Теоретический материал

Пожарная безопасность — состояние защищённости личности, имущества, общества и государства от пожаров. Обеспечение пожарной безопасности является одной из важнейших функций государства.

Элементами системы обеспечения пожарной безопасности (СОПБ) являются органы государственной власти, органы местного самоуправления, организации, крестьянские (фермерские) хозяйства и иные юридические лица независимо от их организационно-правовых форм и форм собственности, граждане, принимающие участие в обеспечении пожарной безопасности в соответствии с законодательством Российской Федерации.

Достижению пожарной безопасности способствуют: 

— нормативное правовое регулирование и осуществление государственных мер в области пожарной безопасности;

— создание пожарной охраны и организация её деятельности;
— разработка и осуществление мер пожарной безопасности;
— реализация прав, обязанностей и ответственности в области пожарной безопасности;

 — производство пожарно-технической продукции;

— выполнение работ и услуг в области пожарной безопасности;
— проведение противопожарной пропаганды и обучение населения мерам пожарной безопасности;  

Пожар — неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства.

Пожарная безопасность объекта — состояние объекта, характеризуемое возможностью предотвращения возникновения и развития пожара, а также воздействия на людей и имущество опасных факторов пожара. Пожарная безопасность объекта должна обеспечиваться системами предотвращения пожара и противопожарной защиты, в том числе организационно-техническими мероприятиями.

Противопожарный режим — правила поведения людей, порядок организации производства, порядок содержания помещений и территорий, обеспечивающие предупреждение нарушений требований пожарной безопасности и тушение пожаров.

Меры пожарной безопасности — действия по обеспечению пожарной безопасности, в том числе по выполнению требований пожарной безопасности.

Особенности экзогенных пожаров на горных предприятиях

Наличие внешнего теплового импульса приводит к нагреву горючего вещества, которое сопровождается выделением горючих газов или паров вследствие его испарения или разложения на жидкие и газообразные компоненты. В определенный момент внешний источник огня может вызвать вспышку или воспламенение горючего вещества.

Вспышка – это мгновенное сгорание паров жидкости или твердого вещества, а также выделяющихся газов от источника зажигания (горящего или раскаленного тела, электрического разряда и пр.) при скорости их образования или выделения недостаточной, для поддержания процесса горения. Минимальная температура, при которой над поверхностью горючего вещества образуются пары и газы, способные вспыхивать от открытого источника зажигания, называется температурой вспышки.

 

В зависимости от температуры вспышки горючие жидкости разделяются по пожароопасности на два класса:

1 – легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки

до 61^оС (бензин, этиловый спирт, ацетон, нитроэмали и др.).

Среди этого класса можно выделить особо опасные с температурой вспышки менее 13^о С (бензин, бензол), постоянно опасные с температурой вспышки от 13 до 27^оС (метиловый и этиловый спирты) и опасные с температурой вспышки от 27 до 61оС (керосин);

2 – горючие жидкости с температурой вспышки более 61оС (масло, мазут, смолы и др.).

Воспламенение – это начало выделения горючих паров и газов из вещества в количестве, достаточном для поддержания процесса горения после удаления источника огня. Количественно этот процесс характеризуется температурой воспламенения. Температура воспламенения больше температуры вспышки для данного горючего вещества.

Температура самовоспламенения – это минимальная температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся пламенным горением.

Смеси горючих газов, паров и пыли с окислителем способны гореть только при определенном соотношении в них горючих веществ.

Минимальную концентрацию горючего вещества, при котором оно способно загораться и распространять пламя, называют нижним концентрационным пределом воспламенения. Наибольшую концентрацию, при которой еще возможно горение, называют верхнимконцентрационным пределом воспламенения. Область концентраций между названными пределами представляет собой область воспламенения.

Концентрационные пределы воспламенения не постоянны и зависят отряда факторов (мощность источника воспламенения, температура и давление горючей смеси). Так, для бензина (А-66) температура вспышки равна –39^ОС, температура самовоспламенения 255^ОС.

Режимы горения

Горение – это процесс быстрого окисления вещества с выделением света и значительного количества тепла, позволяющего поддерживать температуру процесса на необходимом уровне (не ниже температуры возгорания или воспламенения).

Горение возможно только при наличии горючего вещества и окислителя. Горючие вещества могут находиться в твердом, жидком и газообразном состоянии. Окислитель, которым обычно является кислород воздуха, находится в газообразном состоянии. В зависимости от агрегатного состояния горючего вещества горение может быть гомогенным (компоненты горючей смеси, как и окислителя, находятся в газообразном состоянии) и гетерогенным (горючее вещество находится в твердом или жидком состоянии и из-за различных агрегатных состояний существует раздел фаз горючего вещества и окислителя).

Скорость реакции соединения окисляющегося материала с кислородом возрастает при повышении температуры, переходя при критических значениях в качественно новое состояние (вспышка, воспламенение, взрыв, детонация). Наличие пламени свидетельствует о выделении из твердого или жидкого вещества газообразных горючих компонентов, реакция взаимодействия которых с окислителем происходит на некотором расстоянии от поверхности горящего материала и сопровождается интенсивным выделением тепла и света.

В большинстве твердых веществ образование летучих горючих компонентов происходит в результате разложения (пиролиза), скорость которого зависит от физико-химических свойств вещества и количества тепла, поступающего к его поверхности от зоны горения.

При горении жидкости выделение летучих компонентов происходит обычно за счет испарения.

Различают два режима горения: диффузионное и кинетическое.

При пожарах обычно происходит диффузионное горение, которое характеризуется тем, что горючий компонент и окислитель вначале разделены и горение происходит в зоне их перемешивания.

 Поэтому скорость горения зависит только от скорости поступления реагирующих веществ в зону их взаимодействия.

Эндогенная пожароопасность

обусловливается химической активностью, горно-геологическими и горнотехническими факторами, от которых зависят параметры образующихся скоплений, условия теплообмена и притока кислорода.

Наиболее часто в шахтах эндогенные пожары возникают:

- в выработанном пространстве;

- в целиках, прилегающих к горным выработкам;

- в горных выработках.

Для появления процесса самовозгорания окисляющийся материал должен иметь развитую поверхность, контактирующую с поступающим кислородом атмосферного воздуха. Поэтому на угольных предприятиях эндогенные пожары чаще всего формируются в скоплениях разрыхленного угля или углесодержащих пород. Через такие скопления легко фильтруется воздух, доставляющий кислород к активным центрам, а, кроме того, разрыхленный уголь имеет небольшой коэффициент теплопроводности, что обеспечивает минимальные потери выделяющегося тепла.

В шахте такие скопления угля образуются при разрушении охранных, барьерных, аварийных и других целиков, теряемых в выработанном пространстве (в Кузбассе до 90 % эндогенных пожаров возникает в выработанном пространстве).

Недоступность таких пожаров приводит к тому, что эффективность их тушения оценивается только по косвенным признакам (концентрации пожарных газов, температуре воды, воздуха).

Поэтому возможны рецидивы пожара – это активизация ранее потушенного пожара. Так аттестуют пожары, обнаруживаемые в выемочном поле в течение трех месяцев с момента его вскрытия после окончания тушения или независимо от срока, если поле не вскрывалось для доработки после списания пожара в категорию потушенных.

Существенную эндогенную пожароопасность представляют скопления угля, оставляемые вынужденно в зонах тектонических нарушений и при авариях во время ведения горных работ.

Так, исследования показали, что в зонах тектонических нарушений пласт угля имеет повышенную трещиноватость, что облегчает доступ воздуха к активным центрам.

Кроме того, уголь в зонах нарушений обладает высокой химической активностью вследствие активации, произошедшей при нагревании вследствие трения пород. Пожары этого типа делятся на два подтипа:

Ø в выработанном пространстве действующего и отработанного участков.

 

Пожары в целиках, прилегающих к горным выработкам, возникают при отработке пологих и наклонных пластов вследствие разрушения оставленных целиков малых размеров и из-за больших перепадов давления воздуха.

Очень пожароопасными становятся межэтажные целики, т.к. они являются концентрированными скоплениями, через которые длительное время просачивается воздух.

Пожары в горных выработках возникают в местах скопления разрыхленных масс угля, образовавшихся над крепью, в печах, просеках, штреках, при отжиме угля и пр.

Очаги эндогенных пожаров развиваются также в скоплениях горючего материала, располагающегося на земной поверхности: на складах угля, породных отвалах, бортах угольных разрезов.

 

При соприкосновении кислорода воздуха окисляющийся материал разогревается, а при температуре 50–100оС процесс ускоряется, и кислород активно сорбируется (поглощается) его поверхностью. В сорбции активно участвуют не только внешняя поверхность куска угля, но и внутренние поверхности пор, трещин.

 

Пожарно-оросительные сети и противопожарные двери

Пожарно-оросительное водоснабжение является основным элементом противопожарной защиты шахт. Опыт ликвидации аварий показывает, что там, где в момент возникновения пожара была обеспечена требуемая водоотдача подземного водопровода, пожар всегда удавалось локализовать и потушить.

Для бесперебойной подачи воды к месту тушения пожара на поверхности каждой шахты сооружаются пожарные водоемы и насосные станции, а в действующих горных выработках шахт должен быть проложен пожарно-оросительный трубопровод с автоматическим контролем давления воды, обеспечивающий тушение пожара в любой точке горных выработок шахты.

 Сеть пожарно-оросительного трубопровода состоит из магистральных и участковых линий. Диаметр трубопровода должен быть не менее 100 мм и постоянно заполнен водой.

Магистральные линии прокладываются в вертикальных и наклонных стволах, штольнях, околоствольных дворах, главных и групповых откаточных штреках и квершлагах, уклонах и бремсбергах.

При наличии двух и более параллельных наклонных выработок пожарный трубопровод прокладывают по выработке, оборудованной ленточным конвейером, а пожарные краны в параллельные выработки можно выносить по сбойкам или скважинам.

Участковые линии прокладываются в откаточных, вентиляционных и ярусных (промежуточных) штреках. Источником водоснабжения могут быть поверхностные водопроводы, реки, озера, пруды и др.

Давление воды в пожарных водопроводах у пожарных кранов должно составлять 0,6–1,5 МПа. Концы участковых пожарно-оросительных трубопроводов должно отстоять от забоев подготовительных выработок не более чем на 20 м и оборудоваться пожарными кранами, у которых располагаются ящик с пожарными рукавами и стволами.

Параметры магистрального трубопровода, проложенного по стволу и выработкам околоствольного двора к квершлагу до точки разветвления трубопровода в главные выработки, рассчитываются по суммарному расходу воды, необходимой для создания водяной завесы для преграждения распространения подземного пожара, на непосредственное тушение пожара цельной струей из ствола. При этом общий расход воды на пожаротушение должен быть не менее 80 м3/ч.

Параметры участкового трубопровода рассчитывается только по расходу воды, необходимому на устройство водяных завес, при этом расход воды должен быть не менее 50 м3/ч. В горных выработках обычно прокладывают объединенные пожарно-оросительные трубопроводы, подающие воду на пыле подавляющие устройства, а также для локализации и тушения пожаров.

 Все действующие в шахте водоотливные магистрали, воздухопроводы и пульпопроводы должны проектироваться с учетом их использования для борьбы с пожаром. Их рассматривают как резервные на случай аварии пожарно-оросительного трубопровода.

Для удобства монтажа и демонтажа водопроводной линии трубы соединяют между собой посредством фланцев, которые привариваются перед спуском труб в шахту.

Пожарно-оросительный трубопровод оборудуется пожарными кранами, которые должны быть размещены в выработках с ленточными конвейерами через каждые 50 м. При этом дополнительно по обе стороны приводной головки конвейера на расстоянии 10 м от нее устанавливаются 2 пожарных крана. Пожарные краны должны быть установлены по обе стороны всех камер на расстоянии 10 м; у каждого ходка в склад взрывчатых материалов по обе стороны на расстоянии 10 м; с каждой стороны ствола у сопряжения с околоствольным двором; у пересечений и ответвлений подземных выработок.

В горизонтальных выработках, не имеющих пересечений и ответвлений, через 200 м; в наклонных выработках, не имеющих пересечений, в околоствольных дворах, где нет камер, пожарные краны устанавливают через 100 м, Рядом с пожарными кранами устанавливают ящик с рукавом длиной 20 м и пожарным стволом.

Для отключения отдельных участков пожарно-оросительного трубопровода в случае ремонта магистрали, а также для того, чтобы подавать увеличенное количество воды к месту тушения пожара, на трубопроводе должны быть размещены задвижки. Задвижки устанавливаются на всех ответвлениях водопроводных линий.

Важной проблемой для шахт является снижение геодезического давления (за счет разности высот) в пожарно-оросительном трубопроводе до требуемого уровня 1,5 МПа, на которое рассчитано оборудование.

В глубоких шахтах применяют ступенчатое редуцирование геодезических давлений гидроредукторами, представляющими собой дроссельное устройство с регулируемой величиной проходного сечения. Используются автономные гидроредукторы, работающие за счет энергии движущейся воды (ПШ-4м, КР-2, КР-3, РКГД).

Противопожарные двери в шахтах

Для быстрого отключения отдельных участков шахтной сети и их изоляции с целью предотвращения отравления людей продуктами горения и распространения огня на смежные участки выработок, в шахте в наиболее ответственных узлах устанавливаются пожарные двери.

Пожарные _двери должны быть негорючими или трудногорючими.

Пожарные двери устанавливаются во всех электромашинных камерах, складах ВМ, камерах селеновых выпрямителей, участковых трансформаторных камерах, насосных станциях, в выработках, соединяющих воздухоподающие стволы, в верхних и нижних частях наклонных штолен, капитальных уклонов, бремсбергов и ходков при них, на всех горизонтах вблизи стволов и шурфов, подающих свежий воздух

В выработках с негорючей крепью полотнища пожарных дверей изготавливают из листовой стали толщиной 3–5 мм. Створки снабжены запорным устройством, которые может открыть 1 человек, в открытом положении прикрепляются к стенкам крючьями.

Горное давление воспринимается не конструкцией двери, а пожарной аркой, расположенной на горизонтальном участке выработки. Арка сооружается из несгораемого материала (бетон, кирпич, бетонит) с врубом по всему периметру выработки глубиной не менее 0,4 м для породы и не менее 1 м для угля.

Вруб выполняется в устойчивых и нетрещиноватых горных породах, а если трещины имелись или возникли, их тампонируют цементным раствором.

В выработках с деревянной или комбинированной крепью (металлические арки, железобетонные стойки с деревянными затяжками) пожарные двери должны иметь теплоизоляцию из негорючего или трудно-горючего материала (обычно асбестовая ткань АТ-7, АТ-8, АТ-9). По обе стороны от арки на 2,5 м в почву укладывают бетон и головка рельсов не должна выступать из бетона. Пожарные двери устанавливают на расстоянии не более 3 м от сопряжения ходка камеры с прилегающей выработкой. В открытом положении пожарные двери не должны мешать движению по выработке.

В выработках, оборудованных ленточными конвейерами, устанавливаются металлические пожарные двери с фигурными вырезами, чтобы створки могли закрываться без демонтажа конвейера.

 

Первичные средства пожаротушения в шахте

Первичными средствами пожаротушения в шахте являются: ручные, стационарные и передвижные огнетушители; вода, находящаяся под напором в системе пожарно-оросительного трубопровода; песок или инертная пыль и подручные средства. В надшахтных зданиях и башенных копрах располагаются по семь ручных огнетушителя объемом по 10 л.

Первичные средства пожаротушения (ручные огнетушители объемом 10 л, песок или инертная пыль с лопатами) находятся внутри подземных камер у рабочего места дежурного персонала (от 2 до 7 огнетушителей).

В камерах с непостоянным дежурством людей средства пожаротушения располагаются снаружи камер в специальной нише со стороны поступления свежей струи воздуха, не далее 10 м от входа в камеру.

Если в камерах расположены центральные электроподстанции с масляным заполнением, то их противопожарную защиту осуществляют и автоматическими противопожарными установками (пенными, порошковыми).

Околоствольный двор снабжается семью огнетушителями. Семь огнетушителей также находится у сопряжения ствола с выработками горизонта. Электровозные гаражи, лебедочные камеры и силовые стационарные маслоагрегаты в камерах должны иметь по 7 огнетушителей и по 0,2 м3 песка или инертной пыли.

Камеры подземных холодильных установок необходимо снабдить 7 огнетушителями и 0,4 м3 песка или инертной пыли. Камеры передвижных компрессоров содержат по 7 огнетушителей и по 0,7 м3 песка или инертной пыли.

По 4 огнетушителя и по 0,2 м³ песка или инертной пыли должны иметь центральные электроподстанции и зарядные камеры, камеры подземных ремонтных мастерских, участковые трансформаторные камеры, электрораспределительные пункты, камеры водоотлива.

 Склады взрывчатых материалов должны содержать по 4 огнетушителя и по 1 м3 песка или инертной пыли. По 2 огнетушителя и по 0,2 м³ песка или инертной пыли необходимо иметь у передвижных электроподстанциях, в распределительных пунктах выработок, оборудованных ленточными конвейерами.

По два огнетушителя должны иметь:

- проходческие комбайны;

- породопогрузочные машины;

- дегазационные камеры;

- тупиковые горные выработки длиной более 500 м через каждые 50 м;

- выработки с горючей крепью через каждые 300 м;

- забои подготовительных выработок (не долее 20 м от места работы);

- погрузочные пункты лав (на расстоянии 3–5 м со стороны поступающей свежей струи воздуха);

- приводные и натяжные секции ленточных конвейеров;

- выработки с ленточными конвейерами через каждые 100 м;

- электромеханизмы, находящиеся вне камер;

- верхние и нижние площадки стволов, шурфов, уклонов бремсбергов и их сопряжений;

- подземные инструментальные камеры и здравпункты.

Учитывая температурный диапазон работы огнетушителей, в надшахтных зданиях и в выработках с отрицательной температурой применяются только порошковые огнетушители.

 

Основные направления предупреждения эндогенных пожаров

Все меры, направленные на предотвращение эндогенных пожаров, исходят из условий снижения количества генерируемого тепла и увеличения его потерь из окисляющегося материала. Из них можно выделить три направления:

1 – применение систем разработки, обеспечивающих минимальные потери угля и высокие скорости подвигания очистных забоев;

2 – снижение концентрации кислорода в воздухе в выработанном пространстве за счет сокращения утечек воздуха, накопления метана и нагнетания инертных газов;

3 – использование антипирогенов, снижающих химическую активность угля и повышающих его теплопроводность и теплоемкость.

 

Первое направление – это общетехнические меры, 2 и 3 – это специальные меры профилактики.

Ход работы

1. Дать определение - пожарная безопасность объекта и чем она обеспечиваться.

2. К чему приводит наличие внешнего теплового импульса и что может вызвать внешний источник огня в определенный момент?

3. Какой процесс называют вспышкой, температурой вспышки?

4. Назовите два класса, на которые разделяются горючие жидкости в зависимости от температуры вспышки.

5. Поясните гомогенное и гетерогенное горение.

6. Эндогенная пожароопасность, где возникают в шахтах эндогенные пожары?

7. Поясните появление процесса самовозгорания, а так же где чаще всего формируются эндогенные пожары на угольных предприятиях.

8. Пожарно-оросительное водоснабжение.

9. Сооружения для бесперебойной подачи воды к месту тушения пожара.

10. Сеть пожарно-оросительного трубопровода. Магистральные линии

11. Давление воды в пожарных водопроводах у пожарных кранов

12. Параметры участкового трубопровода

13. Пожарно-оросительный трубопровод, оборудование и установка

14. Противопожарные двери в шахтах

15. Первичные средства пожаротушения в шахте. Их количество на объектах (перечислить)

16. Основные направления предупреждения эндогенных пожаров

Выходной контроль

Контрольные вопросы

1.  Какой процесс носит название воспламенение?

2. Что называют температура самовоспламенения?

3. Какой процесс носит название горение?

4. Какие огнетушители применяют с учетом температурного диапазона работы огнетушителей, в надшахтных зданиях и в выработках с отрицательной температурой?