SU1276830A1

SU1276830A1 - Способ контрол за ходом тушени пожара в угольных шахтах

Info

Publication number: SU1276830A1
Application number: SU843785871A
Authority: SU
Inventors: Николай Васильевич Каледин; Владимир Яковлевич Альперович; Аркадий Елизарович Калюсский; Анатолий Семенович Греков; Эдуард Суренович Федорчук
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт горноспасательного дела
Priority date: 1984-06-25
Filing date: 1984-06-25
Publication date: 1986-12-15

Abstract

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗА ХОДОМ ТУШЕНИЯ ПОЖАРА В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ, включающий отбор проб воздуха на исход щей струе выемочного участка, бурение шпура в районе выемочного участка и отбор проб воздуха из него определение в пробах воздуха концентраций газовых компонентов и установление по ним наличи процесса горени и вида сгорающего материала, отличающийс тем, что, .с целью повышени эффективности контрол за счет обеспечени возможности определени совместного горени угл и метана, дополнительно измер ют скорость воздуха в исход щей струе и определ ют концентрации окиси углерода по ходу вентил ционной струи, а затем в точке с наименьшим значением ее определ ют концентрацию кислорода , при этом количество сгорающе го метана в единицу времени и количество сгорающего угл в единицу времени определ ют из математических выражений Р 0,002

Description

Изобретение относитс к горному делу и предназначено дл обнарзгжени подземных пожаров в местах шахт, недоступных дл наблюдени . Целью изобретени вл етс повышение эффективности контрол за счет обеспечени возможности определени совместного горени угл и метана в местах шахт, недоступных дл наблюдени , Способ основан на использовании различи в закономерност х вьщелени продуктов горени и убыли кислорода при горении угл и метана, а также на установлении фоновой убыли кислорода по концентрации его в месте выхода окиси углерода из выработанного пространствао Уравнение горени угл , исход из его простейшей формулы (где п, f - простейшие атомные множители, характеризуюшие соотношение между отдельными элементами, вход щими в состав угл ), имеет вид „.„е„„о, 2.|l.2t)HMlH.2f(fMb2S., ,s H,.,o П) Уравнение горени метана имеет ( tn)-CH,i - -0- C04-CO, 4 2 ьЗ-Н + ()-Н,,0, где I СОг/СО; S Из уравнени (Т) следует 22,4 -10 (f+l)M, где N - количество окиси углерода, образовавшейс .при сгорании I кг vr- 50 л , . Концентраци окиси углерода (СО) определ етс из следующего соотношени , полученного с учетом уравнений (1) и (3)

f rm - 22400 Q ; - Т14. гд 5 от 15 че сг 20 гд 25 уб ра 30 гд 35 жи та 40 ок по на от 55 та

д л X й„+ (1-х)-й° е 22400 - объем мол газа, см ; М - молекул рна масса топ1шва из простейшей фор мулы, кг; Q - количество сгорающего угл , кг/мин; w3 - скорость вентил ционной струи, . куда о (1+1 ) 2240 Аналогично из уравнени (2) полуна формула дл расчета количества орающего метана „ 11+1 )-uJ- col- Мен. 2240 е m - количество сгорающего метана , кг/мин; К - молекул рна ;масса метана, кг. Из уравнени (1) следует, что ьшь кислорода при горении угл л вна В со , е в 2(+2l)+(l+l),n-2f(l-H)-2S - 51- +2,51-23 4 п 0,65; f 0,07 - значени мнотелей дл углей средней стадии меморфизма JQ р, :СО (СО) - -концентраци 1 иси углерода, приведенна к объему ступающего воздуха, обо%. Убыль кислорода при горении мета (уравнение 2) определ етс из соношени С 4Е « 3 - S N - концентраци азота в исход щей струе воздуха, об.% (определ етс по разности) При совместном горении угл и мена можно записать фактическа убьшь кислорода в пожарном з астке, обо%; X - мольна дол сгорающего ме тана; Л ,., - убыль кислорода, не св занна с горением уг л или метана, а обусловлен на сорбционными процессами в выработанном пространстве „ об.%; О - концентраци кислорода в по ступающей струе, обв%; Q - фонова концентраци кислорода , котора наблюдалась бы на участке при наличии только нагретых, но не гор щих веществ, обо%, Jia чертеже показана схема аварийного выемочного участка Пласт угл отрабатывалс обратным ходом длинными столбами по простиранию. В атмосфере вентил ционного штрека 2 работниками шахты была обнаружена окись углерода. Дл определени стадии развити пожара работниками ВГСЧ из вентил ционного штрека в целик угл бьш пробурен шпур 1. Из шпура была отобрана проба газа дл определени в ней содержани неопределенных углеводородов - этилена и ацетилена. Аналогична проба была отобрана в -атмосфере тупиковой части вентил ционного штре ка 4. Результаты лабораторного анализа отобранных проб приведены.в табл. I. Таблица 1 Концентраци этилена и ацетилена в пробах воздуха.

В 50 м от

вен.тил ционно0 ,00 го штрека

В 40 м от вентил ционно0 ,0006 го штрека

вентил ционно0 ,004

вентил ционно0 ,002 Результаты анализа показали, что соотношение концентраций этилена и ацетилена в пробе из шпура и соотношение этих же компонентов в исход щей из выработанного пространства струе воздуха одного пор дка. Однако абсолютные концентрации индикаторных компонентов в исход щей струе во много раз больше концентрации этих же компонентов в пробе, отобранной из шпура . Это свидетельствовало о наличии в выработанном пространстве горени . Однако вид сгорающих материалов и скорость их горений была неизвестной . Дл Того, чтобы меры по тушению пожара были эффективными, необходимо бьшо установить,что. горит и в каком количестве. С этой целью с помощью газоопределителей ГХ-4 в лаве 10 по ходу вентил ционной струи были определены концентрации окиси углерода . Отбор проб производилс за секци ми механизированной крепи 9 в точках 11-14, расположенных в 50, 40, 30 и 20м от вентил ционного штрека 2 соответственно. Результаты замеров приведены в табл. 2. Таблица 2 Концентрации окиси углерода по ходу движени вентил ционной струи. КонцентраМесто отбора пробы ци окиси углерода, обЛ

Результаты замеров показали, что. место по влени наименьшей концентрации окиси углерода находитс в лаве в 40 м от вентил ционного штрека, В этом месте в. резиновую емкость была

отобрана проба газа и в лаборатории определена в ней фанова концентраци кислорода (0, 20,5%) о Затем в вептил ционном штреке на исход щей из лавы струе воздуха (исход ща стру показана стрелкой с пунктиром, а свежа - сплошной) таким же образом была отобрана втора проба газа в точке 3, Затем в лаборатории определ ли в ней концентрации углекислого газа (со ), кислорода (0„), метапЛ .

Состав атмосферы в исход щей струе

отбора пробы

Исход ща стру Концентраци азота приведенна в табл. 3 равна N 100 - COj-O -CH С,0--Н 100-0,8-1 9,5--0,7-0,,97 Иа основании полученных результатов рассчитаны количества сгорающих веществ N; - 4 Р, 0,002F-ca-(0, X О, - 4,51-СО -2,51- СО + 2Н,) 0,002-600(0,05120,5-78,97 -4 19,5-4,51 -0,8-.,.51 -0,03) 1,055 кг/мин (1,47 м/мин)о Р 0,0017- F- .J -(-0,051 + ,j 6-СО 4- 2-Н) 0,0017 600 (-0,051-20,5-78,97 + 4-19,5 + + 8-0,8 + 6-0,03) 2,057 кг/мин. Результаты расчета показали, что в выработанном прос ранствеимело ме сто совместное сгорание 1,47 метана и 2,057 кг/мин угл . Дл ликвидации пожара и обеспечени безопасных условий работ в перву очередь следовало потушить метан. На иболее эффективным путем тушени метана вл лось прекращение его доступа к очагу пожара. Поскольку источни ком поступлени метана в выработанно пространство вл лс пропласток угл распохюженный в кровле разрабатываемого пласта, была осуществлена его локальна дегазаци в районе очага, пожара. Дл этого на пропласток угл были пробурены дегазационные скважина (СН), окиси углерода (СО) и водо .(н

рода

Результаты анализа отобранной 5 пробы представлены в табл. 3, На вентил ционном штреке была замерена скорость вентил ционной струи и определен расход проход щего воздзгха. Он оказалс равным Q, , cJ-p 600 10 (сх) - линейна скорость воздуха, м/мин; F - сечение выработки, м ; .

Т а б

л и ц а I

Концентраци компонентов, об.%

I

СИ, со

СО,

19,5 0,8 0,7 0,03 0,00 78,97 ны 8. Количество скважин было выбрано исход из услови , чтобы irx дебит был не менее, чем количество сгорающего и поступающего в вентил ционную струю метана. Количество метана, поступающего в зентмл ционнзпо струю из выработанного пространства, составл ло -Ч.п (бООгО,7-, 0,б):100 2, где 0,6 - дол метана, выдел ющегос из выработанного пространства, в общем метановьщелении на участке во врем аварии. Необходима производительность дегазационных-. скважин составл ла 1 2,52 + 1,47 3,99 . Дебит дегазационной скважины составл ет 1,4 . Таким образом, дл прекращени доступа метана в очаг, пожара следовало организовать отсос его по (3,99:1,4 2,8) трем скважинам . Дл тушени гор щего угл и заполнени пустот выработанного пространства твердым заполнителем следовало пробурить четвертую скважину 5 в район предполагаемого очага пожара 6. Требуемый расход пульпы рассчитывалс исход из следующих соображений , Теплотворна способность угл составл ет 33400 кДж/кг. Исход из рассчитанного коли-чества сгорающего угл считаем, что в выработанном пространстве выдел етс 33400 2,057 68703 кДж/мин тепла. Зна , что I кг пульпы может отн ть пор дка 2500 кДж тепла, на очаг пожара следует подавать 68703 : 2500 27,48 кг/мин пульпы. Учитыва , что при подаче ее через скважины потери составл ют около 50%, то про изводительность насоса должна быть не менее 55 кг/мин пульпы.

Таким образом, наличие предлагае мого метода позволило определить на12768308

личие совместного горени метана и угл в выработанном пространстве, выбрать необходимое количество скважин дл отсоса метановоздушной смеси,

( 5 прин ть меры безопасности, предупреждающие взрыв метановоздушной смеси, определить производительность агрегата дл подачи пульпы в выработанное пространство. При отсутствии инфор10 мации, полученной данным методом, организовать правильное и эффективное тушение пожара было практически невозможно .

Claims

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗА ХОДОМ ТУШЕНИЯ ПОЖАРА В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ, включающий отбор проб воздуха на исходящей струе выемочного участка, бурение шпура в районе выемочного участка и отбор проб воздуха из него_л определение в пробах воздуха концентраций газовых компонентов и установление по ним наличия процесса горения и вида сгорающего материала, отличающийся тем, что, .с целью повышения эффективности контроля за счет обеспечения возможности определения совместного горения угля и метана, дополнительно измеряют скорость воздуха в исходящей струе и определяют концентрации окиси углерода по ходу вентиляционной струи, а затем в точке с наименьшим значением ее определяют концентрацию кислорода, при этом количество сгорающе/ го метана в единицу времени и количество сгорающего угля в единицу времени определяют из математических выражений

Р_и = 0,002 ^ F (0,051 N 4^0 - 4,51 С0₂-2,51 СО +2HJ, p_v= 0,00176 uJF (-0,051 и + + 40; +8С0₂+ 6С0 + 2Н₂) где Р_м - количество сгорающего метана, кг/мин;

Р_у - количество сгорающего угля, кг/мин;

и) - скорость воздушного потока на исходящей струе, м/мин;

F - площадь поперечного сечения выработки в свету, м ;

С0₂ - концентрация углекислого газа в исходящей струе, об.%;

0^л - концентрация кислорода в точке с наименьшим содержанием окиси углерода, об.%;

СО - концентрация окиси углерода в исходящей струе, об.%;

0^й - концентрация кислорода в исисходящей струе, об.%;

N” - концентрация азота в исходящей струе, об.%;

0,002; 0,00176 - размерные коэффициенты, кг/м, %;

0,051 - размерный коэффициент, 1%; остальные коэффициенты - безразмерные величины, причем при Р_м > 0 и Ру >0 устанавливают факт совместного горения угля и метана и выбирают тактику работ по тушению пожара.

SU „„1276830