Страница 18: НПАОП 10.0-7.05-90. Руководство по борьбе с эндогенными пожарами на шахтах Минуглепрома СССР (44368)

Кратность пеномассы 15...30

Давление вода, МПа, не менее 0,6

Давление сжатого воздуха, МПа, не менее 0,3

Масса, кг, не более 110

Установка ТП (рис.5.23} состоит из пожарного рукава 1 для подачи воды, фильтра 2, разветвления трехходового 3, инжектора 10,

Рис. 5.23. Схема установки ТП для получения твердеющей пены:

1- рукав для подачи воды; 2 - фильтр; 3 - трехходовое разветвление; 4 - рукава всасывающие; 5- инжектор кислоты; 6 - рукава соединительные; 7 - рукав пожарный; 8 - пеногенератор; 9 - рукав воздушный; 10 - инжектор смолы

рукавов всасывающих 4, рукавов соединительных 6, рукава воздушного 9, инжектора кислоты 5, пеногенератора 6, пожарного рукава 7,

Для работы необходимо обеспечить подачу вода под давлением не менее 0,6 МПа по рукаву через фильтр в трехходовое разветвление, к которому подключены инжекторы смолы и кислоты, Вентилями, расположенными на трехходовом разветвлении, устанавливают рабочее давление воды перед инжекторами 0,6...0,8 МПa. Давление вода контролируется по показаниям манометров, находящихся на входе инжекторов. Смола с пенообразователем и кислота в инжекторах смешиваются с водой и поступают в пеногенератор, в который по воздушному рукаву подают сжатий воздух под давлением 0,3 МПа. В пеногенераторе происходит барботажное смешивание и вспенивание сжатым воздухом.

Формирование пеномассы (структурирование) происходит в пожарном рукаве длиной не менее 25 м, по которому ее подают к месту заполнения перемычек, пустот, куполов и др. Пеномасса, отверждаясь, образует твердую массу.

Пенокомплекс типа ПНК предназначен для предупреждения, тушения и локализации пожаров твердеющей пеной, воздушно-механической пеной с повышенной устойчивостью и огнегасительной эффективностью, пеной с антипирогенами для объемной обработка разрыхленного угля и другими пеноматериалами на основе 2..3-компонентных пенообразующих составов.

Пенокомплекс создан на базе установки ТП и представляет собой систему инжекторов со сменными соплами и втулками, соединенных параллельно и обеспечивающих приготовление рабочих растворов для получения пены или пеноматериалов на основе двух или трехкомпонентных пенообразующих составов с последующим их смешиванием и вспениванием сжатым воздухом в смесителе-пеногенераторе. Для получения пены с минимальными наполнителями и вяжущими пенокомплекс используется совместно с установками "Монолит" или "Пневмолит".

Техническая характеристика

Производительность, м3/с

по твердеющей пене 0,02...0,03

по материалам с минеральным наполнителем 0,01

Кратность пеномассы 10...30

Давление вода, МПа, не менее 0,6

Давление сжатого воздуха, МПа, не менее 0,3

Пенокомплекс ПНК (рис.5.24) состоит из фильтра 11, разветвления трехходового 12, инжекторов 10 со сменным втулками и соплами, всасывающих рукавов 2, соединительных рукавов 7, воздушного рукава 3, смесителя-пеногенератора 4, тройника 5, дозирующего устройства 9 к насосному агрегату "Монолит" или "Пневмолит". Подсоединение установки к пожарному трубопроводу осуществляется пожарным рукавом 1, Сменные сопла и втулки в инжекторах дают возможность готовить пенообразующие составы из исходных продуктов непосредственно в шахте по семи технологическим схемам, приведенным в техническом описании к инструкции по эксплуатации ПНК.

5.2.20. Пневмосмесители

В отечественной практике тушения подземных пожаров газо-механической пеной для получения водного раствора пенообразователя, подаваемого в генераторы пены, применяются выпускаемые серийно пеносмесители типа ПC.

Техническая характеристика

Пеносмесителъ ПС (рис.5.25) состоит из корпуса 1, в котором установлены сопло 3, штуцер 4, обратный клапан 2, я всасывающего рукава 7, подсоединенного к штуцеру 4 при помощи ниппеля 6 и накидной гайки 5.

Рис. 5.24. Схема пенокомплекса:

1,6- пожарные рукава; 2 - всасывающие рукава; 3 - воздушный рукав;

4 - смеситель-пеногенератор; 5 - тройник; 7 - соединительные рукава;

8 - приводной двигатель насосного агрегата; 9 - дозирующее устройство к насосному агрегату "Монолит" или "Пневмолит"; 10 - инжекторы; 11 - фильтр; 12 - трехходовое разветвление

Рис. 5.25. Пеносмеситель ПС:

а - 1-е исполнение б - 2-е исполнение,

1 - корпус; 2 - клапан обратный; 3 - сопло; 4 - штуцер; 5 - гайка накидная;

6 - ниппель; 7 - рукав всасывающий

В зависимости от исполнения корпус 1 пеносмесителя снабжается соединительными головками 8 или фланцами 10. Корпус 1 имеет три ножки 9, на которые устанавливают пеносмеситель перед присоединением рукавных линий.

Принцип работы пеносмесителя заключается в том, что вода под рабочим насосом поступает в сопло 3, а из него - в горловину диффузора корпуса 1. В полости корпуса, примыкающей к соплу, создается разрежение, благодаря которому пенообразователь по рукаву 7 подсасывается в диффузор корпуса, где он смешивается с водой. Полученный раствор пенообразователя подается затем по водорода рукавам или трубопроводам к генератору лены.

Наиболее распространенные в практике тушения подземных пожаров схемы включения пеносмесителей типа ПС в системе получения огнетушащей пены приведены на рис.5.26.

5.3. Расчет параметров пенного способа борьбы с эндогенными пожарами.

Для борьбы с эндогенными пожарами в выработанном пространстве действующих очистных забоев с помощью воздушно-механической и инертной пен необходимо определять для каждых горно-геологических и горно-технических условий следующие параметры:

координаты зоны активного самонагревания угля;

радиус обработки выработанного пространства;

дальность подачи пены в обрушенных породах;

продолжительность подачи пены с определенной производительностью и кратностью.

6.3.1. Определение координат зоны активного самонагревания угля в выработанном пространстве заключается в установлении координат площади выработанного пространства, в которой воздуха достаточно для развития окислительного процесса, но недостаточно для выноса тепла.

Границы зоны активного самонагревания при выемке угля обратным ходом и возвратноточной схеме проветривания определяются из следующих выражений:

А1 = Вl((Qb-Qут-V1S)/(Qb-Qут))а, (5.4)

А2 = Вl((Qb-Qут-V2S)/(Qb-Qут))а,

Рис.5.26.Cxeмы включения пеносмесителя типа ПС в системы получения огнетушащей пены при подземном пожаротушении:

а - при применении одного пеносмеситля;

б - при применении параллельно включенных пеносмесителей

где А1 и A2,- расстояния от забоя до ближней и дальней границ зоны активного самонагревания соответственно, м;

В - безразмерный коэффициент, характеризующий устойчивость кровли пласта к обрушению (например, для неустойчивости кровли В = 0,5; средней устойчивости -0,70; весьма устойчивых - 1,0);

l - расстояние от забоя да зоны обрушенного массива, где прекращается процесс обрушения пород кровли, м (для условий Донбасса l = 100 м);

Qb- количество поступающего в лаву воздуха, м3/мин;

Qут= max {Qb-Qi}i= 1,2…,n -максимальные утечки воздуха в выработанное пространство, м3/мин ;

Qi.- расход воздуха, проходящего по лаве в i- й точке замера, м3/мин;

V1 иV2 - верхнее и нижнее значения скоростей соответственно из интервала пожароопасных скоростей утечек воздуха через выработанное пространство, м/мин

(V1 = 0,9 м/мин; V2 = 0,1 м/мин);

S - площадь поперечного сечения лавы, м2;

α = [Qbhl - Qут(S + hl)]B/QутS (5.5)

где α - безразмерный параметр, характеризующий интенсивность уменьшения утечек воздуха через выработанное пространство по мере удаления от очистного забоя;

h - мощность пласта, м.

Пример. Определить координата зоны активного самонагревания угля в выработанном пространстве пласта мощностью 1,4 м с действующим очистным забоем сечением 4,0 м2 для условий шахт Донбасса с глинистыми и песчаными сланцами, залегающими в кровле пласта. Производим замер расхода воздуха, поступающего в лаву. Затем по всей длине лавы через каждые 15 м и еще в 10 точках, в том числе и на выходе из лавы.

Результаты измерений расхода воздуха сведены в табл.5.15. Как видно из табл.5.15. максимальные утечки воздуха в выработанное пространство имеют место в 8-й замерной точке:

Qут= max{Qb - Qi}i=1,2…n = 450-400 = 50 м3/мин

Мощность пласта h = 1,4 м.

Площадь поперечного сечения лавы S = 4,0 м2 .

Таблица 5. 15.

Измерение параметров расхода воздуха

В кровле пласта залегают легко обрушаемые глинистые и песчаные сланцы, Поэтому коэффициент В , характеризующий устойчивость кровли пласта к обрушению, принят равным 0,5, а параметр l = 100 м. Величина параметра α , характеризующего интенсивность убывания утечек воздуха через выработанное пространство по мере удаления oт очистного забоя, вычислялась из выражения (5.5)

α = 0,5(450·1,4·100 - 50(4,0 + 1,4·100))/50·4,0 = 139,5

4 Расстояние от забоя до ближней и дальней границ активной зоны самонагревания соответственно определяются зависимостями (5.4):

А1 = 50[(450-50-0.9· 4.0)/450·50]139.5 = 14 м;

А2 = 50[(450-50-0.1· 4.0)/450·50]139.5 = 43,5 м;

5.3.2. Дальность продвижения пены в обрушенных породах выработанного пространства зависит от горно-геологических условий и параметров самой пены и определяется по формуле:

_

L = 7.01 · 10-3√(H· Kф· Тж· К ) (5.6)

_ _

Кф = 2,3·10-4/μn· τ(x) ,

где Кф - коэффициент фильтрации пены в обрушенных породах

выработанного пространства, м/с;

Н - давление в пенном потоке на выходе из пеногенерирующей установки, MПa;

_

К - среднеинтегральная кратность пены, движущейся в выработанном пространстве;

Тж - стойкость пены, с;

_

μп- динамическая вязкость пены, (Н · с)/м2 ;

_

τ - среднее значение удельного аэродинамического сопротивления выработанного пространства в зоне активного самонагревания, кг/(с·м3);

7,01·10-3 - размерный коэффициент.

Величина Н дана в технические характеристиках пенных установок.

_

Вязкость пены μп определяемся как среднеинтегральное значение вязкости пены в интервале [О, Тж ] по формуле:

_

μп = μо /γ [1 - e-γ] (5.7)

Значение μо зависит от применяемого пенообразователя и oт способа вспенивания. Например, пена, полученная на установке УИП, имеет начальную вязкость:

μо = 2(Н·с)/м2 -для пенообразователи ПО-1Д;

μо = 4,1 (Н·с)/м2 - для пенообразователя "Поток".

Для применяемых на шахах в настоящее время пенообразователей (ПО-1Д, Сульфонол НП-3) величина γ = 3,3. Тогда μп = μо 0,18.

Cреднеинтегральное значвми кратности пены К определяется из выражения:

К = Ко/β [eβ -1], (5.8)

Где Ко - начальная кратность пены;

β - коэффициент, учитывающий синерезис жидкости из пены, движущейся в обрушенных породах (для ПО-1Д и НП-3 β= 2,7).

Удельное аэродинамическое сопротивление выработанного пространства определяется из выражения:

τ (х) =l,6·10-6·х + 29 , кг/(с·м3), (5.9)

где х - расстояние от места выпуска вены до линии забоя, м.

Среднее значение удельного аэродинамического сопротивления определяется из зависимости:

τ (х) =0,5[τ(A1) + τ(A2)], (5.10)

где значение A1 и A2. взяты из формулы (5.4).

Если величина L , определенная по формуле (5.6), больше размера выработанного пространства по падению L3 , L принимается равной значению L3.

Если L3/L=N , то пена подаемся со стороны забоя с помощью пики, при этом количество точек додачи девы равно ( N - 1 ) , При N ≥ 6 применение пен для борьбы с эндогенными пожарами в выработанном пространстве без точной локации очага неэффективно.