Способ обнаружения эндогенных пожаров в угольных шахтах

 

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет повысить точность оценки пожарной ситуации за счет исключения возможности ложного обнаружения пожара и своевременной дистанционной оценки пожарной ситуации . Предварительно в выработанном пространстве при отсутствии эндогенного пожара образуют газовую концентрационную волну взрыванием угля. Затем производят отбор проб воздуха на известных расстояниях от места взрывания и измерение концентрации С пожарного газа. Вычисляют по формуле численное значение транспортного параметра эе на каждом отрезке пути движения газовой концентрационной волны между двумя пунктами отбора проб. По полученным данным устанавливают зависимость ЭС от средней концентрации С; пожарного газа. После этого моделируют процесс возгорания известного объема угля в реакционной камере с измерением расхода Q воздуха с одновременным замером С газа и температуры Т угля в камере. В качестве критерия Т в очаге используют интенсивность J газовыделения цожарного газа, определяемую по формуле, и устанавливают зависимость изменения 3 газовыделения пожарного газа от Т угля в очаге и от С газа в пробах при известных Q воздуха. Затем по математическому выражению осуS ществляют пересчет значения С в очаге моделирования возгорания угля на С пожарного газа в пунктах отбора проб. После этого производят отбор газовых проб в пунктах выработанного пространства, измеряют значения С пожарного газа в них и Q воздуха. По установленной зависимости 3 газовыделения от С газа в пунктах отбора проб при известных Q воздуха находят численное значение 3 газовыделения пожарного газа в очаге пожара. Оценку пожарной ситуации производят по значению Т, соответствующей найденному значению Л газовьщеления пожарного газа из ранее определенной критериальной зависимости Т в очаге пожара от 3 газовьщеления пожарного га.за . 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 4 Е 21 F 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3859055/22 — 03 (22) 20.02.85 (46) 15,11.86. Бюл. ¹ 42 (71) Восточное отделение Всесоюзного научно-исследовательского института горноспасательного дела (72) В.Н. Вылегжанин (53) 622.807(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 607051, кл. Е 21 F 5/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 867116, кл. E 21 P 5/00, 1979. (54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ЭНДОГЕННЫХ

ПОЖАРОВ В УГОЛЪНЫХ ШАХТАХ (57) Изобретение относится к горной промышленности и позволяет повысить точность оценки пожарной ситуации за счет исключения возможности ложного обнаружения пожара и своевременной дистанционной оценки пожарной ситуации. Предварительно в выработанном пространстве при отсутствии эндогенного пожара образуют газовую концентрационную волну взрыванием угля. Затем производят отбор проб воздуха на известных расстояниях от места взрывания и измерение концентрации С пожарного газа. Вычисляют по формуле численное значение транспортного параметра Э на каждом отрезке пути движения газбвой концентрационной волны между двумя пунктами отбора проб. По полученным данным устанавливают зависимость Э от средней концентрации С; пожарного газа. После этого моделируют процесс возгорания известного объема угля в реакционной камере с измерением расхода Я воздуха с одновременным замером С газа и температуры Т угля в камере. В качестве критерия Т в очаге используют интенсивность ) газовыделения пожарного газа, определяемую по формуле, и устанавливают зависимость изменения 3 газовыделения пожарного газа от Т угля в очаге и от С газа в пробах при известных Q воздуха. Затем по математическому .выражению осуществляют пересчет значения С в очаге моделирования возгорания угля на С пожарного газа в пунктах отбора проб.

После этого производят отбор газовых проб в пунктах выработанного пространства, измеряют значения С пожарного газа в них и Я воздуха.

По установленной зависимости 1 газовыделения от С газа в пунктах отбора проб при известных g воздуха находят численное значение 3 газовыделения пожарного газа в очаге пожара. Оценку пожарной ситуации производят по значению Т, соответствующей найденному значению Д газовыделения пожарного газа из ранее определенной крите— риальной зависимости Т в очаге пожара от 3 газовыделения пожарного газа. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

12703б3

Изобретение относится к горной промьш<ленности и может быть использовано для обнаружения очагов эндогенных пожаров в угольных шахтах.

Цег<ь изобретения — повышение 5 точности и оценки пожарной ситуации за счет исключения возможности лс>жного обнаружения пожара своевременности дистанционной оценки пожароопасной ситуации.

На фиг. 1 изображен график зависимости транспортного параметра окиси углерода дЕ от концентрации окиси углерода С в пунктах отбора проб воздуха; на фиг. 2 — график зависимости интенсивности выделения окиси угле—

РоДа 3с, От конЦентРаЦии окиси Углерода С в пунктах отбора проб при известных расходах Я воздуха в >!их; на фиг. 3 — график зависимости температуры Т очага энпогенного пожара от интенсивности < газовыделения в нем,, для угля марки К

Способ включает в себя слецуюшие технологические приемы.

При отсутствии в выработанном

IIpocTpBHc.òâå эндогенного пожара в щитовом забое взрывными работами образуют п1зо>>звольную концентрацию пожарно: О газа, например:>киси угле-рода или водорода. Затем производят одновременный отбор проб возцуха B пунктах выработанного пространства с известным расходом воздуха, например за перемыч" àìè сбоек >!ействующего участка за перемычками венти-> ляционного и промежуточно>с ш<>реков, ИЗ C. СВ ажI!>! >ПРО б P ГННЬ<Х В <Ыра L><> r clH ное пространство., с по: ледующим ана лизом содержания пожарного газа в <>! > проба:с, Отобранных па извести!>х рас.стояниях от источника их о!...зазования (бу-ровзрыв ые работы >з заоое), Jåëåcàoápaçíî aréОр и<зоб произ::Од ть неоднократно через иззс стный il зом-:— жуток вре1>:>и например "><э>>ез 3 мин, Коэффициент уменьшения амплитуды газовои концcнтрацио>>>!ОЙ Б<зл><ы нт<>ост.зан— ства, т. е. трансгор иный парам» rp по — зО жарпо го газ", рассяитывают по фор :уле

36 C;)=.((HС, (aс,)((! где 36, C;) — транспортный параметр пожарного газа, 1 м;

С; — средняя концентрация пожарного индикаторного газа в двух соседних пунктах отбора проб воздуха, 7:

С; = (С, + С )/2, где С„, С вЂ” концентрация пожарного газа в двух соседних пунктах отбора, отстоящих от места образования газовой волны на расстояниях г, и г (м), 7.

Например в одном пункте, расположенном на расстоянии г =10,5 м от места взрывания угля, концентрация окиси углерода С„ = 1,83 10 7, (»С„„-р = -4, а в другом пункте, рас— положенном на расстоянии = 15 м от места взрывания, концентрация окиси углерода С,р = 1,1 ° 10 7, <» С р= — 5,5, при этом транспортный параметр окиси углерода равен

-4-(-5 5) -f

М, (9,7.10 д 7) = ------2.--- = 0 333 м, 15 — 10,5

Затем аналогично рассчитывают транспортный параметр М(С;) в пунктах с другими концентрациями и строят график зависимости транспортного параметра >>сз от средней концентрации

С.; пожарного газа.

После этого находят зависимость отношения к<знцентрации Ср пожарного газа г месте ззрывания к концентрациям С,, С ..., С „ в пунктах обора

От значения транспортных параметров и отделяют формулу для пересчета значе— ния концентрации газа в пунктах отбора Cl(7) на то же значение в месте

Образования газа С(3 в зависимости от транспортного параметра

С, = C„,(ж (С,)/м,)

-де М вЂ” значение транспортного параметра при фоновой концентрац><и пожарного газа (1/м).

Либо стрс>ят грасзик зависимости пожарного газа в Очаге от концентрации газа в пунктазс отбора при различных з;<ачениях транспор"ного параметра.

Например, фоновое < Одержание окиси

Уг<>ерода С >ср = 5 -10 7. Вычисленный для этого -;начения концентрации транспортнь>й параметр раве-! Жр =- 0,233 1/м. В пункте отбора пробы концентрация окиси углерода равна 7"10 - 7., а соответствующий ей транспортный параметр _#_c (7 -10 7) = с<> — 0,34 1/м. Тогда концентрация окиси

1270363 углерода в зоне формирования очага эндогенного пожара равна

7 10 10,34/0,2337= 0,102%.

После этого в лабораторных или по- 5 лигонных условиях производят моделирование процесса возгорания в реакционной камере, например, асбестоцементной трубе или стекломолибденовой пипетке, в которую загружают измеренный объем угля, например Q = — 1,10 3 м, известной марки, например, уголь марки К и продувают через камеру измеренный расход воздуха, например Q = 3,3 ° 10 м3/с. При этом из-,(5 мерение расхода воздуха осуществля— ют, например, анемометром или ротаметром и осуществляют прожиг угля, например, при помощи электропечи, на которую в линейном режиме увеличива- И ют подачу напряжения, одновременно производят замеры температуры угля, например, при помощи хромэлюмелевых термопар, и производят отбор газовых проб на выходе реакционной камеры с 25 последующим измерением концентрации пожарного газа в них, например, газохроматографическим способом, а затем вычисляют значение интенсивности газовьделения как объем пожарного газа,30 вьделяющийся в единицу времени из единичного объема очага эндогенного пожара, или что то же — газоносность угля в единицу времени в зоне формирования очага пожара, либо поток пожарного газа, исходящий из единичного объема зоны источников газовьделения, по формуле

1Р-г CQ /д где 3 — интенсивность газовьделения пожарного газа, м /м с

С вЂ” концентрация пожарного газа в камере, %; 45 (— расход воздуха в камере, М3 /с ° объем очага горения угля, М3

Например, при концентрации окиси 50 углерода С 1% интенсивность вьделения окиси углерода равна

:1д,= 10 г 1 3 3 "10 /1 10 — 3,3г10 М3 /м : с. 55

Затем аналогично производят моделирование процесса возгорания угля при других расходах воздуха, подачу которого в реакционную камеру осуществляют, например, при помощи шахтного вентилятора и регулируют заглушками на входе и выходе камеры. Строят график зависимости интенсивности газовыделения пожарного газа в очаге формирования пожара от его температуры.

После этого для заданного расхода воздуха, например Q = 50 м /мин, производят пересчет значений концентраций газа в очаге на содержание газа в пунктах отбора проб при различных значениях транспортных параметров, при минимальной фоновой концентрации, либо используют график зависимости концентрации в очаге от концентрации в пунктах отбора проб при различных значениях транспортного параметра пожарного газа, и строят график зависимости интенсивности газовыделения пожарного газа в очаге от концентрации пожарного газа в пункте отбора при заданном расходе воздуха.

Например,при транспортном параметре окиси углерода 0,4 1/м и его минимальном значении 0,23 1/м при фоновой концентрации газа, содержание окиси углерода в пункте отбора

C = Со(Я./Ы С„)) = 1 (О, 23/О, 4)

0,575%.

На графике строят точки со значениями расхода воздуха Q = 50 м3/мин, концентрацией пожарного газа окиси углерода 0,575% и соответствующим значением интенсивности газовьделе-4 ния, равной 3, 3 1 0 м3 /м3 с. Аналогичные расчеты выполняют для других значений транспортных параметров при других значениях расходов воздуха.

Равномерность расхода воздуха удобнее выбирать в м /мин из практических удобств шахтных измерений.

Способ обнаружения очагов эндогенных пожаров в угольных шахтах осуществляют следующим образом.

В пунктах отбора проб, например в скважине, пробуренной в выработанное пространство, определяют расход воздуха и концентрацию пожарного индикаторного газа, например окиси углерода. При превышении фонового уровня пс известному графику, представленному на фиг. 2, опеределяют значение интенсивности образования окиси углерода в очаге. Затем по значению интенсивности газовьделения

12 окиси углерода в соответствии с полученным графиком, представленным на фиг. 3, определяют температуру очага эндогенного пожара.

Пример 1. Фоновое содер-4 жание окиси углерода 5 10 7.. Концентрация окиси углерода в пункте отбора

5,5 10 X. Превышение концентрации окиси углерода над фоновым уровнем составляет 5 ° 10 X. Расход воздуха в пункте отбора газовой пробы

75 м /мин. По графику на фиг. 2 определяют значение интенсивности газовьделения окиси угле— рода в очаге пожара, равное

-4

1 <10 м /м с. По графику на фиг.3 определяют температуру очага эндогенного пожара, соответствующую значению интенсивности газовьделения окиси углерода 1 10 м /м с, рав— о ную 80 С. Обнаружен очаг эндогенного пожара в стадии самонагревания.

Пример 2. Фоновое содержа-4 ние окиси углерода 5 ° 10 X. Концентрация окиси углерода в пункте отбора пробы 1,5 10 X. Превышение концентрации окиси углерода над фоновым уровнем составляет 1 10 X. Расход воздуха в пункте отбора пробы воздуха равен 25 мэ /мин ° По графику на фиг. 2 определяют значение интенсивности газовыделения окиси углерода, равное 5i10 м /м с. По графику на фиг. 3 определяют, что значение инз тенсивности 5 ° 10 мз /м i с соответствуют температуры, не превышающие о

10 С. Очаг эндогенного пожара не формируется. Происходит фоновое газовыделение.

Формула изобретения

1. Способ обнаружения эндогенных пожаров в угольных шахтах, включающий отбор газовых проб в пунктах выработанного пространства с известным расходом воздуха, определение концентрации пожарных индикаторных газов в пробах и отсчет их значений от фонового уровня с оценкой пожарной ситуации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности оценки пожарной ситуации за счет исключения возможности ложного обнаружения пожара и своевременности дистанционной оценки пожарной ситуации, предварительно в вы— работанном пространстве при отсут70363 4 ствии эндогенного пожара образуют газовую концентрационную волну взрыванием угля, производят отбор проб воздуха на известных расстояниях от места взрывания и измерение концентрации пожарного газа в них, опредедяют численное значение транспортного параметра на. каждом отрезке пути движения газовой концентрационной

10 волны между двумя пунктами отбора проб из следующего математического выражения

15 где 36(с, ) — транспортный параметр

«! пожарного газа, м

С; — средняя концентрация пожарного индикаторного газа в двух соседних

20 пунктах отбора проб воздуха, X: где С„, С вЂ” концентрации пожарного газа в двух соседних пунктах отбора, отстоящих от места образования газовой волны на расстоянии Ъ, и Г; (M), X; и по полученным данным устанавливают зависимость транспортного параметра от средней концентрации пожарного газа, после чего моделируют процесс возгорания известного объема угля с измерением расхода воздуха и одновременным замером температуры угля и концентрации газа, а в качестве кри— терия температуры в очаге используют интенсивность газовьделения пожарного газа, которую определяют из следующего математического выражения:

35

45 где 3 — интенсивность газовьделения пожарного газа, м /м с;

С вЂ” концентрация пожарного газа в очаге возгорания угля, Х; — расход воздуха в пункте отбора пробы воздуха, м /с;

Й вЂ” объем угля в реакционной камере мз и устанавливают зависимость изменения интенсивности газовьделения пожарного газа от температуры угля в очаге и от концентрации газа в пробах при известных расходах воздуха, затем осуществляют пересчет значения

1270363

С„= С. joe.,/м,(С„)5, 052

0gg

Ссо.% концентрации в очаге моделирования возгорания угля на концентрации пожарного газа в пунктах отбора проб по математическому выражению

5 где Сп, С ц — концентрации пожарного газа, соответственно, в пункте отбора пробы 10 и в очаге пожара, 7; транспортный параметр газа при фоновой кон-(. цен трации, м Ж(С„)- транспортный параметр 15 газа, соответствующий концентрации C„ в — пункте отбора, м после этого производят отбор газовых проб в пунктах выработанного 20 пространства, измеряют значения концентрации пожарного газа в них и расход воздуха и по установленной зависимости интенсивности и газовыделения от концентрации газа в пунктах отбора проб при известных расходах воздуха находят численное значение интенсивности газовыделения пожарного газа в очаге пожара, а оценку пожарной ситуации производят по значению температуры, соответствующей найденному значению интенсивности газовыделения пожарного газа из ранее определенной критериальной зависимости температуры в очаге пожара от интенсивности газовыделения пожарного газа.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что моделирование процесса возгорания известного объема угля осуществляют в реакционной камере.

1 2703б3

d

era

S аг гав ява щв sag тюлью тв ы гу гО

, н /лгал

АР Е

Зсв, иЦи с гйг

7; ФС

Редактор И. Сегляник

Заказ 6216/31 Тираж 43б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская нао.,д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 иг у!

25/

os

Р1

Х1 йыв !!а

Составитель И. федяева

Техред И.Верес Корректор Е ° Рошко