Способ контроля за ходом тушения эндогенного пожара в угольной шахте Советский патент 1985 года по МПК E21F5/00 

111 Изобретение относится к горной промьшшенности и может быть исполь.зр.вано для контроля за ходом тушения подземных пожаров. Известны способы контроля за ходо тушения эндогенных пожаров, основанные на упорядоченном отборе проб индикаторных газов на входящей и исходящей вентиляционных струях действующего участка. В качестве индикаторных газов используют окись углерода и водород. При этомо состоянии эндогенного пожара судят по изменению величины отношения окиси углерода к водороду l. Недостатком этих способов является невозможность достоверного контро ля за состоянием эндогенного пожара, если он находится в стадии пламенного горения. Это связано с тем, что в связи с прогревом окружающего угля конкретными концентрации окиси углерода и водорода увеличиваются, а величина их отношения снижается до фоновой. Наиболее, близким к изобретению яв ляется способ обнаружения эндогенного пожара в угольной шахте, включающий отбор проб газа из-за изолирующей перемычки, вьщеление компонентов и измерение концентрации этилена и ацетилена. По отношению разности кон центраций этилена к разности концент раций ацетилена двух последовательно отобранных проб судят о температу ре угля |2, Недостаток известного способа относительно невысокая точность оцен ки состояния очага пожага в процессе его тушения. Это объясняется тем, что способ достоверен лишь при определении температуры угля в период ег самонагревания. Если пожар достиг пламенного горения, то концентрации этилена и ацетилена в рудничной атмосфере за пожарен но го участка оказываются одного порядка, так что величина отношения этилена к ацетилену снижается до фонового значения. Эта величина практически не изменяется и пбсле снижения температуры очага горения, что не позволяет следить за ходом его тушения. Цель изобретения - повьгаение точности оценки состояния очага пожара в процессе тушения. Поставленная цель достигается тем, что при способе контроля за х68дом тушения эндогенного пожара в угольной шахте, включающем отбор проб газа из-за изолирующей перемычки, выделение компонентов проб и измерение их концентраций, в пробе газа измеряют концентрацию метана и других предельных и непредельных углеводородов и дополнительно измеря1ют фоновую концентрацию метана и других предельных и непредельных углеводородов при отсутствии пожара в шахте, после чего определяют безразмерный коэффициент К из математического выражения СчНгп41)Р (СяНги) 1сн)(с„н,н),„1а -замеренная концентрация .метана, %; -замеренные концент.рации предельных углеводородов, %, -замеренные концент с„и)м ,рации капредельных углеводородов, %, -фоновая концентрация метана, %, ,„.г)Р -фоновые концентрации предельных углеводородов, %, -фоновые концентрации , К„н,„)ч непредельных углеводородов, %, и по значению 1( .определяют обстановку в изолированном перемычкой пожарном участке, при этом значения Ц 0,01-0,ОА соответствуют процессу горения, а при значениях К 0,9-1,2 горение отсутствует. В качестве фоновых приняты концентрации метана и других углеводородов предельного и непредельного рядов, которые имеют место в атмосфере очистного участка при нормал1зном состоянии, т.е. в отсутствие пожара. В этих условиях фоновая концентрация указанных газов, как правило, имеет небольшие флуктуации относительно некоторой средней 1зеличйны и в пределах каждого участка сугубо индивидуальна. В периоды возникновения, течения и тушения эндогенного пожара в результате сгорания или разложения одних летучих веществ и синтеза других происходит непрерьгеное изменение и перераспределение концентраций компоненто1в в газовой обстанЬвке рудничной атмосферы. Изменение концентраций высших углеводородов тесно связано с тепловыми процессами, протекающими в разогретом угольном скоплении и на стадии возникновения и тушения эндогенного пожара имеет ярко выраженную температурную зависимость.. . I На чертеже представлен график изменения коэффициента k в периоды горения и затухания, полученный в лабораторных условиях (точками показаны значения, полученные в период проверки предложенного способа в шахтных условиях по пожару № 721). Способ предназначен преимуществен но для контроля.за ходом тушения эндогеннс го пожара в угольной шахте и может быть осуществлен следукицим образом. Во время введения в работу нового очистного забоя определяется фоновое содержание метана СН4, предельных (этан, пропан, бутан) и непредельных (этилен, пропилен, бутилен) угле водородов и вычисляется сумма предел ных и непредельных углеводородов по формуле (t). В случае возникновения пожара отбор проб производят из-за перемычек, изолирующих запожаренный участок, через газоотборнйе трубки в резиновы камеры; -Анализ проб осуществляют хро матографическим методом в газоаналитической лаборатории на присутствие в них указанных предельных и непредельных углеводородов. Затем по данным анализа вычисляется величина час ного отношения замеренных концентраций предельных и непредельных углево дородов к .фоновым по формуле (1) . По результатам расчетов определяется обстановка в изолированном пожарном участке: горит, горение от- сутствуето Способ испытывался по пяти наиболее распространенным в Кузбассе маркам угля КЖ, ПК, К, СС и Т. Б табл.1 приведена смоделированная в лабораторных условиях динамика горения и остывания угля марки К. , из которой видно, что в период затухания очага пожара наблюдается резкий скачок значения указанного коэффициента до фоновой величины. В шахтных условиях предаюженный способ проверялся при ликвидации че- . тырех подземных пожаров. Во всех этих результаты проверок соответ- ствовали данным лабораторных испытаний. Так, например, во время тушения эндогенного пожара № 721, возникшего 12 января 1982 г на шахте им.Калинина ПО Прокопьевскуголь по пласту Мощному с квершлага К 1, запад, гор. +230 м, проводилось наблюдение с 15 января по 11 ноября 1982 г. с систематическим отбором и анализом проб воздуха из-за перемычек. Результаты наблюдений приведены в табл.2 (с занесением полученных данных на график). Анализ полученных данных показывает, что пламенное горение в изолированном участке 16 июня 1982 г. отсутствовало (значение коэффициента К увеличилось от 0,0403 до 0,688) . , Точ-i , ки, нанесенные на график, располагаются в достаточной близости от экс- периментальной кривой. Таблица 1

Продолжение табл.I

8

116.0048 Продолжение табл.2

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗАХОДОМ ТУШЕНИЯ ЭНДОГЕННОГО ПОЖАРА В УГОЛЬНОЙ ШАХТЕ, включающий отбор проб газа. из-за изолирующей перемычки, выдепение компонентов проб и измерение их концентраций, отличающийс я тем, что, с целью повьшгения точности оценки состояния очага пожара, в пробе газа измеряют концентрацию метана и других предельных и непредельньЪс углеводородов и дополнительно измеряют фоновую концентрацию метана и других предельных и непредельных углеводородов при отсутствии пожара в шахте, после чего определяют безразмерный коэффициент К из математического выражения К:. ( (СвИц«а)у cnH,n)J ScH)j ««гпп) )« Де ,,« -замеренная концентрация метана, %, -замеренные концентрации предельных углеводородов, %i 4с,Н,„), - замеренные концентрации непредельных углеводородов, %, -фоновая концентрация -(СН). (Л метана, %, (С«Н р фоновые концентраций . предельных углеводородов, %i Ч.)Ч фоновые концентрации непредельных углеводородов, % и по значению К определяют обстановку в изолированном перемычкой пожарном участке, при этом значения К « 0,01-0,04 соответствуют процессу горения, а при значениях К «0,9-1,2 00 горение отсутствует,