Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для борьбы с подземными пожарами.
Известен способ подавления очагов подземных пожаров, включающий подачу инертного газа в выработанное пространство [1]
Недостатком способа является низкая эффективность охлаждения очага из-за рассеивания тепла в выработанном пространстве.
Наиболее близким техническим решением является способ подавления очагов подземных пожаров, включающий применение жидкого инертного газа, его газификацию, подачу в выработанное пространство и откачку прошедших через очаг продуктов [2]
Недостатком данного способа является высокая стоимость работ из-за необходимости применения дополнительных источников энергии для газификации жидкого инертного газа и низкая эффективность подавления очагов вследствии небольшой производительности по инертному газу при использовании тепла атмосферного воздуха.
Целью изобретения является повышение эффективности и снижение затрат на подавление очагов подземных пожаров.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу подавления очагов подземных пожаров, включающему применение жидкого инертного газа, его газификацию, подачу в выработанное пространство и откачку прошедших через очаг продуктов, откачиваемые продукты перемешивают с жидким инертным газом, а образующуюся смесь направляют в зону очага пожара. Соотношение смешиваемых жидкого инертного газа и откачиваемых продуктов регулируют по формуле
причем Tг≅ T≅ Tе, где Gг расход жидкого инертного газа, кг/с; Gп расход откачиваемых продуктов, кг/с; Tп температура откачиваемых продуктов, К; Tг температура жидкого инертного газа, К; T температура образуемой смеси, К; Tе
естественная температура горных пород, К; Qиг теплота испарения жидкого инертного газа, Дж/кг; Cп теплоемкость откачиваемых продуктов, Дж/(кг•К); Cг теплоемкость инертного газа, Дж/(кг•К).
Другим отличием является то, что измеряют концентрацию кислорода в откачиваемых продуктах и инертном газе, а соотношение смешиваемых компонентов устанавливают по формуле
где ρп плотность откачиваемых продуктов, кг/м3; ρг плотность инертного газа, кг/м3; Cкг концентрация кислорода в инертном газе; Cкп концентрация кислорода в откачиваемых продуктах; Sс концентрация кислорода, предотвращающая взрыв горючих газов и процесс горения в очаге.
Откачиваемые из очага продукты можно подогревать, разбрызгивать в них жидкость, вводить пар или твердые частицы антипирогена и (или) хладагента.
Прошедшие через очаг продукты имеют повышенную температуру, поэтому целесообразно использовать их для газификации жидкого инертного газа. Учитывая, что в прошедшем через очаг газе содержание кислорода понижено, имеет смысл смешивать откачиваемые продукты непосредственно с жидким газом. При этом практически ликвидируются потери тепла, неизбежные в случае передачи тепла через стенку. Реализация этого способа позволит отказаться от дорогостоящих источников тепла и повысить производительность получения хладагента, так как объем подаваемого газа существенно увеличивается за счет добавления откачиваемых продуктов.
Для газификации жидкого инертного газа продуктами, откачиваемыми из очага пожара, должно соблюдаться соотношение
Gгcг(T-T г )+ GгQпг= Gпcп (Tп-T)(1)
где Gг расход жидкого инертного газа, кг/с; Gп расход откачиваемых продуктов, кг/с; Tп температура откачиваемых продуктов, К; Tг температура жидкого инертного газа, К; T температура образуемой смеси, К; Qнг теплота испарения жидкого инертного газа, Дж/кг; cп теплоемкость откачиваемых продуктов, Дж/(кг•К); cг теплоемкость инертного газа, Дж/(кг•К).
Преобразуя уравнение (1), получаем выражение, позволяющее определить соотношение смешиваемых компонентов для испарения жидкого инертного газа
Для снижения температуры очага пожара и прогретого выработанного пространства температура подаваемой смеси должна быть не выше естественной температуры горных пород на глубине расположения очага, а для испарения жидкого газа температура смеси должна быть выше температуры используемого жидкого инертного газа. Поэтому следует соблюдать условие
Tг ≅T≅ Tе(3)
где Tе естественная температура горных пород, К.
Для получения инертной газовой смеси может быть использован и другой подход. В этом случае определяющей становится концентрации кислорода в смеси. Уравнение, описывающее концентрацию кислорода в смеси в зависимости от содержания его в исходных компонентах, имеет вид
где Cкп концентрация кислорода в откачиваемых продуктах; Cкг концентрация кислорода в инертном газе; Cс -концентрация кислорода в получаемой смеси; ρп плотность откачиваемых продуктов, кг/м3; ρг плотность инертного газа, кг/м3;
Используя уравнение (4), получаем формулу, позволяющую определить соотношение используемых компонентов в зависимости от требуемой в смеси концентрации кислорода
Для повышения безопасности работ необходимо, чтобы концентрации кислорода в образуемой смеси предотвращала взрыв горючих газов и процесс горения в очаге.
С целью повышения эффективности подавления очагов пожаров целесообразно вводить в откачиваемые продукты жидкость, пар или твердые частицы. Так, жидкость позволит получать дополнительное количество инертного газа. Аналогично действие пара и твердых частиц. Кроме того, жидкость, пар и твердые частицы могут обладать антипирогенным и хладагентным действием, что повысит эффективность предупреждения и тушения подземных пожаров. Подогрев откачиваемых продуктов позволит увеличить объем получаемого инертного газа.
Способ реализуется следующим образом.
При обнаружении самовозгорания полезного ископаемого или очага пожара в выработанном пространстве в область очага бурят скважины для подачи хладагента и откачки прошедших через очаг пожара продуктов. Откачка продуктов, прошедших через очаг, позволит предотвратить вынос тепла в окружающее очаг скопление полезных ископаемых. Откачиваемые продукты перемешивают с жидким инертным газом, что приводит к его газификации. Соотношение компонентов устанавливают по формуле (2) или (5). Для повышения эффективности подавления очагов подземных пожаров откачиваемые продукты нагревают или дополнительно распыляют в них жидкость, пар или твердые частицы, а затем смешивают с жидким инертным газом и образующуюся смесь подают в очаг. Попадающая в очаг смесь нагревается, снижая его температуру. Затем происходит откачка прошедших очаг продуктов и повторное смешивание с жидким инертным газом.
Применение предложенного способа позволит повысить эффективность подавления очагов подземных пожаров за счет увеличения объемов подаваемой инертной смеси и снизить расход средств и времени на борьбу с пожарами за счет утилизации тепла очагов.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ БОРЬБЫ С ПОДЗЕМНЫМИ ПОЖАРАМИ | 1994 |
|
RU2082885C1 |
СПОСОБ БОРЬБЫ С ПОЖАРАМИ | 1994 |
|
RU2092203C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ПОЖАРОВ | 1994 |
|
RU2069764C1 |
СПОСОБ БОРЬБЫ С ПОДЗЕМНЫМИ ПОЖАРАМИ В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ | 1991 |
|
RU2015344C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИНЕРТНОЙ ПЕНЫ В ШАХТЕ | 1992 |
|
RU2027019C1 |
СПОСОБ ТУШЕНИЯ ОЧАГОВ ПОДЗЕМНЫХ ПОЖАРОВ | 1992 |
|
RU2044889C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНЕРТНОЙ ПЕНЫ | 1992 |
|
RU2042365C1 |
СПОСОБ ТУШЕНИЯ ПОЖАРА В ГОРНОЙ ВЫРАБОТКЕ | 1992 |
|
RU2043507C1 |
СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ ПЕННОЙ ОГНЕТУШАЩЕЙ АЭРОЗОЛИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1992 |
|
RU2061877C1 |
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ И ЛОКАЦИИ ОЧАГОВ ПОДЗЕМНЫХ ПОЖАРОВ | 1991 |
|
RU2011845C1 |
Использование: изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для борьбы с подземными пожарами и направлено на повышение эффективности и снижение затрат на подавление очагов подземных пожаров. Сущность изобретения: откачиваемые из выработанного пространства продукты перемешивают с жидким инертным газом в определенном соотношении и образующуюся смесь направляют в зону очага пожара. В откачиваемые продукты дополнительно вводят жидкость, пар, твердые частицы или подогревают их. При использовании изобретения повышается эффективность подавления очагов подземных пожаров, снижается расход средств и времени на борьбу с пожарами. 6 з.п. ф-лы.
причем Tг ≅ T ≅ Tе,
где Gг расход жидкого инертного газа, кг/с;
Gп расход откачиваемых продуктов, кг/с;
Tп температура откачиваемых продуктов, К;
Tг температура жидкого инертного газа, К;
T температура образуемой смеси, К;
Tе температура (естественная) горных пород, К;
Qи г теплота испарения жидкого инертного газа, Дж/кг;
Cп теплоемкость откачиваемых продуктов, Дж/кг•К;
Cг теплоемкость инертного газа, Дж/кг•К.
где Gп расход откачиваемых продуктов, кг/с;
Gг расход жидкого инертного газа, кг/с;
ρп плотность откачиваемых продуктов, кг/м3;
ρг плотность инертного газа, кг/м3;
Cк г концентрация кислорода в инертном газе;
Cк п концентрация кислорода в откачиваемых продуктах;
Cс концентрация кислорода, предотвращающая взрыв горючих газов и процесс горения в очаге.
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Устройство для профилактики и тушения подземных пожаров | 1988 |
|
SU1585537A1 |
Выбрасывающий ячеистый аппарат для рядовых сеялок | 1922 |
|
SU21A1 |
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
Способ тушения очагов подземных пожаров | 1989 |
|
SU1701937A1 |
Выбрасывающий ячеистый аппарат для рядовых сеялок | 1922 |
|
SU21A1 |
Авторы
Даты
1997-07-27—Публикация
1994-05-04—Подача