Файл: Белопол, А. Н. Борьба с подземными пожарами в сложных горногеологических и горнотехнических условиях угольных шахт [работникам служб техники безопасности].pdf

равления рабочих газами из запожаренного участка (горизонта) и исключить поступление в него кислорода.

Постоянные шлюзы рекомендуется применять при такой протя­ женности изолированных выработок, когда для передвижения от­ делений к месту работы и выхода на свежую струю требуется не более 50% времени защитного действия рабочих респираторов. Остальное время используется для работы респираторщиков на участке. В других условиях применяют подвижные шлюзы.

Иногда для тушения пожара прибегают к вскрытию участка комбинированным способом. Примером тушения пожара комбини­ рованным способом с вскрытием с помощью постоянных шлюзов, заполняемых инертными газами, может служить случай, описы­ ваемый ниже (рис. 12).

Рис. 12. Схема расположения шлюзов и изоляционных перемычек при вскрытии запожаренных участков

При локализации пожара произошло 23 взрыва газа. Вскрытие осуществлялось после прекращения взрывов, когда анализ возду­ ха на исходящей струе показывал: 0 2 — 7,4%; С 02 — 5,9%; СН4 — 6.28%. СО — 0.02 и/п.

Изоляция пожара в промежутках между взрывами началась с сооружения баррикадных перемычек 1 и 2 из мешков с песком, впоследствии замененных чураковыми. Затем были сооружены перемычки 3, 4, 5, 6, 7 к 8. Перемычка 11, установленная в перво­ начальный период, изоляции пожара, была разрушена при взрывах и не восстанавливалась. Перемычки 2, 4, 12 и 13 использовались

42

как шлюзовые и дали возможность вести работы на запожаренном участке в течение трех месяцев. Камера, образованная пере­ мычками 2, 4 и 5, имела размеры, позволяющие одновременно со­ средоточить 4 отделения горноспасателей и необходимые для ра­ боты 20 баллонов с углекислотой и значительное количество дру­ гих материалов. Заполненная углекислым газом камера служи­ ла базой, откуда горноспасатели брали все необходимое для вы­ полнения работ. По мере необходимости бойцы резервных отделе­ ний пополняли камеры материалами и оборудованием.

Шлюзы, образуемые перемычками 4 и 12, 12 и 13, поочередно перед открытием ляд заполнявшиеся углекислым газом до избы­ точного давления (5—10 мм вод. ст.), обеспечивали достаточную изоляцию запожаренного участка от проникновения в него свеже­ го воздуха в течение всего периода работ. После каждого шлюзо­ вания камеры заполнялись углекислым газом, а ляды тщательно промазывались глиной.

Необходимость создания трехкамерного шлюза на минусовом штреке была вызвана продолжительным сроком его использова­ ния, большим объемом запожаренного пространства, опасностью взрывов газов и влиянием работы вентилятора.

Наблюдением установлено, что вентилятор, обладая значитель­ ной производительностью (3000 м3/мин) и , высокой депрессией (300 мм вод. ст.), после выключения из общей сети значительной части горных выработок просасывал воздух через заперемыченные печи (южнее перемычек) с основного штрека на параллель­ ный и через выработанное пространство на основной штрек. Это вызвало необходимость сооружения перемычек 9 и 10, так как од­ на перемычка 6 не исключала утечек воздуха. Для обеспечения лучшей герметичности перемычки сооружались в глубоких врубах и были покрыты толстым слоем штукатурки.

Основными преимуществами использования углекислого газа являются устойчивое сохранение взрывобезопасного состава газов в шлюзах и более надежная изоляция запожаренного участка or поступления в него воздуха. Эти преимущества особенно ртути­ мы при сооружении шлюзов в выработках, пройденных по паде­ нию пласта.

К недостаткам применения углекислого газа относятся: раз­ дражающее действие его на слизистую оболочку и потеющие час­ ти тела, медленный выпуск его из баллонов, не имеющих вентилей типа «Поляр», увеличенный расход углекислого гаЗа из-за сорби­ рования его углем, особенно в выработках, пройденных по углю.

При применении азота для заполнения камер шлюзов эти не­ достатки исключаются. Однако азот, имея меньший удельный вес, быстрее улетучивается из шлюза в примыкающие к нему выработ­ ки, поэтому его расходуется значительно больше. Ввиду меньшей устойчивости азота необходимо чаще набирать пробы воздуха для анализа его состава, что до некоторой степени также усложняет работу.

43

Количество инертного газа (Qn3 или QcoJ , необходимое для заполнения шлюзов до взрывобезопасных концентраций, опреде­ ляется по формуле

где Q — объем воздуха в шлюзе (камере), м3;

Ро3— процентное содержание кислорода в воздухе, находящем­

ся в шлюзоеой камере до его заполнения инертными га­

за.

Процентное содержание кислорода в воздухе Р о„ определяет­ ся анализом или принимается равным 20,96%. Процентное содер­ жание кислорода в камере шлюза не должно превышать Г0% ПРИ заполнении азотом и 13% — углекислым газом.

Шлюзование без применения инертных газов для заполнения камер шлюзов производится в тех случаях, когда отсутствуют взрывчатые концентрации газов в изолированном запожаренном пространстве и шлюзах. Такое же положение может иметь место при отсутствии горючих газов и невзрывчатых их концентрациях, а также при большом выделении углекислого газа или высокой метанообильности, создающих избыточное давление в изолирован­ ном пространстве. В таких случаях вскрытие с помощью шлюзов, имеющих герметичные перемычки, без заполнения камер инерт­ ными газами безопасно.

Применение этого способа не освобождает от строгого соблю­ дения правил шлюзования и систематического контроля за соста­ вом воздуха как в шлюзах, так и в изолированных горных выра­ ботках. Количество камер шлюзов определяется в зависимости от

интенсивность выделения углекислого газа в изолированном про­ странстве, тем больше камер должно быть в шлюзе.

содержание кислорода и горючих газов увеличивается при обру­ шениях, образовании провалов, включении мощных вентиляторов и т. д. При обнаружении таких явлений нужно срочно усилить гер­ метичность перемычек и сократить до минимума передвижение че­ рез шлюзы. Если это не помогает и образование взрывчатых кон­ центраций продолжается, то работы по вскрытию следует прекра­ тить, участок изолировать и устранить причины опасного скопле­ ния газов. Когда в запожаренном пространстве установится взры­

44

вобезопасный состав воздуха, можно вновь приступать к вскры­ тию. Такой же порядок применяется и при шлюзовании с исполь­ зованием инертных газов.

Ниже приводится пример вскрытия запожаренного участка, изолированного кирпичными перемычками с лядами, с заложен­ ными проемами без применения инертных газов. Пример показы­ вает простоту такого способа вскрытия и при необходимости пов­ торной изоляции с использованием проемов перемычки (шлюзо­ вания).

Рис. 13. Схема сети горных выработок запожаренного участка и расположе­ ние перемычек при вскрытии за один прием

Пожар, возникший в уклоне 56 (рис. 13) от трения заштыбованной конвейерной ленты, был изолирован кирпичными перемыч­ ками 1, 2, 3, 4, 5 я бетонной перемычкой 6. В начальной стадии возникновения пожара был реверсирован вентилятор главного проветривания, что позволило вывести всех людей из опасной зо­ ны. Затем запожаренный участок был изолирован. В течение про­ должительного времени результаты анализов воздуха и замеры температуры подтверждали, что пожар был потушен.

Анализы проб воздуха перед вскрытием в уклонах 056 и 56 по­ казывали соответственно следующее содержание кислорода и дру­ гих газов: Ог — 9,6 и 9,4%; СОг — 7,5 и 7,1%; СН4 — 0,3 и 0,1%;

окись углерода отсутствовала. Температура воздуха была равна

-1-22 и +24°.

45

Данные детальной разведки уклонов, которая осуществлялась шлюзованием через перемычки 1 и 2 без применения инертных газов, а также анализы воздуха подтверждали отсутствие призна­ ков пожара. После разведки начали проветривать выработку участка за счет общешахтной депрессии, создаваемой вентилято­ ром главного проветривания, установленным на западном флан­ говом стволе. С этой целью были сооружены дощатые перемыч­ ки 7 и 8, обеспечившие движение воздуха по уклонам в количест­ ве 84 м3/мин, и открыты проемы в перемычках 1 я 2.

Через 6 ч 40 мин непрерывного проветривания в атмосфере запожаренного участка была обнаружена окись углерода в коли­ честве 0,002%. На основании этого признака был немедленно изо­ лирован участок путем закрытия металлических дверей и заклад­ ки проемов кирпичом в этих же перемычках. Последующие анали­ зы проб воздуха показали увеличение содержания окиси углеро­ да до 0,03%. Возникновение рецидива пожара свидетельствовало о его распространении в выработанное пространство лавы 57.

Шлюзование с естественным заполнением шлюзов метаном при­ меняется при высокой метанообильности вскрываемых запожаренных участков, горизонтов и шахт, которая при герметичных изоля­ ционных и шлюзовых перемычках должна обеспечить содержание метана в изолированном пространстве и камерах шлюза не ниже 25%, а кислорода — не выше 10%. При правильном шлюзовании и высокой герметичности перемычек указанные концентрации ме­ тана гарантируют безопасность работ по вскрытию в течение дли­ тельного периода.

Как показала практика, большое выделение метана создает значительное избыточное давление в камерах шлюза. В этом слу­ чае при открывании дверей шлюзовых перемычек во время шлюзо­ вания большое количество метана попадает в свежую струю воз­ духа. При избыточном давлении метана в шлюзах, недостаточном количестве воздуха, проходящего по выработке, и низкой депрес­ сии, создаваемой в ней вентилятором главного или местного про­ ветривания, может образоваться опасная концентрация метана. Чтобы исключить такую возможность, нужно не допускать выхода метана в большом количестве из шлюзовых камер в прилегаю­ щие выработки.

Увеличение содержания кислорода, окиси углерода и водорода в изолированном пространстве камер шлюзов и скачкообразное повышение температуры воздуха являются опасными признаками, указывающими на необходимость прекращения работ по вскрытию и усилению изоляции.

Содержание в изолированном пространстве камер шлюза оки­ си углерода или водорода в течение продолжительного времени свидетельствует об устойчивом процессе горения. Это чаще всего имеет место при больших объемах изолированного пространства, являющегося резервуаром для кислорода, и действии тепловой де­ прессии, вызывающей токи воздуха.

46

Если концентрация метана в изолированном пространстве или камерах шлюза начинает снижаться, нужно сократить число и про­ должительность шлюзований и усилить герметичность перемычек. Если и после этого содержание метана будет уменьшаться, рабо­ ты по вскрытию необходимо прекратить.

При выполнении горноспасательных работ в течение продолжи­ тельного времени в выработках, заполненных метаном или инерт­ ными газами, необходимо принимать меры по обеспечению без­ опасности респираторщиков. Они заключаются в следующем: в выработках через каждые 50—100 м развешиваются запасные ре­ спираторы, на подземных базах сосредоточиваются оживляющая аппаратура и медицинские сумки, постоянно дежурит врач, уста­ навливается надежная шахтофонная связь с командным пунктом и местами работ, вводится строгий режим работы, горноспасатель­ ные отделения периодически сменяются и т. д.

Проветривание вскрываемых участков, горизонтов и шахт осу­ ществляется секционно при подвижных шлюзах и в один прием. Последнее допускается только при явно потушенных пожарах.

Ниже приводится характерный пример вскрытия запожаренного участка на сверхкатегорийной по метану шахте с применением шлюзования при большой концентрации метана (рис. 14).

Рис. 14. Схема расположения перемычек при заполнении шлюзов метаном во время вскрытия запожаренного участка на сверхкатегорийной шахте

Эндогенный пожар, возникший в выработанном пространстве мощного угольного пласта, сопровождался двумя последователь­ ными взрывами метана. Причиной возникновения пожара послу­ жили большие потери угля в выработанном пространстве и мест­ ное проветривание тупика штрека, ограниченного перемычкой и предназначенного для сосредоточения порожних вагонеток. Про­ ветривание тупика при отсутствии надежной изоляции выработан­

47

ного пространства привело к просасыванию воздуха и самовозго­ ранию угля. Пожар в загазованной среде вызвал взрыв. Волной взрыва были разрушены перемычки 1, 2, 3, 4, 5, 6 и надштрековые целики, в результате чего на основном штреке между печами №№ 1 и 6 образовался плотный завал, который послужил буфером, поглотившим энергию взрыва. Возникшая таким образом защита

близком расстоянии от него было опасно из-за возможности взры­ ва. Обильное метановыделение и подача воздуха на участок в ко­ личестве 2000 м31мин могли в короткий срок создать взрывчатую концентрацию газа и привести к взрыву.

Перед закрытием ляды в перемычке 9 были взяты пробы воз­ духа в исходящей струе участка. Результаты анализа проб пока­

тию были организованы через 5 ч после закрытия ляд в изоляци­ онных перемычках 7 и 8, установленных на основном штреке, и в перемычке 11 — в гезенке. В это время состав воздуха за перемыч­

лась. Через 32 ч после изоляции участка анализ проб воздуха, на­ бранных из-за перемычки 8, показывал: 0 2 — 0,6%; С 02 — 2,0%; СН4 — 90,1 % и СО — 0,04%.

Высокая метанообильность участка и создавшееся значитель­ ное избыточное давление газов в изолированном пространстве да­ ли возможность сократить до минимума сооружения кирпичных шлюзовых перемычек как перед изоляционной перемычкой 7, так и после нее. Шлюзовая кирпичная перемычка 9, возведенная пер­ вой, обеспечила безопасное шлюзование и сооружение кирпичных перемычек 10 и 11.

Возведение шлюзовых перемычек 9, 10, 11 и правильное шлю­ зование обеспечили безопасное выполнение горноспасательных работ в изолированном пространстве участка в течение девяти суток.

Избыточное давление метана в шлюзовых камерах и изолиро­ ванном пространстве было так велико, что время открывания ля­ ды шлюзовой перемычки 9 при шлюзовании, продолжавшемся не более одной минуты, появилось до 0,5% метана в общешахтной свежей струе воздуха, проходящего по главному квершлагу гор. + 85 ж в количестве 4000 м3/мин. Шлюзовая камера, образован­ ная перемычками 7 и Я имела объем 66 м3.

Контроль за составом воздуха и его температурой в шлюзовых камерах и в местах работы отделения горноспасателей велся не­ прерывно по специальному графику. Анализ проб воздуха, набран­

48

Н2— 7,4%; тяжелые углеводороды отсутствовали. Продолжитель­ ное и устойчивое содержание в воздухе изолированного участка окиси углерода в количестве от 0,01 до 0,07% объясняется актив­ ным процессом горения за счет кислорода, находившегося в выра­ ботках участка и поступавшего к очагу пожара в результате теп­ ловой депрессии.

щей струях открываются одновременно без шлюзования. Вскры­ тие в один поием применяется в случае, если наблюдениями уста­ новлено, что пожар потушен и в изолированном запожаренном пространстве горючие газы отсутствуют.

Количество воздуха, подаваемого для проветривания, должно быть минимальным. При незначительном поступлении воздуха и непрерывном контроле за его составом возникновение рецидива можно своевременно и легко установить по появлению окиси угле­ рода. При подаче в запожаренный участок большого количества воздуха обнаружить окись углерода возможно только при значи­ тельных размерах пожара.

Вскрытие з один прием производится и тогда, когда взрывы горючих газов предотвращаются путем проветривания воздухом в смеси с инертными газами (С02 или N2) в концентрациях, дела­ ющих атмосферу в запожаренных пространствах взрывобезопас­ ной. Подача инертного газа в запожаренное пространство в тече­ ние всего периода проветривания должна быть равномерной. Ни­ же приводится пример вскрытия запожаренного участка, ослож­ ненного взрывами (рис. 15).

Пожар возник на промежуточном штреке подготовительного участка от короткого замыкания в гибком кабеле, питавшем буро­ сбоечную машину. Несвоевременный вызов горноспасательных частей и перебои в подаче воды для тушения пожара привели к его развитию и вызвали необходимость применения комбиниро­ ванного метода тушенря, как единственно правильного, при отсут­ ствии доступа к пожару, наличии высокой температурыокружаю­ щей среды и большой метанообильности участка.

Локализация пожара перемычками 1, 2, 3, 4, 5 и 6, а также по­

пературу воздуха на участке с 70 до 14°, закрыть пробкой на це­ ментном растворе скважину № 4 и соорудить в скате перемычку 7. Два последних мероприятия были проведены с целью сокращения протяженности запожаренных выработок и обеспечения успешно­

воздуха на участке снизилась до 18°, а состав воздуха стал следу­ ющим: 0 2 — 2,8%; С 02 — 9,8%; СН4— 36,0%; СО — нет. Отсут-