1. Расчет режима подачи огнегасительных средств к очагу экзогенного пожара
1.1 Углекислый газ как средство пожаротушения
Углекислый газ обладает флегматизирующим действием на процесс горения. Область применения при тушении пожаров связана с рядом его свойств. Углекислый газ имеет плотность 1,52, в связи с чем он слабо перемешивается с газами пожарного участка и не перемещается по восстающим выработкам. Выпуск его может осуществляться и со стороны исходящей струи при восходящем порядке проветривания при перепаде высот более 20 м между штреками лавы. При его выпуске в пожарные участки критический предел взрываемости метановоздушных смесей по кислороду увеличивается. Выпускаемый в пожарные участки углекислый газ в значительной степени поглощается углем, породами и шахтными водами. Выпуск углекислого газа можно осуществлять как непосредственно в вентиляционный поток, так и по трубопроводу, проложенному в район пожара. При этом его концентрация в верхней части выработки должна быть не менее 34 для лучшего пожаротушащего эффекта. При заполнении пожарных участков должно быть учтено местоположение всех прилегающих выработок и наличие аэродинамической связи с другими участками.
1.2 Методика расчета параметров выпуска углекислого газа
Расчетом предусматривается возможность поочередного или одновременного выпуска углекислого газа со стороны поступающей или исходящей струи пожарного участка.
Исходные данные для расчета:
1) длина откаточной выработки, заполняемой углекислым газом, от перемычки до очага пожара м;
2) площадь сечения откаточной выработки , м2;
3) длина вентиляционной выработки, заполняемой углекислым газом, от перемычки до очага пожара , м;
4) площадь сечения вентиляционной выработки , м2;
5) мощность пласта , м;
6) длина лавы , м;
7) площадь поперечного сечения лавы , м2;
8) интенсивность поступления воздуха через изолируемый участок перед началом выпуска СО2 , м3/с;
9) среднее содержание метана в выработках участка до изоляции , ;
10) количество воздуха, поступавшее на участок в нормальном режиме , м3/с;
11) объем газа при выпуске из одного баллона с СО2 , м3.
Расчет производится в следующем порядке.
Для выпуска со стороны откаточного горизонта.
1. Определяется интенсивность выпуска СО2:
при м3/с по формуле
, (1)
где - суммарная длина всех выработок участка между перемычками на откаточном и вентиляционном штреках; ; - максимальное из сечений , , ;
при м3/с по формуле
,(2)
где , - объем выработок лавы до очага пожара со стороны откаточного штрека, м3; .
2. Определяется возможная концентрация газа в атмосфере участка после изоляции
.(3)
Если полученная по формуле(3) величина меньше взрывоопасной концентрации ( < 5 %), то далее расчет производится с пункта 5 по формуле (6).
3. Определяется объем выработок участка с прилегающей зоной обрушения
. (4)
4. Определяется время загазирования участка до взрывоопасной концентрации метана
.(5)
5. Находится время заполнения выработок углекислым газом со стороны откаточного штрека
, (6)
где - коэффициент, учитывающий падение скорости воздушного потока по длине выработки, при = 0,5-2 м = 0,83-0,65.
Полученная величина Т должна быть меньше времени образования на участке взрывчатой концентрации горючих газов, определенного по формуле (5). Если , то время заполнения выработок углекислым газом принимается равным времени загазирования участка (). Интенсивность выпускав этом случае определяется обратным путем исходя из формулы (6).
6. Определяется необходимое число 40-литровых баллонов с углекислым газом
. (7)
Для 40-литрового баллона принимается = 10 м3.
7. Определяется необходимое число углекислотных коллекторов
. (8)
Для 40-литрового баллона принимается = 0,14 м3/с.
Для выпуска со стороны вентиляционного горизонта.
1. Определяется интенсивность выпуска СО2:
при м3/с по формуле
; (9)
при м3/с по формуле
, (10)
где , - объем выработок лавы после очага пожара со стороны вентиляционного штрека, м3; .
2. Находится время заполнения выработок углекислым газом вентиляционного штрека
. (11)
Полученная величина ТВ должна быть меньше времени образования на участке взрывчатой концентрации горючих газов, определенного по формуле (5). Если , то время заполнения выработок углекислым газом принимается равным времени загазирования участка (). Интенсивность выпуска в этом случае определяется обратным путем исходя из формулы (11).
3. Определяется необходимое число баллонов с СО2 и коллекторов для выпуска газа соответственно по формулам (7) и (8).
4. Находится общее количество баллонов с СО2 и коллекторов.
1.3 Пример расчета параметров вьлтуска углекислого газа
Исходные данные
1. Длина откаточной выработки, заполняемой углекислым газом, от перемычки до очага пожара м.
2. Площадь сечения откаточной выработки м2.
3). Длина вентиляционной выработки, заполняемой углекислым газом, от перемычки до очага пожара , м.
4. Площадь сечения вентиляционной выработки м2.
5. Мощность пласта м.
6. Длина лавы м.
7. Площадь поперечного сечения лавы м2.
8. Интенсивность поступления воздуха через изолируемый участок перед началом выпуска СО2 м3/с.
9. Среднее содержание метана в выработках участка до изоляции .
10. Количество воздуха, поступавшее на участок в нормальном режиме м3/с.
11. Объем газа при выпуске из одного баллона с СО2 м3.
Рассчитать параметры одновременного выпуска углекислого газа со стороны откаточного и вентиляционного горизонтов для тушения пожара на сопряжении откаточного штрека и лавы. Схема участка приведена на рис.1.
Рис.1. Схема к расчету участка
Решение
Для выпуска со стороны откаточного горизонта.
1. Интенсивность выпуска СО2
м3/с,
где = 0, так как пожар возник на сопряжении лавы с откаточным штреком.
2. Возможная концентрация газа в атмосфере участка после изоляции
.
3. Объем выработок участка с прилегающей зоной обрушения
4. Время загазирования участка до взрывоопасной концентрации метана
мин.
5. Время заполнения выработок углекислым газом со стороны откаточного штрека
мин.
6. Необходимое число 40-литровых баллонов с СО2
.
Принимаются 72 40-литровых баллонов.
7. Необходимое число углекислотных коллекторов
.
Принимаются три коллектора.
Для выпуска со стороны вентиляционного горизонта.
1.Интенсивность выпуска СО2
2. Время заполнения выработок углекислым газом со стороны вентиляционного штрека
мин.
огнегасительный пожаротушение углекислый газ
Полученные величины и меньше времени t.
3. Необходимое число 40-литровых баллонов с СО2
.
Принимаются 215 40-литровых баллонов.
4. Необходимое число углекислотных коллекторов
.
Принимаются шесть коллекторов.
5. Общее количество баллонов для всего участка
.
6. Общее количество коллекторов для всего участка
.
Приложение А
Варианты заданий «Расчет параметров выпуска углекислого газа»
|
Вариант |
, м |
, м2 |
, м |
, м2 |
, м |
, м |
, м2 |
,м3/с |
, |
,м3/с |
, м3 |
|
|
1 |
70 |
15,4 |
140 |
9 |
1,1 |
110 |
4,4 |
0,5 |
0,5 |
6,5 |
10 |
|
|
2 |
55 |
12,3 |
90 |
9,6 |
0,6 |
80 |
2,4 |
0,7 |
0,5 |
7 |
10 |
|
|
3 |
50 |
9,7 |
70 |
10,2 |
0,7 |
90 |
2,8 |
0,45 |
0,5 |
6,5 |
10 |
|
|
4 |
70 |
10,8 |
100 |
11,5 |
0,8 |
65 |
3,2 |
0,65 |
0,5 |
7,5 |
10 |
|
|
5 |
60 |
11,1 |
200 |
9,8 |
0,9 |
120 |
3,6 |
0,6 |
0,5 |
5 |
10 |
|
|
6 |
40 |
14,8 |
70 |
8,5 |
1 |
145 |
4 |
0,5 |
0,5 |
6 |
10 |
|
|
7 |
65 |
10,8 |
80 |
7,8 |
1,2 |
105 |
4,8 |
0,7 |
0,5 |
7,5 |
10 |
|
|
8 |
90 |
9,3 |
120 |
8,4 |
1,3 |
80 |
5,2 |
0,85 |
0,5 |
6,5 |
10 |
|
|
9 |
85 |
11,2 |
140 |
10,5 |
1,4 |
75 |
5,6 |
0,65 |
0,5 |
6 |
10 |
|
|
10 |
100 |
12,5 |
130 |
11 |
1,5 |
110 |
6 |
0,55 |
0,5 |
6,5 |
10 |
|
|
11 |
35 |
16,7 |
100 |
10,2 |
1,6 |
145 |
6,4 |
0,5 |
0,5 |
7,5 |
10 |
|
|
12 |
70 |
14,2 |
90 |
9,4 |
1,7 |
130 |
6,8 |
0,45 |
0,5 |
7 |
10 |
|
|
13 |
45 |
11,8 |
60 |
7,7 |
1,8 |
100 |
7,2 |
0,6 |
0,5 |
6,5 |
10 |
|
|
14 |
60 |
12,2 |
60 |
8,9 |
1,9 |
95 |
7,6 |
0,3 |
0,5 |
7,5 |
10 |
|
|
15 |
90 |
10,8 |
30 |
10,1 |
2 |
85 |
8 |
0,4 |
0,5 |
7 |
10 |
|
|
16 |
65 |
9,5 |
70 |
8,2 |
1,6 |
120 |
6,4 |
0,55 |
0,5 |
6 |
10 |
|
|
17 |
70 |
12,3 |
140 |
8,8 |
0,8 |
55 |
3,2 |
0,35 |
0,5 |
7 |
10 |
|
|
18 |
55 |
15,4 |
150 |
9,7 |
1,3 |
80 |
5,2 |
0,65 |
0,5 |
6 |
10 |
|
|
19 |
75 |
13,3 |
100 |
10 |
1,7 |
90 |
6,8 |
0,6 |
0,5 |
7 |
10 |
|
|
20 |
80 |
13,8 |
90 |
8,8 |
0,6 |
70 |
2,4 |
0,45 |
0,5 |
8 |
10 |
|
|
21 |
100 |
10,5 |
130 |
9,8 |
0,9 |
110 |
3,6 |
0,75 |
0,5 |
7 |
10 |
|
|
22 |
65 |
11,7 |
80 |
8,1 |
1,2 |
135 |
4,8 |
0,6 |
0,5 |
7,5 |
10 |
|
|
23 |
40 |
14,6 |
140 |
8,0 |
1,5 |
95 |
6 |
0,4 |
0,5 |
6,5 |
10 |
|
|
24 |
50 |
12,8 |
150 |
7,6 |
0,7 |
80 |
2,8 |
0,45 |
0,5 |
6 |
10 |
|
|
25 |
85 |
10,3 |
70 |
8,8 |
1,1 |
75 |
4,4 |
0,5 |
0,5 |
7 |
10 |