Шахтные пожары

Общие положения.

Подземный пожар - неуправляемое горение, проходящее под землёй. Сопровождается существенными экономическими, социальными и экологическими последствиями.

Подземные пожары возникают в шахтах, на рудниках, массивах полезных ископаемых. Причиной их являются как внешние тепловые импульсы (неосторожное обращение с огнем, неисправность электрооборудования, трение движущихся деталей машин и механизмов) - экзогенные пожары, так и самовозгорание угля, углистых пород, сульфидных руд - эндогенные пожары. Особую опасность представляют собой подземные пожары в местах скопления взрывоопасных веществ, в том числе метана, угольной и сульфидной пыли. Подземные пожары могут продолжаться длительные периоды времени (месяцы или годы, в отдельны случаях - до нескольких тысяч лет), пока не истощится тлеющий пласт. Они могут распространяться на значительные площади по шахтным выработкам и трещинам в массиве горных пород. Поскольку они подземные, их чрезвычайно трудно погасить, что не в последнюю очередь связано с трудностью либо невозможностью доступа к очагу горения. Некоторые возгорания угольных пластов - естественные явления. Некоторые угли могут самовозгораться при температурах ниже 100°C) при определённой влажности и размерах кусков. Лесные пожары (вызванные молнией или другие) могут поджигать уголь, залегающий близко от поверхности, и тление может распространяться через пласты, создавая условия для воспламенения более глубоких пластов.

Подземные пожары могут начинаться в результате аварии, обычно вызывая взрыв газа. Так же существует явление эндогенного горения горючих сланцев. Так как сланцы находятся под землей фактически без доступа воздуха, при проходке выработки к залежи сланцев появляется доступ кислорода. Через некоторое время тепла, выделяемого при окислении сланцев хватает на то, чтобы возникло возгорание.

Ликвидацию подземных пожаров в шахтах, а также спасение людей в России осуществляет ВГЧС. Профилактика подземных пожаров и предупреждение их последствий заключаются в том, что наряду с общими пожарно-профилактическими мероприятиями (использование негорючих материалов для крепления горных выработок, трудновоспламеняемых конвейерных лент и электрических кабелей в негорючих оболочках, устройство разветвленной сети пожарного водопровода и др.).

Предусматривается применение специальных схем вскрытия и подготовки месторождений. Они позволяют локализовать участок в случае пожара и отвести пожарные газы в общешахтную исходящую струю воздуха, минуя остальные участки, на которых находятся люди. В начальной стадии развития экзогенные пожары тушат непосредственным воздействием на очаг водой, огнетушащими средствами и т.п. Эндогенные пожары, очаги которых находятся, как правило, в труднодоступных местах, а также принявшие большие размеры экзогенные пожары тушат способом изоляции (в выработках устанавливают специальные изолирующие сооружения, прекращающие доступ воздуха в район пожара). В некоторых случаях приходится прибегать к затоплению пожарных участков водой. При изоляции пожарных участков, опасных по выделению метана, для предупреждения взрыва в район пожара нагнетают негорючие газы (CO₂, N₂) или парогазовую смесь, образуемую выхлопными газами газотурбинного двигателя, охлажденными диспергированной водой, что снижает концентрацию кислорода в воздухе пожарного участка до пределов, исключающих возможность взрыва метана (комбинированный способ).

Причины шахтных пожаров

Более половины всех аварий на угольных шахтах и рудниках приходится на шахтные пожары. Они сопровождаются большими экономическими потерями. Затраты на ликвидацию шахтных пожаров составляют 80-95% затрат на ликвидацию всех аварий на горных предприятиях. Смертельный травматизм от шахтных пожаров составляет около 0,6% всего травматизма на угольных шахтах и 0,2-0,4% на рудниках. Кроме того, на угольных шахтах 3% взрывов пылегазовоздушных смесей происходят от пожаров. На угольных месторождениях возможны самовозгорания в разрушенных целиках при фильтрации через них воздуха.

Причинами экзогенных пожаров в горных выработках чаще всего являются:

-неисправные электрооборудование и кабельные сети;

-взрывные работы, последствия выгорания ВВ из-за неправильного заряжания скважин и шпуров, использования нестандартных ВВ и применения накладных зарядов;

-сварочные работы при нарушении правил их ведения;

-трение канатов о дерево (шпалы, крепь и т.д.) и полезное ископаемое, конвейерной ленты о не вращающиеся опоры и пробуксовывающие барабаны, трение в неисправных и не смазанных подшипниках и редукторах;

-загорание метана в очаге самовозгорания, возникшего в глубине выработанного пространства, и передача пламени в горную выработку;

-трение зубков рабочих выемочных органов проходческих и добывающих машин об уголь, породу и особенно о твердые включения, чаще всего являющиеся сульфидами (прослоями колчедана).

При производстве взрывных работ по углю и серной руде даже при соблюдении паспортных параметров возможны загорания метана, пыли, мелких кусочков угля и серы под действием теплового импульса взрыва, особенно при прорыве в призабойное пространство раскаленных газов и горящего ВВ по трещинам естественного происхождения в массиве или возникших при ведении горных работ.

Широкое применение ленточных конвейеров на шахтах повлекло за собой увеличение числа подземных пожаров от трения ленты о не вращающиеся роликоопоры, пробуксовывающие барабаны и элементы конструкций и крепи. Опасность этих пожаров велика в связи с "растаскиванием" его при движении ленты со скоростью 1,8-3,2 м/с и более. В последние годы обычная лента заменяется на трудно воспламеняющуюся.

Причинами эндогенных пожаров являются:

-наличие материала, способного окисляться (скопление раздробленного угля, руды и угольного сланца);

-приток кислорода к окисляющейся поверхности частиц скопления;

-затрудненный отток тепла из очага самонагревания;

Окисляющийся материал на отработанных площадях - это потери угля, сланца и руды, которые складываются главным образом из полезного ископаемого в охранных, барьерных, аварийных и других целиках, не вынимаемых вследствие некондиционности пачек, из-за рассеивания по площади и технологических потерь.

Существенную пожароопасность представляют целики, оставляемые вынужденно в зонах тектонических нарушений и при авариях во время ведения горных работ.

Наиболее пожароопасны межэтажные целики, так как они являются концентрированными скоплениями, через которые в течение длительного времени просачивается воздух вследствие межэтажной депрессии. Возможны условия, при которых даже сравнительно небольшие скопления самовозгорающихся руд или угля становятся весьма пожароопасными. Такими условиями являются наличие скоплений мелкораздробленных руд или угля в рудоспусках и углеспускных печах, достаточного притока воздуха к скоплению и большой окисляющейся поверхности.

Механизм самовозгорания угля и руд имеет сходные черты и некоторые особенности.

При соприкосновении кислорода воздуха с углем при низких температурах (до 50-100^оС) кислород активно сорбируется (поглощается) поверхностью угля. В сорбции участвует не только внешняя поверхность куска угля, но также внутренние поверхности пор и трещин, в которые имеется доступ. При сорбции 1 мл кислорода на поверхности угля выделяется 280,73 кДж на 1 моль кислорода. Склонность углей к самовозгоранию различна.

Процесс окисления углей при контакте с кислородом воздуха включает в себя следующие элементы:

-диффузионно-конвективный газообмен у действующей поверхности угля;

-адсорбцию кислорода поверхностью угля и десорбцию;

-химические превращения — окисление угля; разрушение окисной пленки на поверхности угля, образование свободных радикалов; реагирование радикалов с валентно-насыщенными молекулами; переход СО и Н₂ в СО₂ и Н₂О, возврат последних из газовой среды на поверхность угля;

-термическое разложение вещества угля с образованием летучих продуктов;

-теплообмен внутри системы и со средой.

При низких температурах (ниже 50-100^оС) окисление угля идет медленно, поэтому в большинстве случаев образующееся тепло успевает рассеяться, и процесс можно считать изотермическим.

Самонагревание при низких температурах возможно только при наличии условий, затрудняющих теплоотдачу в среду, что имеет место, например, в больших скоплениях угля.

Медленное поглощение кислорода обусловливает выравнивание его концентрации в газовой среде вплоть до поверхности угля.

Только в том случае, если газ соприкасается с углем длительное время, концентрация кислорода в газовой среде может уменьшиться. Это явление наблюдают в изолированных или очень больших скоплениях угля при слабом притоке воздуха. Очевидно, что в этом случае необходимо учитывать движение воздуха, так как от него зависит приток кислорода. Если при этом происходит еще и самонагревание, то возможность притока воздуха приобретает основное значение.

Внутри куска угля кислород реагирует с веществом угля значительно быстрее, чем осуществляется приток кислорода к реагирующей поверхности. Поэтому именно приток кислорода в трещинах и порах управляет скоростью окисления угля, и это является главным определяющим элементом процесса.

Для низкотемпературного окисления характерна его зависимость от рода угля, химической природы, структуры и главным образом его газопроницаемости.

С повышением температуры скорость поглощения кислорода стенками трещин внутри куска угля увеличивается. Поэтому основное количество кислорода поглощается в начале трещин, и глубина его проникновений внутрь куска постепенно уменьшается, а действующей поверхностью становится только внешняя поверхность куска.

Когда сопротивление угля притоку кислорода из-за разрушения окисленного слоя на реагирующей поверхности становится незначительным, процесс переходит в типичную фазу среднетемпературного окисления. Для нее приток кислорода внутрь куска угля перестает быть определяющим фактором, так как в реакцию вступает только тонкий слой внешней поверхности куска. Вместе с тем процесс идет еще достаточно медленно, и поэтому концентрация кислорода на внешней поверхности куска практически не отличается от его концентрации в газовой среде. По этой причине приток кислорода не оказывает влияния на ход процесса. Главным элементом процесса в этом случае становится химическое реагирование. Это так называемая "кинетическая область" химических процессов, так как к ней применимы законы химической кинетики. Очевидно, что скорость среднетемпературного окисления не должна зависеть от движения газовой среды.

В этой фазе весь прореагировавший кислород переходит в летучие продукты, вследствие чего окисленный поверхностный слой не утолщается и его сопротивление притоку кислорода не увеличивается. Поэтому скорость окисления не уменьшается со временем. Изменение ее может происходить только под действием других факторов.

Скорость среднетемпературного окисления, как и при низких температурах, в значительной степени зависит от рода угля.

Типичная форма процесса среднетемпературного окисления сохраняется до температуры возгорания, при которой самонагревание угля получает большое значение и становится характерным для процесса.

Температура возгорания зависит от соотношения между генерацией и отдачей тепла.

Самонагревание вызывает дополнительное ускорение процесса сверх того, которое вызвано повышением температуры среды. Поэтому небольшое увеличение температуры воздуха вызывает резкое повышение температуры угля, и ускорение процесса приобретает скачкообразную форму. Эту форму процесса можно рассматривать как самостоятельную, для нее характерно ускорение вследствие самонагревания угля.

При более высокой температуре возникает новое изменение в механизме процесса, состоящее в том, что скорость расходования кислорода на внешней поверхности куска угля становится больше скорости притока кислорода из газовой среды. Таким образом, его концентрация вблизи поверхности меньше, чем в газовой среде. Соответственно уменьшается влияние температуры на ускорение процесса, и он выходит из "кинетической области", так как при этом большое значение приобретают элементы притока кислорода из газовой среды.

Дальнейшее изменение состоит в том, что летучие вещества, выделенные углем, начинают реагировать с притекающим кислородом. Это еще более уменьшает концентрацию кислорода вблизи поверхности угля. Когда концентрация этих веществ вблизи поверхности угля достигает предела воспламенения, то при наличии определенной температуры, называемой температурой воспламенения, образуется пламя.

При этой температуре с углем начинают реагировать СО₂ и Н₂О, вследствие этого вблизи поверхности угля увеличивается образование горючих газов (СО и Н₂), которые реагируют с притекающим кислородом. При дальнейшем повышении температуры количество горючих газов увеличивается настолько, что весь притекающий к поверхности угля кислород расходуется на их окисление в пламени и перестает достигать поверхности угля. Окисление поверхности идет только за счет реакций с СО₂ и Н₂О: процесс переходит в фазу горения. Главными его элементами являются диффузия и теплопередача между частями системы и в окружающую среду. Это так называемая "диффузионная область" химических процессов.

Реакции СО₂ и Н₂О с углем являются эндотермичными, поэтому температура угля становится ниже температуры прилегающего к нему слоя газа. Она поддерживается переносом тепла и излучением из фронта пламени.

Все эти изменения в механизме процесса окисления при переходе в форму горения приводят к тому, что увеличение скорости протекания этого процесса с повышением температуры резко уменьшается. Возникает сильная зависимость скорости окисления от движения газовой среды, так как оно ускоряет приток кислорода.

Различия в скорости окисления разных углей при этом сглаживаются, так как определяющим фактором становится приток кислорода в пламя, который не зависит от природы угля. Индивидуальные особенности углей проявляются главным образом в скорости выделения горючих газов.

При температуре 0^оС около 40% сорбированного кислорода десорбируется в неизменном состоянии, но уже при 25^оС десорбируется лишь небольшая доля (около 5%) поглощенного кислорода.

Значительное количество воды можно получить при 70^оС, СО₂ начинает образовываться при температуре около 60^оС, но в значительно меньших количествах, и только при 90^оС количество СО₂ достигает 0,15-0,2 мл/г.

Общее количество десорбироваиного газа с повышением температуры от 0 до 30^оС сокращается вследствие уменьшения количества кислорода, а затем увеличивается из-за выделения Н₂О, СО₂ и СО. Однако в эти продукты окисления при этих температурах переходит лишь малая часть сорбированного кислорода, большая часть его образует уголь-кислородный комплекс.

Эти данные хорошо согласуются с представлениями о механизме окисления каменного угля. Большая часть поглощаемого кислорода связывается углем.

Для угля, ранее находившегося в контакте с воздухом, т.е. окисленного (например, оставленного в выработанном пространстве), дальнейшее окисление существенно ускоряется не только под влиянием роста температуры, но и смачивания, вызывающего раскрытие и расширение микротрещин за счет капиллярных сил и сил смачивания - растекания пленки воды по поверхности трещин и пор. В шахтной воде присутствуют добавки, делающие ее соленой или подкисленной, поэтому она действует более активно, как электролиты вообще. Активирующее действие воды тем больше, чем дольше уголь находится в соприкосновении с воздухом.

Сульфидные руды сорбируют кислород в присутствии воды. При увлажнении скопления раздробленной сульфидной руды удельная скорость поглощения кислорода многократно возрастает. Практика и прямые измерения скорости сорбции кислорода показали, что наиболее склонны к возгоранию руды, существенную часть которых составляют пирит и марказит. Весьма инертны при окислении галенит и сфалерит. Все сульфидные руды по содержанию серы в пересчете на массовые доли можно разделить на три группы: неопасные, с содержанием серы менее 12%, малоопасные, с содержанием серы 12-30%, и опасные, с содержанием серы более 30%.

Важна природная и технологическая нарушенность, раздробленность руды. Нарастание скорости сорбции кислорода отстает от увеличения поверхности зерен, что говорит об участии в сорбции поверхности пор и трещин. Весьма важен фактор времени. В отличие от углей в сульфидах вначале снижается скорость сорбции, а затем может повыситься при неизменных внешних условиях.

При окислении сульфидов не образуется хорошо выраженный оксислой, как при окислении угля. Хотя слой продуктов окисления на поверхности и нарастает, но он имеет рыхлую структуру вследствие гидратации продуктов окисления, осложненной растворением.

Большое значение для возникновения эндогенного пожара имеют геолого-горнотехнические факторы.

Геологические и горнотехнические факторы пожароопасности

Степень пожароопасности определяется геологическими особенностями месторождения, способами и скоростью ведения горных работ. Относительную пожароопасность залежи или пласта можно оценить по числу пожаров, приходящихся на 1 млн. т добычи при одинаковых системах разработки. Аналогично оценивают пожароопасность систем разработки при применении их в различных геологических условиях. Иногда оценивают пожароопасность по времени возникновения пожара от начала работ на участке.

Важнейшими геологическими факторами пожароопасности являются:

-мощность пласта или рудного тела;

-сближенность пластов или рудных залежей;

-угол залегания;

-тектоническая нарушенность;

-характер вмещающих пород;

-глубина залегания;

-петрографический, химический состав пласта или рудного тела.

Чем больше мощность пласта или рудного тела, тем выше пожароопасность. Это обусловлено тем, что нарушения продуктивной толщи увеличиваются с ростом ее мощности. Кроме того, с увеличением мощности растут потери по площади и потери в целиках, разрушающихся под действием горного давления и представляющих собой скопления высокопроницаемого материала.

С увеличением угла падения рудного тела или пласта увеличивается вертикальная мощность залежи, а также тепловая депрессия вентиляционной струи.

После отработки сближенных пластов возникают значительные нарушения в боковых породах и провалы на поверхности. Эти явления аналогичны последствиям при отработке одиночного пласта большой мощности. Чем больше угол падения пластов, тем большее значение имеет их сближенность.

Связь тектонических нарушений с пожароопасностью обусловлена высокой проницаемостью пород и трудностью выемки полезного ископаемого из нарушенных зон, вследствие чего увеличиваются возможность аварий при ведении горных работ и потери ископаемого в выработанных пространствах. Больше половины эндогенных пожаров зарождается в целиках, оставляемых в местах тектонических нарушений.

Нарушенные вмещающие породы легче обрушаются в выработанных пространствах и разрушают целики. В тектонических нарушениях и вблизи них каменные угли часто обладают повышенной химической активностью. Это объясняется раскрытием в них микропор из-за разгрузки от горного давления.

Крепкие боковые породы оседают в выработанном пространстве большими глыбами, между которыми остаются каналы для проникновения воздуха. Вследствие запаздывающего обрушения кровли предохранительные целики разрушаются. Некрепкая кровля легко обрушается и плотно заполняет выработанное пространство, особенно если породы кровли распадаются при смачивании водой.

Проницаемость вмещающих пород также имеет большое значение. Наиболее проницаемы трещиноватые каменистые горные породы. На верхних горизонтах обычно все метаморфизованные породы обладают значительной трещиноватостью, вследствие чего перемычки плохо изолируют выработанные пространства. Высокой проницаемостью обладают горелики, т.е. породы в зонах выгорания угольных пластов. Почти непроницаемы глинистые породы, находящиеся в увлажненном состоянии.

Прослои угольных пород по химической активности подобны углям. При оставлении их в выработанном пространстве увеличиваются скопления горючего материала и, следовательно, пожароопасность.

При разработке рудных месторождений, в которых добываемая руда не способна самовозгораться, большие осложнения могут быть связаны с наличием углистых пород. Аналогичную роль может играть и пирит в сульфидных месторождениях.

Вблизи земной поверхности, иногда до глубины 50 м, горные породы, а также целики угля и руды обладают пониженной устойчивостью. В связи с этим увеличивается пожароопасность, так как в результате ведения горных работ интенсивнее развиваются нарушения, которые облегчают приток воздуха. Целики быстро разрушаются и перестают выполнять свое назначение. В надштрековых целиках образуются куполообразные обрушения.

Сульфидные руды в зоне выветривания приобретают повышенную химическую активность вследствие образования вторичных сульфидов железа.

Главными горнотехническими факторами пожароопасности являются: способы вскрытия шахтного поля и подготовки выемочных полей и блоков, система ведения очистных работ, система и режим вентиляции.

Во время вскрытия и подготовки выемочных полей благоприятные условия создаются при проведении капитальных выработок по вмещающим породам, отработке шахтного поля и участков обратным ходом, отработке пластов с разделением на изолированные выемочные участки, проведении групповых штреков и других подготовительных выработок по породам и быстрой отработке изолируемого блока.

Так как очаги самовозгорания зарождаются преимущественно в выработанных пространствах (реже в целиках), на их образование существенное влияние оказывают системы ведения очистных работ.

Системы разработки отличаются по характеру скоплений окисляющихся горных пород в выработанном пространстве, которые образуются в результате их применения, а также по структуре выработанных пространств и возможности использования профилактических мероприятий. Большое значение имеют степень нарушений в горном массиве, а также наличие условий для притока воздуха в скопления окисляющихся горных пород. Эти скопления слагаются из потерь полезного ископаемого и сопутствующих пород.

Сопутствующие породы, которые остаются в выработанном пространстве в измельченном состоянии, могут иметь не меньшую склонность к самовозгоранию, чем добываемая руда или уголь.

Наиболее пожароопасны межэтажные и межблоковые целики, так как они представляют собой более концентрированные скопления, через которые длительное время и интенсивно про­сачивается воздух.

Приток воздуха осуществляется при наличии проницаемой горной породы и разности газовых давлений. Проницаемость пропорциональна квадрату площади поперечного сечения каналов в материале.

Проницаемость скоплений горных пород обычно неравномерна по их объему. Кусковые породы образуют каналы с повышенной проницаемостью вдоль твердых поверхностей, с которыми они соприкасаются. Со временем проницаемость скоплений изменяется также неравномерно. Например, в выработанных пространствах она может увеличиваться вследствие оседания и раздавливания целиков, но может и уменьшаться из-за слеживания горных пород. При насыпании в отвал или штабель крупные куски откатываются дальше мелких от места падения и скапливаются в нижней части.

Для самовозгорания важен не только внешний приток воздуха в скопление пород, но и внутренний — к реагирующему веществу внутрь отдельных кусков пород. Этот приток зависит от степени измельчения породы. С ее увеличением ускоряется процесс окисления, а следовательно, и генерация тепла. Однако скорость окисления повышается непропорционально увеличению поверхности зерен измельченного материала и имеет значительно меньший рост.

Вследствие разности температур на поверхности и в выработанных пространствах возникает конвекция воздуха, направленная снизу вверх. При нисходящих токах воздуха, создаваемых шахтной вентиляцией, приток воздуха в выработанное пространство может уменьшиться.

Как показывает практика, большое значение имеет скорость ведения горных работ. С ее увеличением пожароопасность обычно уменьшается.

Особенности развития шахтных пожаров

Очаг шахтного пожара омывается воздушным потоком и граничит с боками горных выработок.

Бока выработок накапливают большое количество тепла, что обеспечивает передачу теплового импульса на значительные расстояния по струе и создает теплокумулятивный эффект - нагрев посредством теплоизлучения противоположных боков выработок. Для ограничения распространения пожара по вентиляционной струе необходимо, в отличие от пожара на поверхностном объекте, охладить поток пожарных газов и бока выработок. Шахтный пожар в горных выработках площадью поперечного сечения 6-12 м² при скорости вентиляционной струи около 1,7 м/с распространяется как по ее ходу, так и в противоположном направлении, хотя и медленно; при скорости вентиляционной струи более 1,7 м/с - только по ходу воздушной струи. Распространение пожара навстречу вентиляционному потоку происходит по обычному сценарию: нагрев - подготовка к горению - возгорание - горение.

При высокой температуре в очаге из-за отсутствия кислорода в отходящих газах горения не наблюдается, происходит коксование и возгонка горючих материалов.

Ограничение пожара боками выработок и зависимость его от вентиляционной струи позволяет использовать эти обстоятельства для борьбы с пожаром путем вентиляционных маневров. Так, меняя многократно направление вентиляционной струи с малым содержанием кислорода, удавалось гасить пожары.

Для своевременного обнаружения очага самовозгорания важно знать закономерности его распространения.

С повышением температуры увеличиваются как тепловая депрессия, способствующая подсосу воздуха в участок пожара, так и скорость реакций горения. В соответствии с этим возрастают активность и скорость распространения пожара.

При распространении очага эндогенного пожара различают следующие зоны, последовательно перемещающиеся от очага возникновения в направлении притока воздуха:

I — зона испарения гигроскопической влаги, в ней происходит выделение основной массы влаги, содержащейся в горючем;

II — зона выделения летучих, она характеризуется пирогенетическим разложением горючего с выделением из него лету чих веществ; здесь наблюдают начало химического взаимодействия между кислородом и горючим веществом;

III - зона воспламенения, в ней происходит развитие окислительного процесса в интенсивное горение; по размерам эта зона невелика, но ее роль значительна, так как она служит источником возникновения IV зоны;

IV - зона горения, для нее характерно наличие свободного
кислорода и частиц раскаленного горючего;

V — зона восстановления, в ней газы - продукты горения - почти не содержат свободного кислорода, поэтому здесь протекают преимущественно вторичные реакции восстановления;

VI - зона потухания, или инертная зона; она характеризуется выгоранием горючего и накоплением золы, что в заметной степени происходит уже в зоне восстановления. В зоне потухания среди органической и неорганической массы, подвергнувшейся в той или иной степени пирогенетическому разложению, выделяются (как островки) включения негорючих инертных пород.

Если к очагу воздух поступает медленно сверху вниз, то пожар распространяется навстречу, вверх или, как говорят, поднимается.

Обнаружение очагов самовозгорания

Первичной мерой обнаружения очагов самовозгорания является рассмотрение горно-геологической обстановки по планам горных работ и разрезам толщи в сопоставлении с данными о возникновении очагов самовозгорания на шахтном поле.

Следующим шагом является организация контроля во всех местах, представляющих опасность.

Методы обнаружения эндогенных пожаров разделяют на четыре основные группы:

-физиологические, основанные на обнаружении пожаров по так называемым "внешним" признакам, непосредственно улавливаемым органами чувств (зрением, обонянием, через болевые ощущения и др.) без каких-либо специальных приборов и аппаратуры;

-химико-аналитические, с помощью которых устанавливают признаки пожарной опасности в основном по результатам опробования и химического анализа шахтного воздуха, шахтной воды, горных пород, материалов крепи и закладки;

-минералого-геохимический, использующий явление образования вторичных минералов при развитии окислительных процессов в шахте;

- физические, основанные на распознавании пожара с помощью специальных приборов по тем физическим параметрам, которые в определенной мере зависят от теплового состояния среды, температуры шахтного воздуха, воды и горных пород, влажности шахтного воздуха и др.

Целесообразнее всего комплексно использовать все имеющиеся способы, дополняя и проверяя полученные данные.

Физиологические методы. При температуре около 50^оС почти 40% прореагировавшего с углем кислорода переходит в воду. С повышением температуры количество этой воды уменьшается.

Вода, гигроскопичная и образующаяся в результате окисления угля, повышает влажность шахтного воздуха. Увеличение влажности в очаге возгорания может быть обнаружено визуально в виде тумана и выпотов. Туман образуется при конденсации водяных паров в холодном воздухе, выпоты - путем оседания капелек влаги на более холодных поверхностях (крепь, бока выработок и др.).

Белые налеты (выцветы) на боках выработок появляются в результате окисления сернистого железа и перехода его в сульфат железа.

В выработках угольных шахт верным признаком наличия пожарного очага является запах, напоминающий запах нефтяных продуктов (керосина, бензина и т.п.), а позднее, при дальнейшем развитии пожара - запах смолы (скипидара). Этот запах (и масляный вкус) обусловлен присутствием в пожарных газах пентана (С₅Н₁₂), гексана (С₆Н₁₄) и других углеводородов предельного ряда в смеси с непредельными - этиленом (С₂Н₄), бензолом (С₆Н₆) и др.

Для рудников признаком наличия пожарного очага служит запах сернистого ангидрида (SО₂), появляющийся при нагревании самородной серы и сульфидов. SО₂ - газ с чрезвычайно резким запахом и вкусом, раздражает слизистую оболочку носа, рта и гортани, его присутствие в воздухе ощущается уже при доле по объему 0,0005%.

При разгорании пожара эти запахи сменяются пожарным смрадом, напоминающим запах горящей каменноугольной смолы или дегтя. Вслед за этим появляются дым и (не всегда) пламя. Несколько ранее пожарного смрада в воздухе выработок явственно ощущается примесь удушливых газов (СО₂ и др.), содержание которых постепенно возрастает.

Химико-аналитические методы. Уменьшение содержания в воздухе кислорода и увеличение количества углекислого газа может быть вызвано помимо действия очага самовозгорания общим ухудшением вентиляции шахты, а иногда повышенным выделением его из горных пород.

Таким образом, сам по себе факт уменьшения содержания в шахтной атмосфере О₂ и увеличения СО₂ без учета местных условий и динамики процесса не всегда может рассматриваться как несомненный признак очага самовозгорания. Однако, если СО и СО₂ обнаруживаются в воздухе выработок в качестве постоянных компонентов, то это с большой вероятностью указывает на наличие очага самовозгорания.

Из практики угольных шахт установлено следующее: если хотя бы ничтожные количества оксида углерода появляются в воздухе в качестве постоянной составляющей и примесь их увеличивается, то это служит несомненным призна­ком пожара.

Появление в шахтном воздухе сернистого ангидрида в качестве постоянной составляющей и нарастающей примеси, не обусловленной нормальными процессами производства, следует считать (подобно тому, как это установлено для CO) явным признаком очага самовозгорания.

Вода, выходящая из очага самонагревания сульфидных руд, характеризуется содержанием в ней двухвалентного железа Fe, сернистого газа SО₂ и продуктов распада древесины. Fe и SО₂ являются первичными продуктами воздействия на сульфиды воды и кислорода воздуха, поэтому высокая концентрация их в шахтной воде указывает на интенсивно идущий процесс окисления сульфидов.

Таким образом, повышенная минерализация и окисляемость подземных вод может быть признаком начинающегося эндогенного пожара. Для анализа следует брать по возможности проточную воду, замеряя при этом ее дебит и температуру.

Минералого-геохимический метод. В условиях активизации окислительных процессов протекают реакции, способствующие образованию особых минеральных ассоциаций. Эти ассоциации можно выделить в особую генетическую группу так называемых минералов подземных пожаров. Выделено и описано свыше 20 таких минералов.

Для каждой фазы пожара характерны свои геохимические процессы минералообразования. Следовательно, каждая фаза пожара отличается своей особой ассоциацией минералов, которая изменяется в основном в зависимости от возраста пожара и химического состава руд.

Физические методы. При термохимических наблюдениях осуществляют замеры и исследования температуры воздуха и воды в горных выработках, непосредственно доступных наблюдателю, а также в контрольных скважинах и шпурах.

По данным наблюдений строят геоизотермы, по которым проводят оконтуривание очагов самонагревания, определяют скорость и направление развития или затухания тепловых процессов в недрах.

Имея разрезы пожарного участка в геоизотермах, можно решить ряд практических задач: наблюдать наличие или отсутствие в пределах данного участка опасного повышения температур; определять границы зоны повышенных температур; изучать процесс протекания начинающегося пожара во времени, его усиление или ослабление через определенные промежутки времени; определять направление и скорость подвигания пожара по различным радиусам и т.д.

Метод оконтуривания пожарных участков в геоизотермах применяют как в рудниках, так и угольных шахтах.

Наблюдения за влажностью шахтного воздуха с применением психрометра проводят одновременно с определением его количества, проходящего по выработкам, и барометрического давления в пунктах замера. Зная абсолютную влажность, легко выяснить теплосодержание единицы объема воздуха.

Графики, построенные в координатах теплосодержание — время, позволяют дополнить данные, получаемые посредством замера температур.

Так называемый потенциометрический метод заключается в измерении электрических потенциалов, возникающих в породах под влиянием действующего очага пожара. Эти потенциалы могут быть вызваны наличием разности температур в породах и протекания окислительных процессов.

Измеряют естественные электрические поля - спонтанные потенциалы (ПС) и поляризационные потенциалы (ПП).

В первом случае измеряют разность потенциалов между двумя электродами, расположенными на поверхности или в скважинах. Во втором случае через те же электроды пропускают сильный ток, который поляризует контакты между разными породами и углем (или рудой). После размыкания контактов измеряют ток поляризации, имеющий обратное направление.

В пределах температур, представляющих наибольший интерес для распознавания начинающегося самонагревания (10–100^оС), ПС и ПП с повышением температуры изменяются. При этом изменение потенциала в границах действия электрического поля является величиной относительной и выражается в процентах от начального значения потенциала в точке наблюдения.

Построенные по данным измерений изолинии потенциалов замыкаются вокруг очага пожара, позволяя тем самым определить его место расположения.

Профилактика пожаров от самовозгорания

Профилактика пожаров от самовозгорания включает в себя как мероприятия по предупреждению самовозгорания, так и меры по ликвидации очагов самовозгорания в начальной стадии.

Все мероприятия по предупреждению, локализации и ликвидации очагов самовозгорания направлены на выполнение следующих условий:

-устранение окисляющихся материалов;

-предотвращение доступа кислорода к окисляющемуся материалу;

-снижение химической активности, а именно окислительной способности самовозгорающегося материала;

-охлаждение нагретой массы;

-сокращение времени нахождения самовозгорающегося материала в соприкосновении с кислородом.

Все организационно-технические мероприятия можно разделить на общие горнотехнические и специальные.

Общие горнотехнические мероприятия направлены на выполнение первого, второго и пятого условий, их рассматривают в технологических дисциплинах.

Специальные мероприятия проводят по особым проектам и, как правило, специализированными организациями. Специальные аварийные мероприятия осуществляются силами горноспасательных частей.

Специальные мероприятия направлены на выполнение второго, третьего, четвертого и иногда первого условий.

Общие горнотехнические мероприятия сводятся к быстрой и полной выемке полезного ископаемого, полевой подготовке по невозгорающимся породам, выполнению минимальных объемов подготовительных и нарезных работ, подготовке к выемке отдельных легкоизолируемых блоков с оставлением межблоковых целиков, сохраняющих несущую способность, выемке обратным ходом, изоляции выработанного пространства от действующего участка и снижению депрессии вентиляционных струй участков и общешахтной депрессии.

Снижение химической активности достигается обработкой самовозгорающихся горных пород ингибиторами и антипирогенами через скважины путем нагнетания их растворов.

Ингибиторы — вещества, замедляющие процесс окисления горных пород. Для угольных пластов замедлителями (в 2 - 2,5 раза) являются 0,1-1%-ные водные растворы бензосульфокислоты, триэтаноламина, гидрохинона и лимонной кислоты. Механизм замедления при окислении угля состоит в соединении замедлителя с радикалами окисляющего вещества с образованием стабильных продуктов и нового радикала замедлителя, взаимодействующего с кислородом и другими свободными радикалами. Расход профилактического раствора составляет 20-40 л/т.

Антипирогены — вещества, снижающие поглощение кислорода горными породами посредством образования пленок на поверхности обнажения или за счет заполнения пор и трещин. Антипирогенами являются водные растворы жидкого стекла (2%), фенолформальдегидной смолы (5%), хлористого аммония (10%) и хлористого кальция (20%). Расход профилактического раствора составляет 40-50 л/т.

Профилактической обработке ингибиторами и антипирогенами подвергают главным образом межблоковые, междуэтажные, участковые барьерные целики, а также целики, оставляемые для предотвращения аварий. В случае высокой газоносности массив сначала дегазируют путем принудительного отсоса газа и удаления его, минуя атмосферу горных выработок.

Изоляция является одним из основных противопожарных мероприятий при подземной разработке самовозгорающихся углей и руд. Существуют два вида изоляции: изоляция выработанного пространства (или пожарного участка) от действующих выработок и изоляция очага от поверхности.

Наиболее эффективным средством является заиливание глинистым раствором выработок и целиков. Проникновение глинистого раствора в трещины создает надежную изоляцию выработанного пространства.

Изолирование возникшего пожара воздухонепроницаемыми перемычками приводит не только к снижению содержания кислорода в воздухе изолированных выработок, но и прекращению распространения пожара в соседние выработки.

При заполнении пустот выработанного пространства и горных выработок негорючим воздухонепроницаемым материалом, подаваемым в виде пульпы по скважинам, которые пробурены с поверхности или из подземных выработок, и по подземным пульповодам, происходит охлаждение очагов самонагревания и самовозгорания и изоляция их от доступа воздуха, вследствие чего замедляется и даже прекращается процесс окисления. Заиловочным материалом обычно служат песчано-глинистые грунты наносов, залегающие на поверхности.

Наименее пожароопасна разработка с полной гидравлической закладкой выработанного пространства, при которой достигается большая плотность закладочного массива и хорошая изоляция выработанного пространства.

Возгораемость материалов и огнестойкость конструкций.

Степень возгораемости материалов оценивают по отношению тепла, выделяемого стандартным образцом материала, к тепловому импульсу источника зажигания.

По этому показателю материалы делят на следующие группы: негорючие с показателем возгораемости менее 0,1, трудногорючие с показателем 0,1-0,5 и горючие - более 0,5, в том числе трудновоспламеняющиеся с показателем возгораемости 0,5-2,1.

Огнестойкостью узлов и конструкций зданий и сооружений называют их способность сопротивляться действию пожара (сохранять прочность, устойчивость и др.). Предел огнестойкости — время в часах до образования сквозных отверстий или повышения температуры до 140^оС на поверхности, противоположной пожару, или до снижения несущей способности конструкции.

Степень пожароопасности горючих жидкостей определяют по температуре вспышки, при которой над ее поверхностью образуются пары, способные вспыхивать от источника зажигания, причем скорость образования паров недостаточна для поддержания горения. Существуют три разряда пожароопасности: I разряд (особо опасные) при t_всп<-13^оС; II разряд (постоянно опасные) при t_всп<27^оС; III разряд при 27^оС<t_всп<66^оС.

При температуре воспламенения горючее вещество (материал) выделяет горючие летучие вещества со скоростью, достаточной для поддержания устойчивого горения.

Категории пожаро- и взрывоопасности. Здания и сооружения промышленных предприятий по пожаро- и взрывоопасности разделяют на шесть категорий, к числу которых в горнодобывающей промышленности относят следующие:

-категория А (взрыво- и пожароопасные) - склады бензина и других легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) с температурой вспышки до 28^оС, баллонов с горючими газами, ламповые для бензиновых и аккумуляторных ламп и вакуум-насосные станции;

-категория Б (взрыво- и пожароопасные) — обогатительные (угольные) и брикетные фабрики, склады баллонов со сжатым кислородом, склады горючих жидкостей с температурой вспышки от 28 до 61^оС;

-категория В (пожароопасные) — надшахтные здания, угольные склады, погрузочные бункеры, галереи и эстакады, склады горючих и смазочных материалов с температурой вспышки более 61^оС, материальные склады и др.;

-категория Г (непожароопасные) - кузницы, депо мотовозов (на карьерах), автомобильные гаражи, газо- и электросварочные мастерские, котельные, трансформаторные киоски, электрораспределительные устройства и др.;

-категория Д (непожароопасные) - склады инертной пыли, противопожарных материалов, водонапорные башни, насосные станции и другие неопасные в пожарном отношении объекты;

-категорий Е (взрывоопасные) — склады взрывчатых материалов.

Ликвидация подземных пожаров

Способы тушения подземных пожаров. Различают три способа тушения пожаров:

- активный;

- изоляцией;

-комбинированный.

Активный способ - непосредственное воздействие на пожарный очаг огнегасительными средствами или удаление горящих масс с их охлаждением.

Способ изоляции - прекращение доступа воздуха, т.е. кислорода, в пожарный очаг посредством установки перемычек, тампонирования трещин или путем затопления и закладки.

Комбинированный способ - сочетания непосредственного воздействия на пожарный очаг огнегасительными средствами с прекращением к нему доступа кислорода, а также перехода от способа изоляции к активному воздействию на очаг пожара.

В некоторых случаях при изоляции пожара перемычками для более эффективного тушения пожарный участок затопляют инертными газами или заиливают. Такой способ тушения также можно отнести к комбинированным.

Тушение пожара без предварительной изоляции посредством заполнения пожарного участка пеной, водой (затопление), закладкой или инертными газами относят к дистанционным способам тушения.

Общим приемом тушения подземного пожара, как и ликвидации других природно-технологических аварий, является его окружение, заключающееся в воздействии на очаг с помощью средств тушения на всех подступах к нему и на всех путях возможного его распространений с последующим сужением границ окружения до полной ликвидации очага.

Большинство экзогенных пожаров тушат активным способом.

Эндогенные пожары чаще всего ликвидируют способом изоляции или комбинированным.

Способ изоляции применяют, если очаг недоступен для непосредственного воздействия огнегасительными средствами, например, в выработанном пространстве.

Комбинированный способ применяют при сильно распространившихся пожарах, когда подступы к очагу затруднены из-за высокой температуры, а огнегасительных средств недостаточно. В этом случае для ограничения развития пожара в доступных местах ставят временные изоляционные перемычки с открывающимися проемами либо закрывают противопожарные двери.

Одним из надежных приемов преграждения распространяющегося пожара является реверсирование вентиляционной струи на пожарном участке или в масштабе всей шахты. Реверсирование позволяет управлять процессом развития пожара и приостанавливать его распространение за счет сокращения содержания кислорода в воздухе и охлаждения боков выработок.

К маневрированию вентиляционными струями прибегают в большинстве случаев при применении активного и комбинированного способов тушения подземных пожаров.

При ликвидации активным способом пожарного очага в выработанном пространстве иногда оконтуривают (обходят) очаг пожара с помощью выработок, проведенных по целику, разделяют его "пожарными" выработками и ликвидируют по частям.

Тушение пожаров активным способом. Активный способ тушения применяют в случае, когда существует возможность непосредственного воздействия на очаг пожара средствами пожаротушения. При активном способе для тушения пожара применяют огнетушители, воду, пену и другие средства пожаротушения.

Воду используют в виде плотной и раздробленной струи, гидроаэрозоля, пузырьков, заполненных воздухом или инертным газом, - пены.

Затопление является крайней мерой. Оно может успешно применяться при незначительном количестве выработок, когда нет нужды в большом числе водоупорных перемычек или есть опасность взрывов.

Выемка очагов пожара. При отсутствии свободного доступа к очагу пожара (очаг в выработанном пространстве или при завалах в выработках) применяют выемку горящих масс обычно в сочетании с воздействием водой. Сначала очаг оконтуривают разведочными выработками, из них проводят "пожарные" выработки для прямого доступа к очагу. Горящие массы заливают водой сверху и через пожарные пики из труб с отверстиями, внедряемыми в скопления, вынимают из завала и погружают в вагонетки. Выемку осуществляют до полной ликвидации очага пожара. Работы по выемке обычно ведут со стороны свежей струи, а для ограничения развития пожара на исходящей струе устанавливают водяную завесу, используя метод реверсирования потока воздуха и последующего восстановления нормальной вентиляции после установки завесы.

Тушение пожаров посредством изоляции пожарных участков. Изоляцию применяют для подавления очага пожара, когда он недоступен или активным способом погасить его невозможно, а также если существует опасность накопления и взрыва метана. Изоляцию очага горения от кислорода воздуха осуществляют путем возведения изоляционных перемычек, заполнения запожаренного пространства инертными газами, закладкой, заиловкой или установки гидроизолирующих перемычек.

Наиболее простой способ изоляции пожарного участка — отделение его с помощью изолирующих перемычек. Перемычки устанавливают во всех выработках, связывающих пожарный участок с остальной шахтой. Их назначение — прекратить приток кислорода (воздуха) к очагу горения. Поэтому изолирующие перемычки должны обладать высокой воздухонепроницаемостью и перекрывать все выработки, по которым возможно поступление воздуха на пожарный участок. Перемычки необходимо устанавливать в очень плотных боковых породах, не нарушенных трещинами. Они должны иметь достаточной глубины хорошо уплотненный вруб в боковые породы, чтобы предупредить просачивание воздуха в обход перемычек.

Все перемычки необходимо сооружать одновременно, так как это уменьшает опасность взрыва метана в газовых шахтах и повышает эффективность изоляции. Исключения допускаются только в том случае, если невозможно соорудить перемычки на исходящих струях из-за высокой температуры или сильной задымленности. Тогда вначале возводят перемычки на поступающей струе, затем осуществляют реверсирование струи и устраивают перемычки в выработках для исходящих вентиляционных струй.

Для быстрого сокращения объема воздуха, поступающего в запожаренные выработки, применяют временные перемычки (парусные, дощатые, глинобитные), которые позволяют задержать распространение пожара на время сосредоточения сил и средств для возведения основных перемычек и облегчают работы по их устройству. Все пути подсоса воздуха на пожарный участок в виде фильтрации воздуха через целики, выработанные пространства должны быть ликвидированы. Для этого уплотняют изоляционные сооружения, возводят дополнительные перемычки или снимают депрессию вентиляции с изолированного участка.

В шахтах, опасных по газу и пыли, при изоляции пожарных участков возникает опасность взрывов метана вследствие уменьшения поступления воздуха и связанного с этим увеличения содержания газа у очага горения. В таких случаях изолирующие перемычки должны быть взрывоустойчивыми, чтобы выдержать давление взрыва. Взрывоустойчивые перемычки могут быть баррикадные, барьерные и шпренгельные, а также изготовленные из быстротвердеющих гипсовых смесей и возводимые дистанционно посредством нагнетания смеси по растворо-проводу в пространство между опалубками.

Баррикадные перемычки сооружают из мешков, заполненных сыпучими материалами (песком, глиной и др.), барьерные перемычки - путем обрушения пород кровли буровзрывным способом. Баррикадные и барьерные перемычки возводят на расстоянии 15-20 м от изолирующих в направлении очага пожара.

Шпренгельные перемычки возводят из деревянных брусьев размером 20х20 см, между брусьями пропускают подпружные тяги из отрезков каната, натянутых стяжными болтами. Сооружают гасящую перемычку для снижения энергии воздушной ударной волны со щелями между брусьями, суммарная площадь которых равна 1/10 площади перемычки, и изолирующую (герметичную). Гасящую (щелевую) перемычку устанавливают в кольцевом врубе. Заполнение инертными газами осуществляют путем выпуска и испарения жидких углекислого газа или азота из заранее наполненных емкостей (баллонов и цистерн) или направления в очаг пожара смеси инертных газов и пара, получаемой в специальных генераторах.

Заполнение инертными газами пожарных участков — новый эффективный способ в условиях шахт, опасных по газу и пыли, который позволяет выиграть время и избежать опасности для персонала, участвующего в ликвидации пожара, потерь запасов, оборудования и материалов. Заполнение пожарного участка инертными газами позволяет снизить потери от пожара.

С развитием инженерных средств будет возможна подача в шахту объемом инертных газов, соизмеримых с ныне подаваемыми объемами воздуха.

При заполнении пожарного участка инертными газами стремятся к снижению содержания кислорода или горючего газа по сравнению с его пределами взрываемости. Наиболее сложна инертизация шахтной атмосферы при выделении водорода: необходимо снизить содержание по объему кислорода до 5,9% или водорода до 4%. При достаточных средствах возможно снижение содержания кислорода по объему ниже продела горения - 3%.

Предпочтительнее использовать азот. В отличие от тяжелого углекислого газа его плотность близка к плотности воздуха, он слабо сорбируется горными породами и малорастворим в воде, что обусловливает меньшие его потери в процессе заполнения горных выработок.

При изоляции с применением инертных газов их выпуск начинают до закрытия проемов в перемычках. Проемы закрывают после того, как анализы проб воздуха, отбираемых дистанционно из пожарного участка, покажут снижение содержания в нем кислорода до взрывобезопасных пределов.

Закладку применяют при наличии больших пустот, например, в замках антиклинальных складок мощных пластов и закладочного хозяйства на шахте.

Заиливание пожарного очага сопряжено с заиливанием и потерей таким образом прилегающих выработок, опасностью прорыва заиловки в действующие выработки, обводнением участка, большими затратами времени и средств, необходимостью создания заиловочного комплекса, что ограничивает область применения этого способа. Однако заиливание позволяет подавлять недоступные для других средств (кроме затопления) очаги пожара, быстро снижать температуру в них за счет уноса тепла водами, предотвращать обрушения и оседания пород в очаге и существенно снижать опасность рецидива пожара по сравнению с изоляцией перемычками.

Заиливание используют также в качестве профилактики эндогенных пожаров.

Использование дегазации для ликвидации очагов горения. Для ликвидации пожаров используют дегазацию, а также инженерные средства дегазации (скважины и трубопроводы).

Как технологический процесс дегазация, т.е. принудительное извлечение газа из толщи горных пород, во всех случаях обеспечивает сокращение поступления метана в очаг пожара. Инженерные сооружения дегазации — скважины и газопроводы — в пожарно-аварийной обстановке можно использовать для подачи в очаг и к очагу средств пожаротушения.

Дегазационные скважины с поверхности успешно использовали для подачи воды, заиловки и пены. Газопровод, расположенный на вентиляционном горизонте, является единственным готовым к использованию средством для подачи виды к водяным завесам и пожарным стволам при активном тушении, а также других материалов для подавления очага горения.

Комбинированные способы борьбы с шахтными пожарами. В современных условиях комбинированные способы представляют собой сочетание активного способа тушения пожара с любым из изложенных ранее и временной изоляцией пожарных участков от доступа кислорода, включая как крайнюю меру сооружение постоянных гидроизолирующих перемычек с после­дующим подливанием последних.

При сильно развивающихся по горным выработкам пожарах комбинированные способы используют в качестве раздельного сочетания многих средств пожаротушения.

Основные противопожарные мероприятия.

Для локализации (преграждения распространения) пожара в зданиях и сооружениях устраивают противопожарные стены (брандмауэры) и другие конструкции из негорючего материала.

Противопожарную (огнестойкую) зону возводят в случаях, когда разделение здания брандмауэрами по технологическим причинам невозможно. Она состоит из двух стен из негорючего материала, расположенных на расстоянии не менее 6 м друг от друга, на них опираются лестничные площадки, перекрытия и другие конструкции из негорючих материалов. Внутри зон не допускается хранение горючих веществ, устройство горючих конструкций и размещение пожароопасных объектов. На предприятиях горнодобывающей промышленности противопожарные зоны необходимо сооружать через каждые 100 м в галереях, переходах и эстакадах.

Все здания и сооружения по огнестойкости делят на пять степеней, которые характеризуются группой возгораемости и пределом огнестойкости их основных конструктивных элементов. Требуемую огнестойкость, число этажей и наибольшую площадь между брандмауэрами в промышленных зданиях определяют в зависимости от категорий пожароопасности происходящих в них производственных процессов.

Здания высотой более 10 м должны иметь не менее одной наружной лестницы на каждые 200 м его периметра. На гор­ных предприятиях наружными металлическими лестницами оборудуются также погрузочные бункеры высотой более 10 м и каждая из противопожарных зон галерей и эстакад.

В соответствии с преобладающим для данной местности направлением ветра (розой ветров) наиболее пожароопасные цехи и сооружения, породные отвалы, лесные склады, склады горючих и смазочных материалов располагают по отношению к стволу шахты с подветренной стороны.

Для предотвращения распространения пожара с одного объекта на другой посредством тепловой радиации (теплоизлучения) и конвективных потоков продуктов горения, а также для возможности маневрирования пожарных команд при тушении пожара между отдельными зданиями и сооружениями оставляются незастроенными противопожарные разрывы. Протяженность их определяют в зависимости от назначения и степени огнестойкости зданий. К каждому отдельному зданию или блоку необходимо обеспечить подъезд пожарных машин с двух сторон по его длине. Ширина проезда должна быть не менее 6 м.

Основные мероприятия противопожарной профилактики в горных выработках следующие:

-запрещение применения открытого огня; при необходимости проведения газо- и электросварочных и паяльных работ их производство допускают при неукоснительном выполнении специальных правил;

-наличие надежной и непрерывной защиты кабелей электрооборудования от утечек и замыканий, искрообразования и перегревов;

-строгое выполнение требований пылегазового режима, ограничение объема взрывных работ в шахтах, опасных по газу и (или) пыли;

-содержание оборудования строго в соответствии с паспортом, особенно в отношении смазки трущихся поверхностей;

-исключение горючих материалов из горных выработок, замена их на негорючие;

- жесткое соблюдение противопожарного режима, трудовой и технологической дисциплины.

Надежное ограничение пожарного очага и последующее его тушение обеспечивают путем заблаговременного выполнения следующих мероприятий:

-подачи воды в любую точку горных выработок путем монтажа водопровода или (и) переключающих устройств на воздухопроводах и оросительной сети;

-обеспечения горных выработок, особенно электромашинных камер, дворов и транспортных узлов огнетушителями и другими первичными средствами пожаротушения, а также средствами автоматического пожаротушения;

-оборудования пожарной сигнализации и связи;

-проведения контроля температуры, скорости, газосодержания вентиляционной струи, особенно при разработке самовозгорающихся пластов (руд);

-возведения крепи из негорючих материалов в устьях стволов и шурфов, на сопряжениях выработок, в электромашинных камерах, капитальных выработках и других пожароопасных местах;

-создания противопожарных складов и поездов с необходимым запасом материалов и оборудования;

-разделения на секции околоствольных дворов и выработок
главных направлений с помощью противопожарных дверей и перемычек с запасом материалов.

На случай возникновения пожара, кроме того, заблаговременно предусматривают меры по спасению людей.

Выводы по главе:

Подземные пожары возникают в шахтах, на рудниках, массивах полезных ископаемых, причем механизм самовозгорания угля и руд имеет сходные черты и некоторые особенности.

Для угля, ранее находившегося в контакте с воздухом, т.е. окисленного (например, оставленного в выработанном пространстве), дальнейшее окисление существенно ускоряется не только под влиянием роста температуры, но и смачивания, вызывающего раскрытие и расширение микротрещин за счет капиллярных сил и сил смачивания - растекания пленки воды по поверхности трещин и пор.

Первичной мерой обнаружения очагов самовозгорания является рассмотрение горно-геологической обстановки по планам горных работ и разрезам толщи в сопоставлении с данными о возникновении очагов самовозгорания на шахтном поле.

Все мероприятия по предупреждению, локализации и ликвидации очагов самовозгорания направлены на выполнение следующих условий:

-устранение окисляющихся материалов;

-предотвращение доступа кислорода к окисляющемуся материалу;

-снижение химической активности, а именно окислительной способности самовозгорающегося материала;

-охлаждение нагретой массы;

-сокращение времени нахождения самовозгорающегося материала в соприкосновении с кислородом.

Вопросы для самоконтроля:

1.Какие причины способствуют возникновению подземных возгораний полезного ископаемого?

2.Влияют ли горно-геологические особенности месторождения на пожароопасность полезного ископаемого?

3.В чем сущность применения ингибиторов для борьбы с пожарами?

4.В чем сущность применения антипирогенов для борьбы с пожарами?

5.Какие основные мероприятия противопожарной профилактики в горных выработках?

Тесты для самоконтроля:

1.В основе процесса возгорания полезного ископаемого лежит: окисление, адсорбирование, разложение, смачивание, впитывание?

2.Причинами эндогенных пожаров являются: наличие материала, способного окисляться (скопление раздробленного угля, руды и угольного сланца), приток кислорода к окисляющейся поверхности частиц скопления, затрудненный отток тепла из очага самонагревания, открытый источник высокой температуры, все перечисленные причины?

3.Скорость ведения горных работ: снижает пожароопасность, повышает пожароопасность, не влияет на пожароопасность, способствует дегазации, препятствует дегазации?

4.Сооружение перемычек в горных выработках: способствует распространению пожара, замедляет распространение пожара, не влияет на скорость распространения пожара, способствует заиливанию выработок, затрудняет ведение горных работ, ускоряет ведение горных работ?

Здания и сооружения промышленных предприятий по пожаро- и взрывоопасности разделяют на: шесть категорий, пять категорий, четыре категории, три категории, восемь категорий?

Дата добавления: 2014-01-04