21765

Специальные вентиляционные режимы

Лекция

География, геология и геодезия

Высокая температура в очаге пожара приводит к нагреву воздуха что вызывает нарушение вентиляции шахты в целом и отдельных ее участков изменяется дебит вентиляционных потоков и их направление. При пожарах могут применяться следующие вентиляционные режимы: неизменный по дебиту и направлению; ослабленный или усиленный по дебиту и неизменный по направлению; реверсивный в целом по шахте или на отдельных участках с изменением количества воздуха; нулевой при котором прекращается доступ воздуха к очагу пожара путем выключения вентиляторов или с...

Русский

2013-08-03

223.5 KB

11 чел.

Специальные вентиляционные режимы

 УПРАВЛЕНИЕ   ВЕНТИЛЯЦИОННЫМИ   РЕЖИМАМИ   ПРИ  АВАРИЯХ И ПРИ РАЗРАБОТКЕ СКЛОННОГО К САМОВОЗГОРАНИЮ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО

Общие сведения

По причинам возникновения пожары делятся на экзогенные и эндогенные. Экзогенные пожары возникают от неосторожного обращения с огнем, короткого замыкания при неисправности электрооборудования и других причин, а эндогенные пожары— от самовозгорания полезного ископаемого. Способностью самовозгораться обладают некоторые угли, колчеданные руды, углистые и сернистые породы, асфальтиты. Экзогенные и эндогенные пожары оказывают существенное влияние на состав шахтной атмосферы, создают большую опасность для работающих в шахте. Появление в воздухе продуктов горения ухудшает видимость, создает опасность отравления людей, способствует увеличению взрывоопасной концентрации горючих газов, а на негазовых угольных шахтах — их появлению. На шахтах со значительным выделением горючих газов (метана, водорода и др.) пожары могут быть причиной взрыва газа и пыли. Высокая температура в очаге пожара приводит к нагреву воздуха, что вызывает нарушение вентиляции шахты в целом и отдельных ее участков (изменяется дебит вентиляционных потоков и их направление). Воздушный поток несет к очагу пожара кислород и отводит от него выделяющиеся в процессе горения газы и тепло. Поэтому правильное и своевременное управление воздухораспределением имеет решающее значение, так как позволяет спасти людей, до минимума свести ущерб от возникшего пожара и предупредить или ограничить его распределение.

Выбор вентиляционного режима при пожаре

При возникновении пожара к вентиляции предъявляются требования защиты людей от пожарных газов (при выводе их из шахты и во время работ по ликвидации пожара), предупреждения

распространения пожара по сети горных выработок и недопущения образования взрывоопасных газовоздушных смесей. Выбор вентиляционного режима при пожаре зависит от места его возникновения, скорости его распространения, интенсивности выделения метана и образования горючих газов в очаге пожара, схемы вентиляции шахты и отдельных ее участков, путей вывода людей из подземных выработок и подхода к месту пожара с целью его ликвидации, наличия средств регулирования воздушными струями.

При пожарах могут применяться следующие вентиляционные режимы:

неизменный по дебиту и направлению;

ослабленный или усиленный по дебиту и неизменный по направлению;

реверсивный в целом по шахте или на отдельных участках с изменением количества воздуха;

нулевой, при котором прекращается доступ воздуха к очагу пожара путем выключения вентиляторов или с помощью перемычек.

Сохранение неизменного вентиляционного режима рекомендуется при возникновении пожара на пластах с обильным выделением метана с целью предупреждения образования взрывоопасной метановоздушной смеси.

Ослабленный вентиляционный режим используется в том случае, когда на пожарный участок поступает большее количество воздуха по сравнению с тем количеством, которое необходимо для разбавления взрывоопасных газов до безопасной концентрации. Этот режим позволяет уменьшить скорость распространения образовавшихся газов и снизить интенсивность пожара. Однако в этом случае изменение режима проветривания нарушает газовую динамику в выработанном пространстве, что может вызвать увеличение потенциальной опасности взрыва. Исследованиями установлено, что уменьшить количество воздуха, поступающего на пожарный участок, можно путем закорачивания струи, а не установкой перемычки на поступающей к лаве струе. Установка перемычки приводит к уменьшению атмосферного давления в зоне сопряжения лавы с вентиляционным штреком и к усилению притока метана из выработанного пространства.

Усиленный вентиляционный режим используется в том случае, когда количество воздуха, поступающее в выработки, не обеспечивает разбавления взрывоопасных газов, выделяющихся из обнаженного массива, а дополнительное поступление горючих газов от сухой перегонки увеличивает вероятность взрыва.

Реверсирование вентиляционной струи возможно в начальной стадии пожара, возникшего в главных воздухоподающих выработках (в стволе, штольне и др.), с целью обеспечения свежим воздухом людей при выводе их на дневную поверхность. Реверсирование струи, как правило, приводит к уменьшению количества воздуха, поступающего в шахту, на 30—40%, что может создавать опасные ситуации (особенно на газовых шахтах). Поэтому после вывода людей восстанавливается нормальный режим проветривания, если это не противоречит принятым мерам по локализации и тушению пожара. Реверсирование струи в пределах участка чаще применяется для обеспечения наиболее благоприятных условий работы горноспасателей при возведении перемычек, ограничения распространения пожара, его тушения. Иногда реверсирование струи на участке используется для тушения пожара, так как оно позволяет вернуть в очаг пожара образовавшиеся газы с существенно уменьшенным содержанием кислорода и повышенным содержанием инертных газов, что и способствует ликвидации очага горения.

Нулевой режим вентиляции применяется в негазовых шахтах. При этом режиме очаг пожара и образовавшиеся газы распространяются по выработкам очень медленно и из-за недостатка кислорода активность пожара уменьшается. При выключенном вентиляторе главного проветривания движение воздуха в выработках происходит за счет естественной тяги. Это обстоятельство необходимо учитывать при выводе людей из шахты и определении путей подхода к очагу пожара, так как направление движения воздуха при выключенном вентиляторе может смениться на противоположное.

При любом режиме вентиляции необходимо постоянно контролировать концентрацию газов, с тем чтобы своевременно принять меры по предупреждению взрывов газа.

Устойчивость  и  стабилизация  вентиляции  при  пожаре

При возникновении пожара происходит нагрев воздушной струи, что вызывает появление тепловой депрессии. Если очаг пожара расположен в вертикальной или наклонной выработке, по которой идет восходящая струя, тепловая депрессия совпадает по направлению с депрессией вентилятора и усиливает тягу воздуха, создавая устойчивый вентиляционный режим. Если по выработке струя идет вниз, то тепловая депрессия будет противодействовать работе вентилятора, что может привести к опрокидыванию вентиляционной струи. Последнее может произойти и в том случае, когда очаг пожара расположен в горизонтальной выработке, а нагретый  воздух далее движется  по  наклонной  выработке вниз.

Тепловая депрессия зависит от места пожара, его размеров, температуры в очаге пожара, скорости движения нагретых газов, высоты нагреваемого столба воздуха.

Тепловая депрессия при развитии пожара может достигать значительной величины. Так, при средней температуре воздуха (в выработке с очагом пожара) 300 °С и высоте нагреваемого столба воздуха 100 м тепловая депрессия составляет 50— 60 даПа. Возникновение такой дополнительной депрессии даже в выработке с восходящей струей может привести к изменению направления движения воздуха в побочных выработках. В выработках с нисходящей струей тепловая депрессия может привести не только к опрокидыванию струи, но и к рециркуляции, при которой происходит накопление взрывоопасных и ядовитых газов. Кроме того, может возникнуть явление пульсации расхода воздуха с изменением направления его движения.

Чаще шахтная вентиляционная сеть представляет собой сложное соединение выработок, поэтому для установления заданного вентиляционного режима необходимо выполнить расчет перераспределения воздуха за счет тепловой депрессии в допустимых пределах или определить, до каких пределов нужно изменить сопротивление горных выработок, чтобы создать устойчивое направление движения воздуха в заданных ветвях.

Выбор вентиляционного режима в ПЛА и на дальнейших этапах тушения пожара определяется степенью опасности шахты по газу метану и взрывчатости угольной пыли и возможностями ее вентиляционной сети. При этом следует учитывать также фактические условия аварийной обстановки, место возникновения пожара и скорость его распространения, величину и направление естественной и тепловой депрессии.

Принятый вентиляционный режим должен быть устойчивым и управляемым. До полного вывода людей из аварийной зоны изменение предусмотренного ПЛА вентиляционного режима запрещается.

Вентиляционный   режим   при   наличии   изолированных пожарных участков

При возведении перемычек для изоляции пожарного участка задача вентиляции сводится к обеспечению безопасных условий работы горноспасателей. В процессе возведения перемычек количество воздуха, поступающее к очагу пожара, постепенно уменьшается, а после завершения их строительства прекращается вообще. Однако соорудить абсолютно воздухонепроницаемую перемычку невозможно. Поэтому для уменьшения утечек воздуха через перемычку прибегают к выравниванию давлений между пожарным участком и прилегающей к ней выработкой (рис. 1). С этой целью на некотором расстоянии от противопожарной перемычки возводится дополнительная перемычка 2. С помощью вентилятора 3 в объеме между перемычками создается давление p1, величина которого может регулироваться задвижкой 4, установленной в вентиляционном окне. Давление на пожарном участке p2 не остается постоянным (оно зависит от процесса горения, атмосферного давления и др.). Давление на пожарном участке контролируется манометром 5. Чтобы избежать движения воздуха через перемычки в сторону очага пожара, равенство давлений р1 и р2 поддерживается за счет работы вентилятора, который снабжается устройствами, позволяющими осуществлять его работу как на нагнетание, так и на всасывание. Рассмотренный метод рационально применять при сравнительно небольшом числе противопожарных перемычек.

Для ликвидации утечек воздуха через заперемыченный пожарный участок (рис. 2) используется дополнительный подземный вентилятор в параллельной ветви, с помощью которого можно осуществить выравнивание давления в точках А и В, т. е. у перемычек П\ и Я2.

Для устранения утечек воздуха через пожарный участок в диагональной выработке АВ (рис. 3) путем выравнивания давлений в точках А к В используются вентиляторы, установленные на ветвях СВ и АД, или перемычки, создающие дополнительное сопротивление в ветвях ВЦ и АД. С целью избежания отрицательных последствий (усиления утечек воздуха через изолирующие очаг пожара перемычки) при использовании вентиляторов и регулирующих сопротивление перемычек необходимо обеспечить строгий контроль за равенством давлений в точках А и В.

Рис. 1 Схема регулирования давления воздуха между пожарным участком и выработкой

Рис. 2 Схема к ликвидации просачивания воздуха с помощью дополнительного вентилятора в параллельной выработке и

Рис. 3 Схема к ликвидации просачивания воздуха через пожарный участок в диагональной выработке

Вентиляция при внезапных выбросах горной породы и газов

Внезапные выбросы породы и газов за короткий промежуток времени изменяют состав и плотность шахтной атмосферы в выработках. В практике известны случаи, когда выделившиеся при выбросе газы заполняли все выработки шахты. Внезапные выбросы вызывают нарушение вентиляционного режима, так как за счет выброшенных твердых частиц увеличивается аэродинамическое сопротивление выработок. Кроме того, поступление в наклонные выработки газов вызывает появление дополнительной тяги, обусловленной разностью плотности воздуха и газа. Исследования показали, что опрокидывание вентиляционной струи в участковых откаточных штреках происходит при внезапных выделениях метана с интенсивностью 2,5—9 и 2,5—25 м3/с соответственно на крутых и пологих пластах. В воздухоподающих стволах вентиляционная струя опрокидывается при дебитах метана 55—120 м3/с. Аэродинамическое сопротивление аварийного участка за счет загромождения выработок выброшенным углем увеличивается в 200 раз и более. Устойчивость вентиляционной струи в откаточном штреке аварийного участка не зависит от величины его аэродинамического сопротивления, а определяется интенсивностью газовыделения при выбросе. В выработках, параллельных аварийному участку, расходы воздуха меняются как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. В выработках с исходящей струей при выбросе метана расход газовоздушной смеси возрастает, а в выработках с поступающей струей — уменьшается. Влияние выбросов углекислого газа на состояние проветривания изучено недостаточно. Но так как углекислый газ примерно в 1,5 раза тяжелее воздуха, то влияние его выделений на устойчивость проветривания будет противоположно метану. Любой внезапный выброс независимо от размеров газовыделения требует разработки специальных мероприятий по разгазированию выработок. Порядок и мероприятия по безопасному разгазированию выработок разрабатываются начальником участка, согласовываются с начальником участка вентиляции и техники безопасности и с участковым горнотехническим инспектором и утверждаются главным инженером шахты.

Схемы вентиляции при разработке полезных ископаемых, склонных к самовозгоранию

Оставление целиков и потери полезного ископаемого в выработанном пространстве, а также доступ к ним воздуха являются основными причинами, вызывающими их самовозгорание. Поэтому системы разработки склонных к самовозгоранию полезных ископаемых должны обеспечивать полноту извлечения, а схемы вентиляции не должны допускать больших перепадов давления и утечек воздуха через выработанное пространство. По бассейновой инструкции при отработке пластов угля склонных к самовозгоранию необходимо обеспечить перепад давлений между отрабатываемыми пластами и выработанным пространством не более 10 мм вод. ст. При разработке мощных залежей утечки воздуха через зону обрушений можно существенно уменьшить, если в районе ведения очистных работ создать нулевую депрессию, что обеспечивается применением нагнетательно-всасывающего способа проветривания. С этой же целью нагнетательный и всасывающий способы проветривания применяются соответственно при разработке верхних и нижних горизонтов. Применение фланговой схемы проветривания позволяет уменьшить утечки воздуха за счет меньших перепадов давления через выработанное пространство и за счет прямоточного движения воздуха по откаточным и вентиляционным выработкам. Центральная схема проветривания является менее благоприятной при разработке полезных ископаемых, склонных к самовозгоранию. Поэтому к изоляции отработанных участков при центральной схеме проветривания предъявляются повышенные требования.

При разработке полезных ископаемых, склонных к самовозгоранию, важным условием безопасности работ является хорошо организованный контроль за составом газов и температурой воздуха, который позволяет своевременно обнаружить очаг самонагревания и принять необходимые меры по его ликвидации.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

67574. Изоморфизмы и гомоморфизмы 290 KB
  Напомним, что отображение называется инъективным, если оно переводит различные элементы из X в различные элементы Y и сюръективным, если его образ совпадает со всем Y. Например, естественный гомоморфизм группы на подгруппу сюръективен. Из определения сразу следует, что гомоморфизм...
67575. Циклические группы 169 KB
  Определение Группа G называется циклической если все ее элементы являются степенями одного элемента. Примеры циклических групп: Группа Z целых чисел с операцией сложения. Группа всех комплексных корней степени n из единицы с операцией умножения. Поскольку группа является циклической и элемент g = образующий.
67576. Коммутативные группы с конечным числом образующих 181.5 KB
  Группа Q рациональных чисел с операцией сложения не является г.к.о. В самом деле, если - любые рациональные числа, записанные в виде отношения целых, то, приводя к общему знаменателю сумму, получим дробь, знаменатель которой не превосходит...
67577. Коммутативные группы с конечным числом образующих. Классификация 209.5 KB
  Для нулевой матрицы теорема очевидно верна. Будем считать, что А0. Выберем из множества ненулевых элементов А любой из наименьших по модулю и назовем его главным элементом А. Абсолютная величина главного элемента будет обозначаться h(A). Таким образом для любого ненулевого элемента этой матрицы.
67578. Коммутативные группы с конечным числом образующих. Следствия из классификации 278 KB
  Теорема о подгруппах группы Всякая подгруппа группы изоморфна причем . Мы знаем что подгруппа G группыимеет не более чем n образующих и потому для нее можно записать первое каноническое разложение: где mk n. Теорема о подгруппах конечной коммутативной группы.
67579. Множества с двумя алгебраическими операциями. Кольца и поля 192.5 KB
  Множество с двумя алгебраическими операциями R называется кольцом если R абелева группа аддитивная группа кольца R. Элементы такого кольца R имеющие обратные относительно операции умножения называются обратимыми а их множество обозначается через...
67580. Кольцо многочленов над полем 139.5 KB
  Кольцо многочленов над полем в отличие от случая многочленов над кольцом обладает рядом специфических свойств близких к свойствам кольца целых чисел Z. Делимость многочленов. Хорошо известный для многочленов над полем R способ деления углом использует только арифметические действия...
67581. Мультипликативная группа поля. Неприводимые многочлены 271.5 KB
  Имеет место фундаментальная теорема Гаусса: Всякий многочлен положительной степени над полем C имеет корень. Из нее вытекает что над полем C неприводимы только многочлены первой степени. Пусть теперь многочлен положительной степени. Следовательно над полем R неприводимыми будут во первых все многочлены...
67582. Характеристика поля; автоморфизм Фробениуса 132.5 KB
  Любое тождество A = B, где A и B целые алгебраические выражения (то есть построенные из переменных с использованием только операций сложения, вычитания и умножения) с целыми коэффициентами может быть перенесено в любое поле k, путем замены каждого целого z Z на соответствующий элемент...