А4.3. Предупреждение подземных пожаров, способы и средства тушения

Комплекс мероприятий, направленных на предупреждение пожаров и ограничение их размеров, называется пожарной профилактикой.

Задачи пожарно-профилактических мероприятий разнообразны, но в основном заключаются в следующем.

1. Мероприятия, устраняющие непосредственные или возможные причины пожаров. Эти мероприятия в свою очередь могут быть подразделены на группы:

воздействие на технологический процесс в целях пожарной безопасности (применение наиболее безопасных в пожарном отношении систем разработки, полнота выемки угля и т.д.);

мероприятия технического характера (например, правильный монтаж электрооборудования, применение исправных машин и механизмов);

мероприятия организационного порядка (соблюдение правил пожарной безопасности при ведении взрывных и огневых работ, транспортирование и хранение горючих веществ и т.д.).

2. Мероприятия, ограничивающие распространение возникшего пожара, - применение несгораемых и трудносгораемых конструкций, материалов и веществ, пожарных перемычек, несгораемых дверей и ляд и т.д.

3. Мероприятия, обеспечивающие успешную эвакуацию людей из застигнутых пожаром горных выработок, - создание необходимого количества запасных выходов из любой горной выработки, их рациональное расположение и устройство, снабжение работающих самоспасателями и т.п.

4. Мероприятия, обеспечивающие быстрое и своевременное развёртывание тактических действий горноспасательных и вспомогательных команд при тушении пожаров, - создание специальных проходов к труднодоступным местам, оборудование пожарных складов, содержание в исправном состоянии пожарного трубопровода, заполненного водой с заданными параметрами, и пр.

Тушение подземных пожаров производится следующими основными способами:

непосредственным воздействием на очаг пожара огнетушащими средствами (активный способ);

изоляцией пожарного участка от действующих выработок специальными изолирующими сооружениями (перемычками, рубашками и др.);

комбинированным способом (например, локализация очага пожара в результате временной изоляции пожарного участка с последующим воздействием на очаг пожара огнетушащими средствами, создание инертной среды, затопление пожарных выработок водой, заиливание).

Непосредственное тушение очагов пожара обычно применяется в начальный период горения, а также во всех случаях, когда имеются безопасные подступы к очагу и в достаточном количестве пожаротушащие средства. Этот способ характеризуется непосредственным или дистанционным воздействием на очаг пожара различными огнетушащими средствами. Его успешному применению в подземных условиях способствует возможность в начальный период приблизиться к очагу пожара со стороны поступающей струи воздуха.

Изоляция заключается в ограничении доступа воздуха к очагу пожара путем возведения изолирующих пожарных перемычек, закрывания дверей, полков, ляд и др. Этот способ применяют в тех случаях, когда отсутствуют безопасные подступы к очагу пожара. В пожарном участке произошел взрыв горючих газов и нельзя безопасно его проветрить, суммарная доля горючих газов в пожарном участке достигла 2% при большой доле кислорода и предотвратить дальнейшее накопление горючих газов невозможно, имеющиеся средства пожаротушения не дают должного эффекта, непосредственное тушение огнетушащими средствами экономически нецелесообразно.

Комбинированный способ применяется в тех случаях, когда невозможно потушить пожар активным способом или снизить концентрацию кислорода на аварийном участке до безопасного значения. Комбинирование различных способов и средств пожаротушения наиболее эффективно при ликвидации широко распространившихся пожаров.

Для тушения подземных пожаров применяются разнообразные по физико-химическому составу, эффективности и воздействию пожаротушащие средства, выбор которых зависит от вида горящего материала, горно-технических и горно-геологических условий, режима проветривания пожарного участка, степени распространения пожара, наличия безопасных подступов к очагу горения и др.

Применяемые пожаротушащие средства по своему физическому состоянию подразделяются на жидкие (вода, заливочная пульпа), пенные (химическая, воздушно-механическая и газомеханическая пена), газообразные (диоксид углерода, азот, парогазовая смесь) и сыпучие (огнетушащие порошки, инертная пыль и песок).

Вода – наиболее распространенное и эффективное средство, применяемое для тушения пожаров в шахтах, особенно в начальный период их развития. Она является одним из лучших хладоагентов. На поверхности каждой шахты должно быть оборудовано не менее двух наполненных водой утепленных пожарных резервуаров вместимостью не менее 250 м³. Около пожарных резервуаров устраиваются насосные станции. Подача пожарных насосов должна быть не менее 0,022 м³/с (80 м³/ч). От пожарных резервуаров к каждому стволу шахты и между зданиями и сооружениями прокладывается утепленный трубопровод диаметром между зданиями не менее 100 мм и не менее 150 мм – к стволам.

В подземных выработках шахт для борьбы с пожарами и пылью должны быть проложены объединенные пожарно-оросительные трубопроводы. С поверхности шахты в горные выработки вода подается по двум магистральным трубопроводам – рабочему и резервному. Для снижения давления воды должны применяться редукционные устройства, располагаемые на отводах магистральных пожарно-оросительных трубопроводов. Сеть пожарно-оросительного трубопровода в подземных выработках должна состоять из магистральных участковых линий, диаметр которых – соответственно не менее 150 и 100 мм. Концы участковых пожарно-оросительных трубопроводов должны отстоять от забоев подготовительных и очистных выработок не более чем на 40 м и оборудованы пожарными кранами, у которых размещается ящик с двумя пожарными рукавами и пожарным стволом.

Давление воды на выходе из пожарных кранов должно быть при нормируемом расходе воды на подземное пожаротушение 0,6 – 1,5 МПа. На участках трубопроводов, где давление превышает 1,5 МПа, перед пожарными кранами устанавливают устройства, обеспечивающие снижение давления.

Пожарно-оросительный трубопровод оборудуется пожарными кранами с однотипными соединительными головками, имеющими диаметр не менее 70 мм, которые должны быть размещены:

в выработках с ленточными конвейерами – через 50 м, при этом дополнительно по обе стороны от приводной станции конвейера на расстоянии 10 м устанавливаются два пожарных крана. Рядом с пожарными кранами должен находиться пожарный рукав длиной 20 м и ствол;

по обе стороны от всех камер, в которых хранятся или используются горючие материалы, а также ходка в склад взрывчатых материалов – на расстоянии 10 м. Рядом должен находиться ящик с пожарным рукавом и ствол;

у пересечений и ответвлений подземных выработок;

в горизонтальных и наклонных выработках, не имеющих пересечений и ответвлений, соответственно через 200 и 100 м;

в выработках околоствольного двора, где нет камер, – через 100 м, а также с каждой стороны стволов на сопряжениях с выработками;

у погрузочных пунктов лав со стороны свежей струи воздуха и на вентиляционных штреках не далее 20 м от выхода из очистного забоя;

в тупиковых выработках при длине более 500 м – через 50 м, при меньшей длине – через 100 м.

Все ленточные конвейеры в горных выработках должны быть оборудованы стационарными установками пожаротушения. В настоящее время ленточные конвейеры оборудуются установками водяного пожаротушения УВПК. Существует несколько модификаций этой установки. Установка УВПК состоит (рис.4.А3) из задвижки I, запорно-пускового устройства 2, распределительного трубопровода 3, II распылителей 4, трех тепловых датчиков 5. Температура срабатывания тепловых датчиков 47 или 72 °С. Длина защищаемой ленты – не менее 20 м.

Установки УВПК оснащаются распылителями воды РВ. Распылитель имеет простую конструкцию и состоит из металлического корпуса и изготовленного из термостойкого пластика диспергатора. Он обеспечивает стабильную сплошную конусную струю тонкораспыленной воды длиной до 6 м при давлении 0,6 МПа.

Воздушно-механические, газомеханические и твердеющие пены находят все более широкое применение для борьбы с подземными пожарами.

Пена – двухфазная (газожидкостная) система с определенной устойчивостью структуры, массы и объема. Жидкая фаза пены представляет собой водный раствор поверхностно-активного вещества (пенообразователя) или водный раствор синтетической смолы с пенообразователем и отвердителем, а газовая фаза – воздух или инертный газ (азот, парогазовая смесь, углекислый газ или продукты горения). Для тушения и локализации пожаров в газовых шахтах используется в основном газо-механическая (инертная) и твердеющая пены.

Газо-механическая пена образуется при подаче водного раствора пенообразователя на сетку, через которую продувается воздух (газ), эжектируемый за счет энергии воды или принудительно подаваемый. Применяется также бессеточный способ получения пены в пожарных рукавах или трубопроводах при одновременной подаче в них водного раствора пенообразователя и газа в строго определенных соотношениях.

Подразделения военизированной горноспасательной службы оснащены следующими пенными средствами тушения подземных пожаров.

Высокопроизводительная порошково-пенная установка ППУ «Буря» (рис.4.А4) предназначена для дистанционного тушения пожаров пеной и порошком в горизонтальных, наклонных и вертикальных выработках, проветриваемых за счет общешахтной депрессии, а также в тупиковых выработках протяженностью до 250 м.

ППУ можно доставлять по горным выработкам с площадью сечения не менее 3,3 м² (ширина выработок – не менее 1,8 м, высота – не менее 1,8 м), оборудованных колеей 900 мм. У места установки ППУ по выработке должно проходить не менее 10 м³/с воздуха. Производительность установки: по пене 8,3…10,0 м³/с при кратности пены 40…70, по порошку 5,0 кг/с.

Установка «Буря» (рис.4.А4) состоит из вентилятора 2, соединенного через воздухораспределитель 3 с пеногенератором 4. На входе вентилятора установлена порошковая приставка-бункер I, в которую порошок подается из заводской тары. Указанное оборудование, а также ящик для ЗИП размещены на раме 5 шахтной вагонетки ВГ-3,3.

ППУ может обеспечить подачу пены в очагу горения непосредственно по горным выработкам и по вентиляционным трубам и поэтому комплектуется самоуплотняющейся воздухонадувной перемычкой.

Для получения пены средней кратности применяется ежекционный пеногенератор ГПС-2000. Пеногенератор позволяет получать пену кратностью 70…100 с производительностью 0,033 м³/с. пеногенератор (рис.4.А5) состоит из центробежной форсунки I, конфузора 2, диффузора 3 и пакета пеногенерирующих сеток 4.

Для предотвращения, локализации и тушения пожаров от самовозгорания скоплений угля в выработанном пространстве очистных забоев предназначена пеногенераторная установка УПГВ. Установка позволяет получать газомеханическую и воздушно-механическую пену и транспортировать ее под давлением по трубопроводам на расстояние более 200 м. Производительность установки 0,066 м³/с пены кратностью 150…175.

Установка позволяет обеспечить устойчивый процесс получения пены высокой кратности, ее транспортирование под давлением по трубопроводам малого диаметра в труднодоступные места выработанного пространства, заполнения куполов и пустот горных выработок.

Для предотвращения пожаров эндогенного происхождения путем подачи под давлением газомеханической пены в труднодоступные места применяют пеногенератор высоконапорный трубный ПВТ. Он монтируется непосредственно на трубопроводе. Существует три его модификации для трубопроводов 3.4 и 6 дюймов.

Заполнение куполов и пустот за крепью горных выработок, изоляция выработанного пространства, возведение изолирующих перемычек и рубашек производится твердеющей пеной на основе синтетических смол. Для выполнения этих работ применяют установку ТП. Она представляет собой систему инжектов для подсоса синтетической смолы с пенообразователем и кислотного отвердителя с последующим их смешиванием и вспениванием сжатым воздухом в пеногенераторе. Производительность установки ТП 0,02…0,03 м³/с при кратности пеномассы 15…30.

Формирование пеномассы происходит в пожарном рукаве длиной не менее 25 м, по которому ее подают к месту заполнения перемычек, пустот, куполов и др. Пеномасса через определенное время твердеет.

В качестве первичных средств пожаротушения применяется огнетушатель пенный унифицированный ОПУ-10, который предназначен для тушения горящей конвейерной ленты и других материалов, трудноподдающихся тушению порошковыми огнетушителями (пожары классов А и В), за исключением щелочных металлов, которые горят без доступа воздуха, а также электроустановок, находящихся под напряжением.

Одним из эффективных методов предотвращения взрывов при тушении подземных пожаров является общая инертизация шахтной среды за счет замещения воздуха, поступающего к очагу горения, инертным газом. В качестве инертных газов могут быть использованы азот, углекислый газ, а также парогазовые смеси, которые получают непосредственно в горных выработках путем сжигания углеводородного топлива с специальных установках – генераторах инертных газов.

Генераторы инертных газов применяются на шахтах наиболее часто. При пожарах на участках с метановыделением до 8 м³/мин используются генераторы ГИГ-4 производительностью 340 м³/мин парогазовой смеси. При пожарах в высокопроизводительных добычных участках (метановыделение до 30 м³/мин) используются генераторы ГИГ-1500 с регулируемой производительностью 800…1500 м³/мин парогазовой смеси, что позволяет инертизировать шахтный воздух пожарных участков без существенного изменения установившегося режима проветривания.

Генератор ГИГ-1500 (рис.4.А6) состоит из последовательно состыкованных посредством быстроразъемных соединений следующих основных узлов: турбореактивного двигателя 2 типа Ж-701, испарителя топлива 3, двухсекционной камеры дожигания 4, камеры охлаждения 5 с пеногенерирующим устройством и водоотделителем.

Запуск генератора и управление его работой производятся дистанционно с пульта управления I. При работе генератора выхлопные газы из турбореактивного двигателя, имеющие температуру 693…733 К и долю кислорода 17…18 % подаются в испаритель топлива. туда же вводится топливо, которое в потоке газа в виде топливовоздушной смеси поступает в

камеру дожигания, где происходит дальнейшее выгорание кислорода. Из камеры дожигания газы, содержащие не более 3 % кислорода при температуре 2073…2173 К, поступают в камеру охлаждения, в которой в процессе испарения воды снижается температура газов и образуется парогазовая смесь с температурой 353…363 К.

Порошковая пожарная техника и огнетушащий порошок широко применяются в угольных шахтах. Это объясняется возможностью тушения всех видов горящих материалов (твердых, жидких, газообразных и электрооборудования под напряжением до 1140 В), пригодностью к длительному хранению огнетушащего порошка и использованию при температуре до 50 °С до минус 50 °С. Применение огнетушащих порошков обеспечивает дистанционное объемное тушение очага пожара.

Действие огнетушащих порошков основано на проявляющихся одновременно изолирующем, ингибирующем и охлаждающем эффектах.

В угольных шахтах чаще всего применяют огнетушащий порошок П-2АП на основе аммофоса с добавкой компонентов, улучшающих его физические свойства.

В качестве первичных средств пожаротушения в основном применяются огнетушители ОП-10Ф вместимостью 10 л. Огнетушитель обеспечивает тушение модельного очага пожара класса В (бензин А-76 на площади не менее 5,75 м²).

Наиболее часто подразделениями военизированной горноспасательной службы применяется огнетушитель порошковый ОПШ-100. Вместимость корпуса 100 л. Огнетушащая способность при тушении бензина А-76 – не менее 15 м² площади. Огнетушитель обеспечивает непосредственное тушение пожаров в начальной стадии их развития и дистанционное тушение развившихся пожаров.

Для дистанционного тушения пожаров в тупиковых выработках огнетушащим порошком применяют устройство подачи порошка «Вихрь-Т». Оно предназначено для подачи порошка в воздушный поток, создаваемый вентилятором местного проветривания ВМ-6 или ВМЦ-8. Устройство «Вихрь-Т» обеспечивает подачу 1 кг/с огнетушащего порошка на расстояние

до 400 м по трубам диаметром 600 или 800 мм вентилятором ВМ-6.

Устройство «Вихрь-Т» (рис.4.А7) состоит из конфузора I, бункера 2, диффузора 3 и вентилятора 4.

Использование перечисленных средств позволяет существенно сократить количество подземных пожаров и повысить уровень противопожарной устойчивости шахт.

А5. План ликвидации аварий на шахте.

Многие из перечисленных аварий практически тем успешнее ликвидируются, чем лучше шахта подготовлена к возможности их возникновения. Именно поэтому в соответствии с Правилами безопасности в угольных шахтах и Инструкций к ним [4] для каждой действующей, реконструируемой и строящейся шахты составляет план ликвидации аварий (в дальнейшем ПЛА).

ПЛА разрабатывается на каждые 6 месяцев главным инженером шахты и командиром обслуживающего шахту горноспасательного взвода, согласовывается с командиром горноспасательного взвода, согласовывается с командиром военизированного горноспасательного отряда (отдельного взвода) ГВГСС и утверждается техническим руководителем объединения (самостоятельной шахты) за 15 дней до ввода в действие.

ПЛА должны предусматриваться мероприятия, которые осуществляются немедленно при обнаружении аварии и обеспечивают:

спасение людей, застигнутых аварией; ликвидацию аварии и предупреждение ее развития.

С целью разработки включаемых в позиции мероприятий по спасению людей, ликвидации и предупреждению развития аварий перед составлением плана проверяется:

- обеспеченность шахты, горизонтов, горных выработок запасными выходами, пригодность их для передвижения людей, прохода горноспасателей в респираторах и транспортирования пострадавших;

- соответствие времени движения по загазированным выработкам сроку защитного действия принятых на шахте самоспасателей;

- наличие, состояние и расположение средств спасения горнорабочих (места группового хранения самоспасателей, пункты переключения в резервные самоспасатели и др.), подготовленность работников к их использованию;

- ожидаемая газовая обстановка на участках в случае отключения дегезационной системы;

- время загазирования тупиковых забоев в случае остановки ВМП;

-устойчивость вентиляционных струй в выработках при воздействии тепловой депрессии пожара, выполнимость намеченных мер по предотвращению самопроизвольного опрокидывания вентиляционной струи и обеспечению устойчивого аварийного режима проветривания.

Выбор вентиляционных режимов и мер по обеспечению устойчивости проветривания производится с учетом депрессионной съемки.

- состояние вентиляционных устройств, в том числе исправность реверсивных устройств главных вентиляционных установок, возможность выполнения предусматриваемых планом вентиляционных режимов;

- наличие и состояние средств оповещения об аварии;

- размещение пунктов вспомогательной горноспасательной команды и расстановка членов ВГК в шахте, соответствие численности расчету, их подготовленность;

-водоснабжение, обеспеченность шахты средствами пожаротушения и их состояние, подготовленность работников к их применению.

По материалам проверок устанавливаются зоны поражения при пожарах, взрывах, внезапных выбросах, обрушениях, прорывах воды, проникновениях ядовитых химических веществ и др., определяется зона реверсирования вентиляционной струи, производится оценка пожарной опасности горных выработок и, при необходимости, разрабатываются дополнительные меры по повышению пожарной безопасности.

ПЛА разрабатывается в соответствии с ожидаемой ситуацией в шахте на момент ввода его в действие. Предусмотренные планом технические средства и материалы для осуществления мероприятий по спасению людей и ликвидации аварий должны быть в исправном состоянии и необходимом количестве, а лица, ответственные за выполнение мероприятий, и исполнители должны уметь ввести их в действие.

Ответственность за правильное составление плана ликвидации аварий и его соответствие действительному положению в шахте несут главный инженер шахты и командир обслуживающего шахту горноспасательного взвода.

ПЛА должен содержать:

оперативную часть: обязанности лиц, участвующих в ликвидации аварий, и порядок их действия;

список должностных лиц и учреждений, которые должны быть немедленно извещены об аварии;

основные правила поведения (действия) работников шахты при авариях;

указания по ликвидации последствий аварийных ситуаций (загазирование, обрыв клети, поражение электротоком и др.), разрабатываемые в соответствии с типовыми указаниями по ликвидации последствий аварийных ситуаций.

К оперативной части плана ликвидации аварий должны быть приложены следующие документы:

- схема вентиляции шахты. На схему вентиляции дополнительно наносятся время загазирования (при остановке ВМП) тупиковых выработок до предельно допустимой концентрации, пункты ВГК, схема дегазационных трубопроводов с указанием мест установки задвижек, контрольно-измерительных устройств;

- схема (план) горных выработок и план поверхности с нанесением пожаротушения, средств оповещения об аварии, средств группового спасения рабочих при авариях, принципиальной схемы подачи воды в шахту из водоемов, резервуаров и других источников, подъездных путей к стволам, шурфам;

- планы горных работ по пластам или горизонтам с нанесением направления движения воздуха, мест установки телефонов и их номеров.

ПЛА состоит из позиций. В одну позицию включается одна или несколько сопряженных горных выработок, если для этих выработок соблюдаются следующие условия:

предусматривается одинаковый аварийный режим проветривания;

применяются одинаковые мероприятия по спасению людей;

совпадают маршруты движения горноспасательных отделений и порядок выполняемых работ.

На участках, на видных местах в нарядных должны быть вывешены правила поведения (действий) работников участка при авариях и конкретные маршруты их выхода в соответствии с ПЛА.

Изучение ПЛА инженерно-техническими работниками шахты производится под руководством главного инженера после согласования плана с ГВГСС, при этом изучаются также «Обязанности должностных лиц, участвующих в ликвидации аварий, и порядок их действий».

Позиции оперативной части составляются для следующих видов аварий: пожар, взрыв, внезапный выброс, прорыв воды (пульпы) и затопление; горный удар; обрушение угля (породы); аварийные ситуации (загазирование, остановка вентилятора главного проветривания, застревание клети или обрыв каната, общее отключение электроэнергии).

В зависимости от характера и места возникновения аварии, опасности ее развития в позициях плана предусматриваются следующие основные мероприятия по спасению людей, ликвидации и предупреждению развития аварий:

немедленный вызов обслуживающего шахту взвода ГВГСС производится при любой из перечисленных аварий независимо от ее размеров;

принимаемый аварийный вентиляционный режим должен, как правило, обеспечивать выход людей по незагазированным выработкам и быть устойчивым. При выборе вентиляционного режима необходимо учитывать следующее.

При взрывах газа и угольной пыли, внезапных выбросах сохраняется существующее до аварии направление вентиляционной струи, предусматривающее способы увеличения подачи воздуха на аварийные участки.

При пожаре в надшахтных зданиях, стволах, околоствольных дворах, по которым поступает свежий воздух, предусматривается реверсирование вентиляционной струи.

При пожаре в газообильном тупиковом забое необходимо сохранить нормальный режим его проветривания.

Для случаев пожара в других выработках следует сохранить нормальный режим работы вентиляторов главного проветривания. В зависимости от вида и места возникновения аварии, газовыделения на аварийном участке и др. может предусматриваться уменьшение или увеличение расхода воздуха, остановка вентиляторов, закорачивание или местное реверсирование струи воздуха.

При взрывах электроэнергия в шахту должна отключаться.

При реверсивном режиме проветривания подача электроэнергии в шахту должна прекращаться. Допускается подача электроэнергии в шахту на отдельные ее выработки (кроме очистных и подготовительных) для обеспечения быстрого и безопасного выезда людей из шахты. Отключение электроэнергии в этих случаях производится после полного вывода людей.

При пожарах, внезапных выбросах в пределах участков прекращается подача электроэнергии на эти участки и по пути движения исходящих из них струй воздуха.

При пожаре в надшахтных зданиях стволов (шурфов) с исходящей струей и других надшахтных сооружениях, в камерах, проветриваемых обособленной струей воздуха (электровозный гараж, склад ВМ и др.), подача электроэнергии прекращается только на эти объекты.

При пожарах в выработках с исходящей струей прекращается подача электроэнергии только в эти выработки.

При пожаре в газообильной тупиковой выработке прекращается подача электроэнергии в аварийную выработку. Но сохраняется на проветривающий ее вентилятор.

При использовании в горных выработках пневматической энергии должна обеспечиваться подача сжатого воздуха в шахту при всех видах аварий.

Все лица, работающие в шахте, должны быть оповещены о происшедшей аварии. В первую очередь оповещаются люди аварийных и угрожаемых участков.

При взрывах газа и угольной пыли, в случае реверсирования вентиляторов главного проветривания, а также при пожарах в шахтах, имеющих только два выхода на поверхность, должен предусматриваться вывод из шахты всех людей.

При пожарах в шахтах, имеющих более двух запасных выходов на поверхность, если сохранен нормальный режим проветривания, вывод людей должен предусматриваться из всех выработок и участков, в которые поступают продукты горения, и из угрожаемых участков.

Участок относится к угрожаемому, если в результате аварии возможно его загазирование или если остается один выход из него.

Для ускорения эвакуации людей из аварийного участка (шахты) следует использовать все виды подземного транспорта, доставляющие людей к местам работ. Этот же транспорт используется и для передвижения отделений ГВГСС и членов ВГК к месту аварии.

В позициях оперативной части плана должны быть указаны инженерно-технические работники шахты, ответственные за выполнение мероприятий и исполнители.