Способ определения тепловой депрессии экзогенного подземного пожара Советский патент 1985 года по МПК E21F5/00 

1 Изобретение относится к способам опре лбления тепловой депрессии при рудничных пожарах и может быть использовано в горнодобывающей промьп ленности. В практике ликвидации подземных пожаров вопросы управления вентиляцией имеют большое значение. Они на правлены .на обеспечение безопасного вывода людей, застигнутых в шахте аварией, и успешной ликвидации ее. На выбор того или иного ава рийного вентиляционного режима существенное влияние оказывает тепловая депрессия пожара, противодействие которой может привести к опрокидыванию вентиляционной струи загазираванию горных выработок продуктами горения или осложнить ликви дацию подземного пожара, Известен способ определения тепловой депрессии при пожарах в шахтах, заключающийся в том, что определяется температура пород (или вентиляционной струи) в выработке до возникновения в ней пожара -t, находится вертикальная высота выработки Z , определяется среднеинтегральная температура вентиляционной струи за очагом пожара -t затем величина тепловой депрессии b расчетным путем определяется по фор муле А.Ф.Воропаева Ь ::f, . СЯ 273.t. Для .определения среднеинтегральной температуры выработка делится на отрезки, чтобы в каждом из них можно было кривую изменения температуры за очагом пожара аппроксимировать прямой линией. Для каждого такого отрезка рассчитывается вели чина тепловой депрессии, а общая ее величина представляется в виде суммы всех составляющих. путем ряда преобразований из уравнения (1) получают формулу для подсчета тепловой депрессии в верт кальной выработке Ь,и;5Е L-T, V - длина отрезка, на кот рые разделяется вьфаб ка, М-, m - количество отрезков разбиения выработки; 9 температуры пород и струи по шкале Кельвина. Затем рассчитываются значения тепловой депрессии пожара для вертикальной выработки площадью сечения 10 м при скорости )уи воздуха 3 м/с и наносятся на график. При этом расчет величины тепловой депрессии пожара для произвольных выработок осуществляется по формуле In., Ч где Ку, KS ci kt поправочные коэффициенты, учитывающие фактические значения скорости движения вентиляционной струи, сечения выработки, угла наклона и температуры воздуха в параллельных выработках. Коэффициенты выбираются из графиков til. Однако при этом способе определения тепловой депрессии пожара используется максимальное значение температуры очага пожара. Кроме того, он дает значительную погрешность при определении величины тепловой депрессии за счет аппроксимации температурной кривой за очагом горения. Следствием этого является то, что способ может быть использован для выбора аварийного режима проветривания при составлении планов ликвидации аварий и является неприемлемым для оперативного управления вентиляцией в ходе ликвидации подземных пожаров. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения тепловой депрессии экзогенного подземного пожара Сз, согласно которому определяют температуру очага пожара в горной выработке и в поступающей в нее вентиляционной струе, а затем по этим данным определяют тепловую депрессию по формуле L.lrVF Н- Ь)1 Z - вертикальная высота выработки. Mi температура пара (воздуха) в вьфаботке до воз3пикновення в ней пожара, Ci Ц - максимальная температура пожарных газов в очаге горения, °С, & - количество воздуха, проходящего через горящую выработку, кг/ч; Ср - теплоемкость воздуха-, ккал/(кг-°С)-, с - коэффициент теплоотдачи, ккал/(м2-ч-°С); Р - периметр выработки, м; L - длина выработки, м. Значение средней интегральной температуры за очагом пожара рассчи тывают по формуле г . / dPl ..PL рч) Однако согласно известному спосо при определении тепловой депрессии пожара берется максимальное значение температуры очага. Кроме того, величина коэффициента теплоотдачи d определяется с помощью эмпирической зависимости, полученной при обработ ке результатов экспериментальных ис следований, и не отражает конкретных условий-формирования температурного поля за очагом пожара. Она получена для скоростей воздушного потока 0,5-5,0 м/с и не может ис пользоваться для других значений скорости воздуха. Известный способ не учитывает части тепловой депрессии, которая формируется перед оча гом пожара. Учитывая то, что температура очага пожара соответствует максимально возможному значению ее при данной скорости воздуха, тепловая депрессия, определяемая по формуле (Д), также отражает максимально возможное значение. Известный спос определения тепловой депрессии при лем при расчете аварийных вентиляционных режимов на стадии составле ния планов ликвидации аварий, что осуществляется заблаговременно, и не дает возможности прогнозировать фактическое развитие пожара в ходе его ликвидации. Использование известных способо в практике ликвидации подземных по жаров может привести к ошибочному бору аварийного вентиляционногб ре 94 има и тем самым осложнить ликвидаию авар1Ш. Цель изобретения - повьшгение очности определения тепловой депресии. Поставленная цель достигается ем,.что при способе определения епловой депрессии экзогенного подемного пожара, заключающемся в пределении температуры очага пожаа и температуры воздуха в горной труе выработки до возникновения в ней ожара, дополнительно измеряют темперауру газовоздущного потока перед очагом ожара в зоне догорания и расстояние от точки замера этой температуры до начала аварийной выработки, определяют температуру воздуха за очагом пожара в зоне предварительного нагрева и расстояние от точки замера этой температуры до конца выработки, при этом тепловую депрессию определяют по формуле () l-exp(-KtO ,25z l-exp{-Kt) , где величина тепловой депрессии, мм вод.ст.; Z - вертикальная высота выработки, м; L - длина горной вьфаботки, м; to температура воздуха в вьфаботке до возникновения в ней пожара, °С, оц- температура очага пожара,°С а величины К и К определяют из соотношений VliК Т ИпЧгЧ где i, - температура, измеренная в исходящей из очага пожара, струе, , L - расстояние от очага пожара до места замера температуры i , м-, t - температура, измеренная перед очагом пожара. С; 5 Li2 - расстояние от очага пожара до места.замера температуры 2 мНа фиг. 1 показана схема аварий ной горной выработки и график распределения температурного поля-, на фиг. 2 - то же, при ведении работ по тушению пожара. Горную выработку длиной L , в которой определяется тепловая депрессия, разбивают на несколько ча тей (фиг. 1), при этом пункты 1и места измерения температуры воздуха, пункт 3 - место возникновения пожара. Каждой части вьфаботки соо ветствует свой профиль температур Длины частей выработки Lj , L, и измеряются. Длина Ц определяется формуле расчетным путем

(7)

4 V,c-L, ,

де Vn - скорость движения очага

пожара, м/ч;

i - время развития пожара, ч. Величина V определяется по форулам.

Длина части выработки L расчитывается по формуле

l,, L-( . Св)

В пунктах 1 и 2 пожарной выработки производят измерение температур i и 2 I причем значение температуры 2 измеряется со стороны свежей струи, а i - со стороны исходящей. Выбор мест для определения температ.ур i и i осуществляется таким образом, чтобы эти температуры бьши не ниже 40°С.

Фактическое значение температуры очага определяется следующим образом.,

Определяют температуру воздуха te и концентрацию кислорода С в вентиляционной струе, поступающей в пожарную вьфаботку, концентрацию кислорода С в струе, исходящей из очага пожара, затем температура очага рассчитывается по формуле

(с7с.. СЭ) Характер изменения температурного поля перед очагом пожара по данным исследований представляет собой зеркальное отражение поля за очагом пожара.

Это имеет важное значение для определения фактического значения

ния величины тепловой депрессии с

помощью предлагаемого способа достигается за счет того, что определяется фактическое значение температуры очага пожара в выработке на момент

определения тепловой депрессии, а

не максимально возможное значение eej учитывается формирование тепловой депрессии в выработке перед очагом пожара уточняется характер распределения температур в выработке, поскольку определяются фактические значения температуры в очаге пожара и в двух пунктах пожарной выра-. ботки, тогда как при известном способе характер изменения температуры за очагом пожара определяется на основе использования коэффициента конвективной теплоотдачи, полученного путем моделирования пожаров и

являющегося среднестатической величиной с тем или иным отклонением от фактических значений в реальных горных выработках. .

Предлагаемый способ определения

тепловой депрессии пожара может

:иметь и другие варианты осуществления.

Так, при ведении работ по активному тушению пожара, осуществляемому, как правило, со стороны свежей струи, часть выраб.отки охлаждается, и температурное поле в ней имеет вид, изображенньй на фиг. 2. . Величина 21 этом случае может

определяться двумя способами: либо путем прямых измерений в зоне высших температур с помощью специальных приборов и приспособлений, либо 9 величины тепловой Д-прессии пожара, так как часть ее формируется перед очагом горения. Затем определяют тепловую депрес- сию по формуле. Приведенная формула для определения тепловой депрессии основывает ся на установленном экспериментальным путем законе изменения температуры в пожарной выработке и включает исходные данные, определяемые эмпирическим путем В частности, расстояние { 2 между пунктом возникновения пожара и местом замера температуры определяется на основе эмпирической Связи между скоростью движения очага пожара V и скоростью воздуха в выработке. Повышение достоверности определе7 . расчетным путем. В обоих случаях определение тепловой депрессии прои водится описаннь1м. способом, однако во втором случае дополнительно определяется величина t по формуле () z , . ы () S Исходные данные, входящие в формулу (10), определяются указанным образом. П р им е р. На шахте им.Гаевого ПО Артемуголь в лаве участка № 42 возник пожар. Для того, чтобы продукты горения не попали в другие вьфаботки и не загазировали их, возникла необходимость реверсироват вентиляционную струю. . Учитывая противодействие теплово депрессии пожара, встал вопрос об определении ее величины в лаве. Исходные данные: вертикальная высота выработки 2 120 м; угол наклона oi 60 сечение 5 1,8м Данные, полученные в результате разведки ВГСЧ, следующие: концентра ция кислорода на исходящей С 13,2%, температура поступающего в лаву воздуха fco 25 °С; концен-гра ция кислорода в поступающей Со 20,5%-, расстояние L4 10 м; температура i 45°С; расход возду ха в лаве G 10 м /мин-, paccтoяriи Lj 10 м; LS 5 М-, температура t2 . . Длина лавы равна - -141 м Фактическое значение температур в очаге горения определяют по форм ле (9) io4 . 98 Определяют скорость движения очага пожара по формуле I ) о.ош 0,005-д где V - скорость движения газовоздушного потока. Значение V 5,5 м/мин 0,09 м/с. Тогда УП 8,1 м/ч. После возникновения пожара, проведения разведки и перехода к активному тушению прошло 2 ч. За это время очаг пожара прошел расстояние K,2 Тогда расстояние Lj 6,2 м. Расстояние 1. 110 м. Рассчитывают соотношения К и К,: ,К 0,009, К 0,12. Затем с использованием полученных данных определяем величину тепловой депрессии пожара Ь 91,5 мм вод.ст, Величина тепловой депрессии на случай возникновения пожара в лаве, заложенная в план ликвидации аварии в соответствии с известным способом на этой шахте составляет 117 мм вод.ст. Относительная погрз жность определения тепловой депрессии по предлагаемому способу по сравнению с известным составляет 28%. Повьшгение достоверности определения тепловой депрессии пожара позволяет повысить надежность правильного выбора аварийного вентиляционного режима и, соответственно, обеспечить болыпую безопасность и эффективность ведения горноспасательных работ.ч

L,m.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ДЕПРЕССИИ ЭКЗОГЕННОГО ПОДЗЕМНОГО ПОЖАРА, заключающийся в определении температуры очага пожара и температуры воздуха в горной струе выработки до возникновения в ней пожара, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения тепловой депрессии, дополнительно измеряют температуру газовоздушного потока перед очагом пожара в зоне догорания и расстояние от точки замера этой температуры до начала аварийной вьфаботки, определяют температуру воздуха за очагом пожара в зоне предварительного нагрева и расстояние от точки замера зтой температуры до конца вьфаботки, при этом тепловую депрессию определяют по формуле ft -t ) JVOM D-exK-KL| I KL -f.asz . t- им j ,lSi .,-.). ()S где 1 величийа тепловой депрессии. мм вод.от.; Z вертикальная высота выработки, м; L - длина горной вьфаботки, м; i - температура воздуха, в выработке до возникновения в ней пожара, С; ц - температура очага поясара.С а величины fc, и к определяют из соотношений (т -f ()S Aw% 4 Vev-Ч/ где -t - температура, измеренная в исходящей из очага пожара струе, «с; расстояние от очага пожара до места замера температуры , ., MI 2 - температура, измеренная перед очагом пожара, С, Lj - расстояние от очага пожара до места замера теьтературы ij , м.