Способ локализации взрыва газов при тушении подземных пожаров Советский патент 1989 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при тушении подземных пожаров в угольных шахтахо

Цель изобретения - повышение эффективности локализации взрывной волны за счет обеспечения условий ее самогашения.

На фиг.1 показана тупиковая выработка с размещенной в ней гелеобраз- ной пенной пробкой с плавным изменением кратности} на фиг.2 - сечение

А-А на фиг.1; на фиг.З - пенная пробка с чередующимися участками различной кратности

Пенная пробка 1 выполнена из геле- образной пены переменной кратности Кратность пены меняют от большей произвольно взятой величины в начале пенной пробки 1 до меньшей произвольно взятой величины в конце пенной пробки 1. Между кровлей 2 тупиковой выработки 3 и верхней частью 4 пенной пробки 1 устраивают воздушный зазор

ю

Ј

14

5с Пенная пробка 1 может быть выполнена и с чередующимися по ее длине участками 6 и участками 7, имеющими соответственно большую и меньшую произвольно взятую кратность пеньи При этом между участками 6 и 7 формируют резкую границу 8 раздела„

Способ реализуется следующим образом.

При невозможности потушить пожар в забое тупиковой выработки 3 и угрожающем повышении концентрации газов до взрывоопасного предела в тупиковой выработке 3 возводят пенную пробку 1 из гелеобразной пены переменной кратности, При этом пределы кратности пены берут произвольно и уменьшают ее, например, от 100 в начале пенной пробки 1 до 20 в конце пенной пробки 1. Благодаря этому nnotHOCTb гелеобразной пены, а следовательно, и ее демпфирующие свойства постепенно увеличиваются с уменьшением ее кратности от передней 9 до задней 10 границ раздела. Чтобы сохранить нагнетательное проветривание забоя тупиковой выработки с помощью вентиляционного трубопровода (не показан), между кровлей 2 выра - ботки 3 и верхней частью 4 пенной пробки 1 устраивают воздушный зазор 5, через которьй осуществляют отвод пожарных газов из изолированной части 11 тупиковой выработки 3. При взрыве газов в забое тупиковой выработки 3 взрывная волна 12, подошедшая к пенной пробке 1, разделяется на две неравные частис Одна часть перемещается в воздушном зазоре 5, а другая входит в пенную пробку 1а Взрывная волна в воздушном зазоре 5, испытывая меньшее сопротивление своему движению, чем взрывная волна в пенной пробке 1, обгоняет ее. Однако лишенная подпора со стороны двигающейся с меньшей скоростью основной взрывной волны в пенной пробке 1, она быстро затухает, теряя давление и скорость. Взрывная волна в воздушном зазоре 5 теряет свою интенсивность за счет преодоления сил трения, возникающих от соприкосновения с кровлей 2 выработки 3, ча счет вовлечения в движение воздуха в воздушном зазоре 5 а также за счет отрыва и вовлечения в движение приле294

гающей к воздушному зазору Ь верхней части 4 пенной пробки 1 Испытав сильное расширение после выхода из

воздушного зазора 5 в тупиковую выработку 3, эта часть взрывной волны 12 окончательно теряет оставшийся запас кинетической энергии, а по воздушному зазору 5 в обратном направлении уходит волна разрежения, снижающая давление в воздушном зазоре 5 до атмосферного Е ижняя, основная часть взрывной волны 12 частично отражается от передней границы 9 раздела и входит в пенную пробку 1$ теряя скорость и возбуждая в ее вязкой структуре сложный комплекс ударно- волновых процессов. Распространяясь по пенной пробке 1 с переменной по

длине кратностью, взрывная волна постоянно переходит из среды ме- °е плотной в более плотную (в данном случае из среды с большей кратностью в среду с меньшей кратностью)„ Пенная пробка 1 состоит как бы из большого числа границ раздела, от каждой из которых происходит частичное отражение переднего фронта взрывной волны. В результате на границах раздела формируется серия отраженных ударных волн, которые распространяются навстречу потоку воздуха, вовлеченному в движение взрывной волной, тормозят его и взрывная волна, лишенная подпора, быстро теряет скорость и давление на своем фронте, превращаясь в волну сжатия Наряду с возбуходением серии встречных ударных волн энергия распространяющейся

по пенной пробке 1 взрывной волны рассеивается также на перемещение и упругое сжатие пенной структуры с повышением ее дисперсности. Образуется высокоплотная пенная структура

с большой суммарной площадью контакта пузырьков вязкого каркаса„ При этом воздушный зазор 5 между кровлей 2 выработки 3 и верхней частью 4 пенной пробки 1 ликвидируется,, Возрастание дисперсности и высокая скорость

движения взрывной волны влекут за собой резкое повышение величины динамического предела текучести гелеобразной пеньк Гелеобразная пена снижается до тех пор, пока давление на фронте взрывной волны не сравнивается с динамическим пределом текучести, после чего начинается замедленное, вязкспластическое течение гелеобразной пены с реологическими параметрами, определяемыми скоростью сдвига ячеек вязкого каркаса В этой части пенной пробки 1 диссипация энергии взрывной волны происходит в основном за счет работы вязких сил и внутреннего трения пенных слоев В момент равенства возмущающего импульса со стороны взрывной волны и статического предела текучести пены движение последней прекращается, характеризуя окончательное гашение взрывной волны В момент окончания действия взрывной волны происходит обратное восстановление гелеобразной пены, т0е0 ее движение в сторону, противоположную направлению действия взрывной волныо Это движение является следствием действия упругой энергии, накопленной пенной системой в процессе ее деформирования о В случае использования гелеобразной пенной пробки 1 с чередующимися по ее длине участками 6 и 7 различной кратности ее формируют таким образом, чтобы обеспечить наиболее резкую границу 8 раздела между участками 6 и 7„ В этом случае при распространении взрывной волны по пенной пробке 1, в которой участки 6 с большей величиной кратности чередуются по длине пенной пробки 1 с участками 7 с меньшей величиною кратности, наблюдается та же картина частичного отражения переднего фронта взрывной волны при переходе ее из участка 6 в участок (т.е. при переходе переднего фронта взрывной волны из среды с меньшей плотностью в среду с большей плотностью), Кроме того, при переходе переднего фронта взрывной волны из участка 7 в участок 6 образуется волна разрежения, распространяющая в противоположном направлении и снижающая давление в потоке воздуха, увлекаемом взрывной волной Таким образом,

0

5

0

взрывная волна, распространяющаяся по пенной пробке 1 с чередующимися по ее длине участками 6 и 7, генерирует серию встречных ударных волн, в промежутках между которыми находится волна разрежения о В результате на взрывную волну действуют два дополняющих друг друга типа воздействия: встречная ударная волна тормозит увлекаемый взрывной волной поток воздуха и снижает его скорость, а распространяющаяся следом волна разрежения снижает давление в этом потоке воздуха. Такое периодическое гасящее воздействие на распространяющуюся по пенной пробке 1 взрывную волну в сочетании с потерей ее интенсивности на перемещение и упругое сжатие пенной структуры, а также на , преодоление внутреннего трения пенных слоев значительно повышает эффективность локализующего действия пенной пробки 1 о

Формула изобретения

Способ локализации взрыва газов при тушении подземных пожаров, включающий заполнение горной выработки воздушно-механической пеной с образованием пенной пробки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности локализации взрывной волны за счет улучшения условий ее самогашения, пенную пробку образуют гелеобразной пеной с переменной кратностью по длине пенной пробки, при этом кратность пены изменяют плавно от большей величины кратности пены со стороны очага пожара к ее меньшей величине или дискретными чередующимися полосами пены большей и меньшей кратности, при этом между кровлей выработки и верхней 5 поверхностью пенной пробки формируют воздушный зазор,

5

0

5

0

h

г ч 5 ю

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет повысить эффективность локализации взрывной волны (ВВ) за счет обеспечения условий ее самогашения. Для этого при угрожающем повышении концентрации газов до взрывоопасного предела в тупиковой выработке (ТВ) возводят пенную пробку из гелеобразной пены с переменной кратностью по длине пенной пробки. Кратность пены изменяют плавно от большей величины кратности пены со стороны очага пожара к ее меньшей величине или дискретными чередующимися полосами пены большей и меньшей кратности. Между кровлей ТВ и верхней поверхностью пенной пробки формируют воздушный зазор. Через него осуществляют отвод пожарных газов из изолированной части ТВ. Распространяющаяся по пенной пробке с чередующимися по ее длине участками различной кратности ВВ генерирует серию встречных ударных волн, в промежутках между которыми находится волна разрежения. Встречная ударная волна тормозит увлекаемый поток воздуха и снижает его скорость. Распространяющаяся следом волна разрежения снижает давление в этом потоке воздуха. 3 ил.

I

12

A-A

I, v «

« :eo .

.««

/. « 0

/« «e

.. .-«

0

. ч;/-ч

V.- .:-

go с oo

ЙУ. 2

72

/

. / /4

Фие.З

8 V