Способ распознавания ранних стадий экзогенных пожаров Советский патент 1989 года по МПК E21F5/00 

1

Изобретение относится к автоматической пожарной сигнализации и может быть использовано в угольной промышленности для распознавания экзогенных пожаров в ранней стадии их развития,

Цель изобретения - повышение достоверности распознавания очага экзогенного пожара для каждой выработки.

Способ распознавания ранних стадий экзогенных пожаров включает следующие операции: замеряют скорость воздушной струи (v); поперечные размеры горной выработки и определяют площадь ее поперечного сечения (s),

затем в интервале времени развития экзогенного пожараi например, 1-6 мни с тагом одна минута вычисляют массив пороговых значений содержания СоГКсо() для распознавания очага экзогенного пожара в выработках, обо- |рудованных ленточными конвейерами, по формуле (1), а по формуле (2) - в остальных выработках:

СП

00

сд

со

65

Кса)

(

0,756

...

(О

1458596 i

К;,(П 0,.--.L/t) ;(2)

/

где (C ), Kj.g(r) - пороговое содер- жание окиси углерода в атмосфере вьЯ- работки при воспламенении резинотехнических изделий и ггри воспламенении деревянных элементов крепи соответственно 10 отн.об.ед,,

51; 0,756; 0,24; 0,91 - эмпиричес- кие коэффициенты, имеющие размернос- .%м.об.%

. °™- ад- -6,9 скг . с

ти:

кг

о,-гft

ра те

с на ть в и в

10 ра ки

Kg ин

отн. ед, соответственно;

ot - эмпирический безразмерный ког эффициент, зависящий от массовой ско- рости выгорания материала W, кг/с, и равный

i.ge-io для W 0,001 кгс/с;

1,0 10 для W 0,001 кг/с;

горючая загрузка горной выработки деревом и резинотехническими изделиями, кг/м;

20 х10 отн. об.ед./мин (0,1 ррт/мин) - в остальных, замеряют фактическое содержание окиси углерода в атмосфере контролируемой горной выработки и проверяют адекватность массива заме25 рянных значений содержания СО массиву пороговых значений с помощью статистических критериев, Ксли адекватность устанавливают, то гипотезу о

LgCt);

4(t)

возникновении очага экзогенного пожа время выгорания на единице зо ра принимают, в противном случае - . поверхности выработки, мин, отвергают, т.е, зарегистрированные

измерения содержания окиси углерода За атмосфере контролируемой выработки в этом случае являются продуктом нор- 35 мального технологического процесса, например взрывных работ.

1{ р и м е р. Процесс распознавания пожара смоделирован в выработке со следующей горно-технической характерезина, дэрево соответственно;

длина зоны горения в выработке на момент времени t, считая с момента возникновения пожара, м, дерево, резина соответственно;

Vc

t - время развития экзогенного о ристикой: угол падения 5 град.; форма сечения - арочная; длина 750 м; крепь - арочная металлическая с деревянной затяжкой;, величина горючей загрузки крепи (go) кг/м; длина

45 периметра затянутой поверхности выработки (Pj ) 9,3 м; время выгорания деревянных элементов крепи (65) 50 мин; схема проветривания - сверху вниз, В выработке установлен ленточный

50 конвейер типа КРУ-350 с резинотросо- вой. лентой типа РТЛО-1500 шириной 1,2 м. Величина горючей загрузки кон- вейерной ленты (gд) 24 кг/м, а время выгорания ленты (Тдд) 20 мин.

В момент нарастания содержания

пожара, мин;

скорость воздушной струи в выработке, м/с; 8 - поперечное сечение-горной

выработкИа м ,

Область применения зависимостей (I) и (2) ограничена ранней (начальной) стадией развития экзогенного пожара. Ранняя (начальная) стадия развития пожара характеризуется интервалом времени, считая с момента возникновения очага пожара, S преде- . лах которого величина скорости распространения фронта пламени удовлетворяет условию . Q. v (Т) , 0,7 v,p, где - предельная скорость распространения пожара по выработке, М/МИНс

55

окиси углерода со скоростью не менее 0,2 ррт/мин (10 отн,об.ед./мин) производят отсчет времени развития возможного очага экзогенного пожара в

6

Длительность времени свободного .

гразвития пожара t до начала сравнительного анализа, считая с момента

нарастания окиси углерода со скоростью не менее 0,2-К) отн.об.ед./мин в выработках с ленточными конвейерами и не менее 0,1-10 отн, об.ед./мин - в остальных, для надежного процесса

распознавания с помоиц ю статистических критериев берут не менее 5-6 мин.

После аналитического определения Kgp по формулам (1) или (2) в том же интервале времени развития экзогенного пожара, начиная с момента нарастания содержания окиси углерода со скоростью не менее О5 21 О отн.об,ед,/ /мин (О, 2ррт/мин) в выработках с ленточными конвейерами и не менее О,1

х10 отн. об.ед./мин (0,1 ррт/мин) - в остальных, замеряют фактическое содержание окиси углерода в атмосфере контролируемой горной выработки и проверяют адекватность массива замерянных значений содержания СО массиву пороговых значений с помощью статистических критериев, Ксли адекватность устанавливают, то гипотезу о

окиси углерода со скоростью не менее 0,2 ррт/мин (10 отн,об.ед./мин) производят отсчет времени развития возможного очага экзогенного пожара в

экспериментального коэффициента «t 10 при W(r) 0,00 кг/с;

3IA58596

выработке и замер содержания СО () 8л в атмосфере выработки через каждую . (О минуту. Результаты замеров занесены в табл. I.g

В том месте выработки, где произведен отбор воздуха для анализ а па содержание СО, замеряют скорость воздушной струи Vg и размеры горной выработки, по которым определяют сечение з, с 10

целью получения достоверных данных об с. ..-..

объемном расходе воздуха. Так, для5uf-S - Ьд()3

Vf 2,0 м/с и S 9,3 м предельная скорость горения конвейерной ленты .

Л .

(uo-io

при W(r) 0,001 кг/с;

(4)

пороговых значений содержания СО в атмосфере выработки

КсЛО

бот7Г

ч

(5)

1 JD 1 VUCnn/l 1 посги;р11 Г1 ,. 4,65 м/мин, а деревянных элементов15 Результаты вычислений занесли в

„„ , 1 „/„.,..табл.1 .Например,рассчитали по формулам

крепи ifcjM/MHH -., .. ч hПервоначально сделано предположе- (1) - (Ь) для момента времени i ние о возникновении очага пожара на

ленточном конвейере.К() - 0,102-6 - 0,017-36 + 1,453

Затем с интервалом 1 мин опреде- ,А53;

ляют по шесть значений:

длины зоны горения Ьд(Г) на ленточном конвейере по известным формулам:

Ь,(Г-6) - A,(6) (,A53.16of- - 1,453-160 - 0,360 м;

L,()4,(r)-16(f -К(С).|60Ь W(r.6) - ёо 1о ° ° 7,2.10- кг/с,-

ci- 1,0.

51.1,о.1оЧ7о |5-° Зб°Г.

К(Т)

м

0,102Т- 0,OI7 J + 5,453;

(I)

3; (2)

к„(-б)

массовой скорости выгорания ленты

wee)

(3)

экспериментального коэффициента «t 10 при W(r) 0,00 кг/с;

8л (О

с. ..-..

Л .

(uo-io

при W(r) 0,001 кг/с;

(4)

пороговых значений содержания СО в атмосфере выработки

5uf-S - Ьд()3

бот7Г

ч

(5)

. W(r.6) - ёо 1о ° ° 7

ci- 1,0.

51.1,о.1оЧ7

30

к„(-б)

2-9,3

0,000658 об.,58-10 отн.об.ед.

Таблица I

Пороговые значения содержания СО в атмосфере выработки при развитии

К (г + JF S т

нижнюю границы области адекватности . со - оет измеренных значений СО (Г) пороговым

Kj.(r) по известной в математическойгде Kgp(T)ppa.H .о ()гглн ®

статистике формуле:содержания СО ватмосфере выработки в

вычислили значение Kjo(r). и

I/- /,-, S грв.« j

со )гро,л ДЛЯ момента времени «

6 при N 6 и составили расчетную табл.2.

I

момент времени ч развития пожара, образующие соответственно верхнюю и нижнюю границы области адекватности пороговым значениям

F - критерий Фишера (берется по;г

таблицам, приведенным в справочниках К, (0,82 + 1,08 + 2.14 + + по математической статистике), До1я ;рассматриваемого случая табличное (критическое ) значение F ю

осТ остаточное среднеквадратичное отклонение ожидаемьк граничных значений содержания СО относительно пороговых., определяется по известным из математической статистики форму- ig ламг,

+ 4,78 + 6,58) -18,7 3,12м

10

отн, об.ед..

Т.а блица Расчетная таблица

Т

J Гк,(С) Кс

осг

N-rl- t..

1 ,

(7) 20

де N число анализируемых точек

замера, DIT, (пр:- анализе на распознавание очага пожара на

ленточном конвейере N 6); Kjp среднее значение пороговых 25 значений, определяемое по фор;у уле

К

Со

i-L

(8)

1„„

(

Результаты вычислений по формулам (б) (8) заносят в таб.а.З, Например,

Т б -Т

. 25,172

К.() ,; - 6,58 fs, 19 2,24 11,7 . 10 отн.об.ед.

гр н

К« (;6) 6,58 - Г5; 19 2,24 1,5

6

10 отн.об.ед.

Та б лица 3 Таблица граньгчных значений содержания СО при развитх-ш пожара на ленточном конвейере

значение Kjo(r). и

грв.« j

ДЛЯ момента времени «

6 и составили расчетную

I

К, (0,82 + 1,08 + 2.14 +

+ 4,78 + 6,58) -18,7 3,12м

,82 + 1,08 + 2.14

10

отн, об.ед..

Т.а блица 2 Расчетная таблица

Т

J Гк,(С) Кс

25,172

4

2j24 10 отн,об.ед.

6

10 отн.об.ед.

Продолжение табл.3

45

1,1 1,4

О 1,5

По истечении шести минут с момента начала роста содержания СО со скоростью, равной или более 0,2 я - 55 отн.об.ед,/мин, проверили из-. меренные данные (см. табл.З) на условие;

Ксо(г-)гро.„ i со(с) )Jp.«, (9)

9145

Так как тесть замеров отвечали требованиям условия (9), то был сделан вывод о возникновений очага пожара на ленточном конвейере.

Если бы даже один из шести замеров не отвечал требованиям условия (9), то было бы сделано предположение о возникновении очага пожара на деревянных элементах крепи, а первона- чальное предположение о возгорании конвейерной ленты было бы отвергнуто. Для этого случая вычисляли с интервалом 1 мин шесть значений:

длины зоны горения Lp() на дере- вянных элементах крепи по известной формуле:. ... -

(j;.) , ,.3-(J(5-br/-b (105/ 1- 105) , м

(10)

20

Верхняя и нижняя границы области

рпадекватности вычислялись по формулам

пороговых значений содержания Ы) (g.g) только значения N - 0 и

в атмосфере выработкир я з,07. Процесс вычисления бьш свеО La() 25 ден в расчетные табл. 5 и 6.

i-eOtB ТаблицаЗ

() Расчетная таблица

Результаты вычисшений были сведены в табл.4. Например, выполнили вычисления по формулам (10) и (11) для момента времени 1 мин:

Lfl() 14:3 l.M(5-H) -н (105)- - 105) 0,009 м;

.-п -4fr-:

0,0000152 об.дол.% СО 0,152

10

отн.об.ед.

Таблица Пороговые значения содержания СО в атмосфере выработки при развитии пожара на деревянных элементах крепи

1 ft ЧЧЧ-6

. к 1.633 . 10 отн.об.ед.

гп10

j ---- . 20,287 1,5 . 10 отн.об.ед.

10

Продолжение табл.4 I

(10)

20

Верхняя и нижняя границы области

Таблицаб

Таблица граничных значений содержания СО при развитии пожара на деревянных элементах крепи

В данном случае все 10 замеров содержания соответствовали условию (9), поэтому бьш сделан вывод о возникновении очага пожара на деревянных эле- ментах крепи. Если бы условию (9) удовлетворяли менее девяти из десяти замеров, то причиной роста СО в атмосфере выработки в этом случае были бы технологические помехи, например взрывные работы, заполнение транспортной цепочки разрыхленным углем и т.д.

Формула изобретен.и я

с целью повышения достоверности распознавания очага экзогенного пожара для каждой выработки, перед сравнительным анализом определяют поперечные размеры выработки и время развития экзогенного пожара, а затем определяют ожидаемые значения содержания окиси углерода по формулам: при воспламенении резинотехнических изделий в выработке

Г Р

K,.,,,...,

Cft.. ;V 8

при воспламенении деревянных элементов крепи

К

4Ct

0,91

сое)

-605

V,

эмпирические коэффициенты, имеющие размерность м об.%

адкг с

м

3

13

об.% аТ 1°™ Д со145859

Ш

кг с ответственно;

i - эмпирический безразмерный коэффициент, зависйщий от массовой скорости выгорания материала;

g - горючая загрузка горной выработки, кг/м;

- время выгорания материала на единице поверхности выработки, мин; t - время развития экзогенного

пожара, мин;

(t) - длина зоны горения в выработке на момент времени t, считая с момента возникновения пожара, м; .20

v - скорость воздушной струи в выработке, м/с;

15

Ш

20

15

S - поперечное сечение выработки,

м

индексы в и л относятся сор тг. ветственно к загрузке Выработки деревом и резинотехническими изделиями (лентой), затем статистически сравнивают массивы ожидаемых рассчитаниых н; фактических значений содержания окиси углерода и определяют наличие очага экзогенного пожара в выработке при их совпадении.

2, Способ по п,1, отличающийся тем, что время развития экзогенного пожара отсчитывают с . мента начала наростания содержания окиси углерода со скоростью не менее

Ю 212л25л ёл

О,

мин

-, а в горных выра ботках с ленточными конвейерами - не менее 0, отн.об.ед./мин.