Способ локализации взрыва газов при тушении подземных пожаров в тупиковых горных выработках Советский патент 1986 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к технике безопасности в горном деле и может быть использовано при тушении подземных пожаров в тупиковых вьфаботках шахт, опасных по газу и пыли. Цель изобретения - повышение эффективности локализации взрывной волны. Способ локализации взрыва метано воздушной смеси пеной заключается в следующем. При взрыве метановоздушной смеси протекает интенсивная химическая реакция горения, в результате которой вьщеляется определенное количество энергии, пропорциональное плот ности и объему взрывчатой смеси, а также удельной теплоте взрыва,, При этом происходит повышение давления в забое выработки, вследствие чего начинается ускоренное движение фрон та пламени. Перед фронтом пламени возникает скачок уплотнений, формирующийся в ударную волну и обусловленный трением потока о стенки выра ботки, а также автотурбуленцией пла мени. Однако в результате взаимодейст вия газообразных продуктов взрыва воздушно-механической пеной происходи интенсивный тепломассообмен между ука занными средами, в результате чего резко возрастают энергозатраты, что приводит к уменьшению скорости формирующейся ударной волны. Импульс волны поглощается пеной за счет рабо ты вязких сил и трения пенных слоев перестройки структуры пенного каркаса, а также передаче пенной системе определенного количества движения. Экспериментальные исследования, проведенные во взрывной штольне, показали, что при взаимодействии про дуктов взрыва с пенной средой, в последней можно вьщелить три зоны: первую - зону испарения, вторую упругого сжатия, третью - замедленного вязкопластического течения. В первой зоне происходит полное разрушение и испарение ячеек пенного кар каса. При этом установлено, что дли на испарившейся пенной пробки при кратности пены 100-500 составляет 15 - 30 м в зависимости от объема загазированного участка. Во второй зоне начинают проявляться структурн и динамические свойства двухфазной среды, в результате чего формирующа яся ударная волна трансформируется 41 в волну сжатия. Величина сжатия пенной системы вследствие поршневого действия газообразных продуктов взрыва определяется параметрами взрыва газовоздушиой среды и кратностью пены. Пенная система сжимается до тех пор,-пока давление, во фронте формирующейся волны не станет равным динамическому пределу текучести пены. Этот момент определяет начало третьей зоны, в пределах которой имеет место замедленное, вязкопластическое тече- . ние пены. В момент равенства возмущающего импульса и статического предела текучести пены движение последней прекращается. Это определяет конец движения прямой волны и критическую длину пенной пробки, необходимую для локализации взрыва . После окончания действия прямой волны происходит обратное восстановление пенной системы, т.е.-ее движение в сторону, противоположную направлению действия взрыва. Это является следствием двух причин: действия упругой . энергии, накопленной пенной системой в процессе деформации, а также наличия разрежения в тупиковой части выработки. Экспериментально доказано. ° способностью накапливать упругую энергию без разрушения обладают пены кратностью 100-500, полученные на основе пенообразователей ПО-1Д, ПО-бН и Прогресс. Предлага€ мый способ локализации взрывов газов позволяет локализовать взрывную волну в стадии формирования, когда последняя не представляет собой опасности для забойного оборудования И людей, находящихся в сопряженньк выработках. П р и м е р. Пожар возник в забое тупиковой горной выработки сечением в свету 10 м и протяженностью 300 м. По вьщелению метана шахта относится к сверхкатегорийным. Время свободного горения пожара составляет 10 ч. Состав атмосферы аварийного участка на момент, предшествующий началу тушения, %: COj 0,2; CHij 2,4; 0 20,4 и СО 0,0005. Относительный прирост концентрации метана по сечению выработки дС равен 0,35. Создается реальная угроза взрыва метановоздушной смеси. Расчетным путем установлено, что взрыв метановоздушной смеси происходит через 1,5 ч. Принято решение применять воздушно-механическую пену для гашения

Изобретение относится к технике безопасности в горном деле и позволяет повысить эффективность локализации взрывной волны. Для этого опре;а;еляют кратность пены, которая должна находиться в пределе от 100 до 500.Рассчитывают по известной формуле длину Ьзаг J загазированного участка выработки. Необходимую длину пенной пробки определяют по формуле Ln(): :