Введение к работе
Актуальность работы
Добыча угля подземным способом сопряжена с опасностью взрывов газовоздушных сред, приносящих огромный социальный и экономический ущерб. Только за 2003 -2004гг. из-за взрывов погибло более 100 человек.
Возникновение взрыва обусловливается двумя параметрами - наличием взрывоопасной среды и источника воспламенения. Очень часто источником воспламенения являются подземные пожары.
Локализация подземных пожаров и последующее их тушение нередко сопровождается вспышками и взрывами газа, значительно усложняющими горноспасательные работы и угрожающими жизни горноспасателей. Анализ аварийности за последние 10 лет показал, что при возникновении эндогенных пожаров в 43 % от их общего количества возникают газовые ситуации, в 9% - взрыв. Нередко эндогенный пожар развивается до стадии пламенного горения и выхода огня в действующие горные выработки. Все это предъявляет жесткие требования к противопожарной защите шахт и обусловливает необходимость применения эффективных средств тушения подземных пожаров.
В связи с этим, целью настоящей работы является разработка способа тушения подземных пожаров, основанного на флегматизапии взрывоопасной газовоздушной среды комбинированными огнетушащими составами, и средств для их приготовления и доставки
Цель работы — разработка способа предупреждения воспламенений газовоздушных сред при тушении пожаров в угольных шахтах.
Идея работы состоит в использовании комбинированных огнетушащих составов, обладающих синергетическим эффектом для ингибирования пламени и флегматизапии газовоздушных сред.
Задачи исследований:
-
Используя теоретические основы работы струйных аппаратов, разработать методику расчета основных параметров газожидкостного эжектора для получения комбинированных огнетушащих составов различной концентрации.
-
Исследовать ингибирующие свойства комбинированных огнетушащих составов при объемном и поверхностном пожаротушении.
-
Разработать оборудование для получения комбинированных огнетушащих составов и доставки их к месту применения.
-
Провести шахтные испытания комбинированных огнетушащих составов при ликвидации подземных пожаров для обеспечения безопасности ведения горноспасательных работ.
Методы исследований - лабораторные и стендовые испытания флегма-тизирующих составов и средств их подачи в очаг пожара, шахтные исследования комбинированных огнетушащих составов при локализации и тушении подземных пожаров.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Процесс ингибирования горения летучих веществ в газовой фазе при переходе стадии низкотемпературного окисления угля в неуправляемый авто-каталитический процесс, достигается за счет синергетического эффекта получаемого при соединении галоидированных углеводородов с инертными газами.
-
Однородность структуры газожидкостного комбинированного огнету-гпащего состава обеспечивается за счет соотношения 1,5:1 давления рабочего газа и эжектируемой жидкости на входе в эжектор.
-
Максимальная синергетическая эффективность достигается при содержании в комбинированном составе 95-98% (ой) инертного газа и 2-5% хладона C2F4Br2.
Достоверность научных положений подтверждается:
необходимым и достаточным для статистической обработки объемом информации, полученной в процессе лабораторных, полигонных и шахтных исследований;
удовлетворительной сходимостью результатов теоретических, лабораторных и шахтных исследований;
положительными результатами промышленного внедрения разработанных средств локализации и тушения пожаров, осложненных потенциальными взрывами газов.
Научная новизна работы состоитв следующем:
установлено, что зависимость удельного расхода комбинированного огнетушащего состава от интенсивности его подачи характеризуется наличием минимума 1^,=0,013^0,015 кг м"3с"', при котором максимальный эффект тушения достигается минимальным количеством подаваемого в объем состава;
предложена математическая модель струйного аппарата, на базе которой разработана методика расчета газожидкостного эжектора, базирующаяся на разности давлений эжектируемого газа и эжектируемой жидкости на входе и выходе из эжектора;
определены наиболее эффективные и экономичные рецептуры комбинированного огнетушащего состава, в котором максимальная синергетическая эффективность достигается при содержании составе 95-98%(ой) азота или диоксида углерода и 2-5% хладона C2F4Br2.
Научная новизна работы подтверждена выдачей автору 5 патентов на изобретения и полезную модель.
Практическое значение работы сводится к разработке:
эффективных комбинированных огнетушащих составов на основе гомогенных и гетерогенных ингибиторов горения, применение которых для флегматизации взрывоопасной среды при ликвидации пламенного горения позволяет снизить количество применяемого в составе хладона в 3 раза, по сравнению с тушением в чистом виде;
эжекторной установки для получения и подачи комбинированного огнетушащего состава и способа применения ее для флегматизации газовых сред и ингибирования пламенного горения, обеспечивающих безопасное ведение горноспасательных работ;
- руководства по применению комбинированных огнетушагцих составов
при тушении подземных пожаров в угольных шахтах.
Личный вклад автора:
в установлении синергетического эффекта комбинированных составов при флегматизации сложных газовоздушных сред в подземных условиях угольных шахт;
в разработке приближенной математической модели процесса пожаротушения, описывающей количественную связь времени тушения, интенсивности подачи флегматизируюгцего состава в очаг пожара и его удельного расхода;
в обосновании, разработке и внедрении способа и средств, тактико-технических приемов предупреждения взрывов и тушения пламенного горения в шахтах;
в разработке нормативных документов по применению комбинированных составов при ликвидации пожаров;
в обучении личного состава подразделений ВГСЧ при внедрении результатов работы и ликвидации пожаров на шахтах Кузбасса.
Реализация выводов и рекомендаций работы:
Основные научные результаты и рекомендации исследований автора реализованы на семи шахтах Кузбасса. Практические рекомендации диссертационной работы включены во «Временное руководство по применению комбинированных огнетушагцих составов для ликвидации подземных пожаров в угольных шахтах».
Апробация работы
Основные научные положения и практические выводы докладывались на научно-техническом совете Кузнецкого горного округа Горгортехнадзора (1996г., Кемерово), на технических советах НОВГСО, ПОВГСО, КОВГСО, производственных объединений «Южкузбассуголь», «Прокопьевскуголь», «Се-верокузбассуголь» (1995-2002 гг.), на ученом Совете РосНИИГД (2003г, Кемерово), Сибирского отделения Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности (2004г.).
Публикации
Основное содержание диссертационной работы изложено в семи научных трудах, пяти авторских свидетельствах на изобретение и свидетельстве на полезную модель Российской Федерации.
Объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 27 рисунков, 13 таблиц, список литературы из 64 наименований.
