсто щих от места образовани  газовой волны на рассто ни х г, и г (м) , %. Например в одном пункте, расположенном на рассто нии г 10,5 м от места взрывани  угл , концентраци  окиси углерода С,. 1, %, 1г}С а в другом пункте, расположенном на рассто нии 15 м от места взрывани , концентраци  окиси углерода С 200 1, % 5,5, при этом транспортный параметр окиси углерода равен -Z-i-EA-l- - п Г ..Ю/оЬ 5 - 10,5 , Затем аналогично рассчитывают транспортный параметрЭ(С; ) в пунктах с другими концентраци ми и стро т график зависимости транспортного параметра % от средней концентрации С -пожарного газа. После этого наход т зависимость отношени  концентрации CQ пожарного газа в месте взрывани  к концентраци м С, С..., С в пунктах обора от значени  транспортных параметров и отдел ют формулу дл  пересчета значени  концентрации газа в пунктах отбора Cf,(%) на то же значение в месте образовани  газа СО в зависимости от транспортного параметра СJ 9€ (С;.) , где эе„ значение транспортного параметра при фоновой концентрад; .1и пожарного газа (1/м). Либо стро т график зависимости пожарного газа в очаге от концентрации газа в пунктах отбора при различных значени х транспортного, параметра. Например, фоновог содержание окиси 5-10 7о. Вычисленный углерода С. дл  этого значени  концентрации транспортный параметр равен oi-Q 0,233 1/м. В пункте отбора пробы концентраци  окиси углерода равна УЮ- %, а соответствующий ей транспортный параметр Эе СУ-Ю %) 0,34 1/м. Тогда концентраци  окиси углерода в зоне формировани  очага эндогенного пожара равна Сосо 7-10-2 о,34/0,233 0,102%. После этого в лабораторных или по лигонных услови х производ т моделирование процесса возгорани  в реакционной камере, например, асбестоцементной трубе или стекломолибденовой пипетке, в которую загружают измеренный объем угл , например и 1,10 м, известной марки, например , уголь марки К и продувают через камеру измеренный расход воздуха, на пример Q 3,. При этом ИЗ мерение расхода воздуха осуществл ют , например, анемометром или ротаметром и осуществл ют прожиг угл , например, при помощи электропечи, на которую в линейном режиме увеличивают подачу напр жени , одновременно производ т замеры температуры угл , например, при помощи хромэлюмелевых термопар, и производ т отбор газовых проб на выходе реакционной камеры с последующим измерением концентрации пожарного газа в них, например, газо хроматографическим способом, а затем вычисл ют значение интенсивности газовьщелени  как объем пожарного газа вьщел ющийс  в единицу времени из единичного объема очага эндогенного пожара, или что то же - газоносность угл  в единицу времени в зоне формировани  очага пожара, либо поток пожарного газа, исход щий из единичного объема зоны источников газовьще лени , по формуле 3 10-2 CQ/Q где 3 .- интенсивность газовьщелени  пожарного газа, . с ; С - концентраци  пожарного газа в камере, %; Q - расход воздуха в камере, мз/с; П - объем очага горени  угл , Например, при концентрации окиси углерода С(-д 1% интенсивность вьщеле ни  окиси углерода равна Зсо 1 -З. 3,3г10 мэ/м3,-с. Затем аналогично производ т моделирование процесса возгорани  угл  при других расходах воздуха, подачу которого в реакционную камеру осуществл ют , например, при помощи шахтно-. го вентил тора и регулируют заглушками на входе и выходе камеры. Стро т график зависимости интенсивности газовыделени  пожарного газа в очаге формировани  пожара от его температуры . После этого дл  заданного расхода воздуха, например Q 50 , производ т пересчет значений концентраций газа в очаге на содержание газа в пунктах отбора проб при различных значени х транспортных параметров, при минимальной фоновой концентрации, либо используют график зависимости концентрации в очаге от концентрации в пунктах отбора проб при различных значени х транспортного параметра пожарного газа, и стро т график зависимости интенсивности газовьщелени  пожарного газа в очаге от концентрации пожарного газа в пункте отбора при заданном расходе воздуха. Например,при транспортном параметре окиси углерода 0,4 1/м и его минимальном значении 0,23 1/м при фоновой концентрации газа, содержание окиси углерода в пункте отбора С„ (с,) 1- 0,23/0,4 0,575%. На графике стро т точки со значени ми расхода воздуха Q . 50 , концентрацией пожарного газа окиси углерода 0,575% и соответствующим значением интенсивности газовьщелени , равной 3 ,3i 10 с. Аналогичные расчеты выполн ют дл  других значений транспортных параметров при других значени х расходов воздуха. Равномерность расхода воздуха удобнее выбирать в из практических удобств шахтных измерений. Способ обнаружени  очагов эндогенных пожаров в угольных шахтах осуществл ют следующим образом. В пунктах отбора проб, например в скважине, пробуренной в выработанное пространство, определ ют расход воздуха и концентрацию пожарного Индикаторного газа, например окиси углерода. При превышении фонового уровн  ПС известному графику, представленному на фиг. 2, опередел ют значение интенсивности образовани  окиси углерода в очаге. Затем по значению интенсивности газовьщелени 

окиси углерода в соответствии с полученным графиком, представленным на фиг. 3, определ ют температуру очага эндогенного пожара.

Пример 1. Фоновое содержание окиси углерода 5 10 %. Концентраци  окиси углерода в пункте отбора 5,. Превышение концентрац ии окиси углерода над фоновым уровнем составл ет 5-10 з%, Расход воздуха в пункте отбора газовой пробы Q 75 . По графику на фиг, 2 определ ют значение интенсивности газовыделени  окиси углерода в очаге пожара, равное 1 СГ . По графику на фиг.З определ ют температуру очага эндогенного пожара, соответствующую значению интенсивности газовьщелени  1 с, равокиси углерода 1 10

Claims (2)

1. ную 80°С. Обнаружен очаг эндогенного самонагревани . пожара в стадии 2. Фоновое содержаПример ние окиси углерода 5 ПО %. Концентраци  окиси углерода в пункте отбора пробы 1,. Превышение концентрации окиси углерода над фон:овы уровнем составл ет 1 . Расход воздуха в пункте отбора пробы воздуха равен 25 . По графику на фиг. 2 определ ют значение интенсив ности газовыделени  окиси углерода, равное 5 10 .с. По графику на фиг. 3 определ ют, что значение ин/м с соответст тенсивности 5-10 м не превьшгающие вуют температуры, 10 С. Очаг эндогенного пожара не формируетс . Происходит фоновое газовьщеление . Формула изобретени 1. Способ обнаружени  эндогенных пожаров в угольных шахтах, включающий отбор газовых проб в пунктах вы работанного пространства с известным расходом воздуха, определение концентрации пожарных индикаторных газов в пробах и отсчет их значений от фонового уровн  с оценкой пожарной ситуации, отличающи йс   тем, что, с целью повышени  точности оценки пожарной ситуации за счет исключени  возможности ложного обнаружени  пожара и своевременности дистанционной оценки пожар ной ситуации, предварительно в выработанном пространстве при отсутствии эндогенного пожара образуют газовую концентрационную волну взрыванием угл , производ т отбор проб воздуха на известных рассто ни х от места взрывани  и измерение концентрации пожарного газа в них, опредед ют численное значение транспортного параметра на каждом отрезке пути движени  газовой концентрационной волны между двум  пунктами отбора, проб из следующего математического выражени 

   %(С;),-епС,1/(г2-гО,

   где - транспортный параметр

   пожарного газа, м ; С- - средн   концентраци  пожарного индикаторного газа в двух соседних

   пунктах отбора проб воздуха , %: (С, + Сг., )/2, где GI, С2 - концентрации пожарного газа в двух соседних пунктах отбора, отсто щих от места образовани  газовой волны на рассто нии /f, и f- (м), %; и по полученным данным устанавливают зависимость транспортного параметра от средней концентрации пожарного газа, после чего моделируют процесс возгорани  известного объема угл  с измерением расхода воздуха и одновременным замером температуры угл  и концентрации газа, а в качестве критери  температуры в очаге используют интенсивность газовьщелени  пожарного газа, которую определ ют из следующего математического выражени : 3 10 С, Q/SZ где Л - интенсивность газовы,целени  пожарного газа, с; Ср - концентраци  пожарного газа в очаге возгорани  угл , %; Q - расход воздуха в пункте отбора пробы воздуха, Я. - объем угл  в реакционной камере , м , и устанавливают зависимость изменени  интенсивности газовьщелени  пожарного газа от температуры угл  в очаге и от концентрации газа в пробах при известных расходах воздуха, затем осуществл ют пересчет значени 

   71

   концентрации в очаге моделировани  возгорани  угл  на концентрации пожарного газа в пунктах отбора проб по математическому вьфажению

   с„ с,эд„/ж(с„ ,

   С, GO

   концентрации пожарного газа, соответственно, в пункте отбора пробы и в очаге пожара, %; ЭСо - транспортный параметр газа при фоновой концентрации , м ; (п) транспортный параметр газа, соответствующий концентрации С, в пункте отбора, м ,

   е этого производ т отбор газопроб в пунктах выработанного транства, измер ют значени  кон703638

   центрации пожарного газа в них и расход воздуха и по установленной зависимости интенсивности и газовьщелени  от концентрации газа в пунктах

   5 отбора проб при известных расходах воздуха наход т численное значение интенсивности газовьщелени  пожарного газа в очаге пожара, а оценку пожарной ситуации производ т по зна10 чению температуры, соответствующей найденному значению интенсивности газовьщелени  пожарного газа из ранее определенной критериальной зависимости температуры в очаге пожара от

   15 интенсивности газовьщелени  пожарного газа.
2. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с   тем, что моделирование процесса возгорани  известного объе20 ма угл  осуществл ют в реакционной камере.

   Зео, С

   ггоо 900 TOO son т too is so го fO

   j3ca,H/M-c

   Сго/.

   ,

   Фс/е 2