Способ распознавания ранних стадий экзогенных пожаров

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (5И 4. Е 21 Г 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬС ГВУ

0,756 з1 Я» L„(e))

60(л ч s со (") ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

flPH ГКНТ СССР (21) 4150508/23-03 (22) 04.09.86 (46) 15.02.89. Бюл.М 6 (71) Всесоюзный научно-исследователь ский институт горноспасательного дела (7?) К.И.Поздняков и А.М.Кушнарев (53) 622.822(088.8) (56) Руководство по определению параметров подземного пожара и выбору эффективных средств его тушения.

Донецк, ВНИИХИ, 1985, с. 96.

Кшистанек 3., Кивач Я. Алгоритмы раннего обнаружения подземных пожаров.-Nechanizacia i .automatyzacia

gornictva. ПНР, 1982, т.20, 1Р 11, с..27-32.. (54) СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ РАННИХ СТАДИЙ ЭКЗОГЕНН1)Х ПОЖАРОВ (5/) Изобретение относится к автома= тизации пожарной сигнализации .и м,б. использовано в угольной пром-сти.

Цель — повышение достоверности распознавания очага экзогенного пожара

Изобретение относится к автоматической пожарной сигнализации и может быть использовано в угольной промышленности для распознавания экзогенных пожаров в ранней стадии их развития, Цель изобретения — повышение дос товерности распознавания очага экзогенного пожара для каждой выработки.

Способ распознавания ранних стадий экзогенных пожаров включает следующие операции: замеряют скорость воздушной струи (v ); поперечные размеры горной выработки и определяют площадь ее поперечного сечения (s), для каждой выработки. Контролируют содержание микроконцентраций окиси углерода в рудничной атмосфере. Измеряют скорость воздуха, Z-ру и задымленность выработок. Регистрируют текущее время изменения контролируемых параметров. Перед сравнительным анализом определяют поперечные размеры выработки и время развития экзогенного пожара. Затем вычисляют ожидаемое значение окиси углерода. Сравнивают статистически массивы ожидаемых рассчитанных и фактических значений содежания окиси углерода и определяют наличие очага экзогенного пожара в выработке при их совпадении. Время развития экэогенного пожара отсчитывают с момента нарастания содержания окиси углерода со скоростью не менее

0,1 10 отн. об. ед./мин, а в гор"

-6 ных выработках с ленточными конвей-! . ° ° ерами — не менее 0,2.10 отн.об,ед,/

/мин. 1 э.н. ф-лы, 6 табл. затем в интервале времени развития экзогенного пожара; например, 1-6 мин с шагом одна минута вычисляют массив пороговых значений содержания

СО К, (Д для распознавания очага экзогенного пожара в выработках, обо,рудованных ленточными конвейерами, по .формуле (1), а по формуле (2) — в остальных выработках: з 1458596

/ г 1" я

К .(,Г) = 0 24 (- Ь- Ь (t)) (2) со 60Гв в .

gygSsgA с с

"и, в

Ls(t); „(t) I где К с< (С), К, (Г) — пороговое содер жание окиси углерода в атмосфере вь15 работки при воспламенении резинотехнических иэделиИ и при воспламенении деревянных элементов крепи соответственно 1О : отн.об.ед,, в

51; О, 756; О, 24; О, 91 — эмпиричес- кие коэффициенты, имеющие размерносм ° îá.% м об.% ти3 — ---- вЂ, отн. ед, фИ АЙ рву кг с кг . с

Е5 отн. ед. соответственно; эмпирический безразмерный ко". эффициент, зависящий от массовой скорости выгорания материала W, кг/с, и равный

1,96 10 для W < 0,001 кгс/с;

2,0 10 для W ). 0,001 кг/с;

25 горючая загрузка горной выработки деревом и резинотехническими изделиями, кг/м; — время выгорания на единице g0 поверхности выработки, мин, резина, дерево соответст-. венно; — длина эоны горения в выра35 ботке на момент времени t, считая с момента возникновения пожара, м, дерево, резина соответственно; время развития экзогенногo 40 пожара, мин;

v — скорость воздушной струи в выработке, м/с;

s — поперечное сечение горной

g. выработки„ м

Область применения зависимостей (1) и (2) ограничена ранней (начальной) стадией развития экзогенного пожара. Ранняя (начальная) стадйя развития пожара характеризуется интервалом времени, считая с момента возникновения очага пожара, в преде-, лах которого величина скорости распространения фронта пламени удовлетворяет условию

Q < ч„(7) < 097 члр, где ч — предельная скорость распролр странения пожара по выработке, м/мин, Длительность времени свободного развития пожара до начала сравнительного анализа, считая с момента нарастания окиси углерода со скоростью не менее 0,2 1О отн.об.ед./мин в выработках с ленточными конвейерами и не менее О,l 10 отн. об.ед./мин— в остальных, для надежного процесса распознавания с помощью статистических критериев берут не менее 5-6 мин.

После аналитического определения

К О по формулам (1) или (2) в том же интервале времени развития экзогенного пожара, начиная с момента нарастания содержания окиси углерода со скоростью не менее О, 2 10 отн. об. ед. /

/мин (О, 2 ppm/ìèí} в выработках с ленточными конвейерами и не менее 0,1> х10 отн. об.ед./мин (О,l ppm/мин) в остальных, замеряют фактическое содержание окиси углерода в атмосфере контролируемой горной выработки и проверяют адекватность массива замерянных значений содержания СО массиву пороговых значений с помощью статистических критериев. Если адекватность устанавливают, то гипотезу о возиикновении очага экзогенного пожара принимают, в противном случае— отвергают, т.е. зарегистрированные измерения содержания окиси углерода в атмосфере контролируемой выработки в этом случае являются продуктом нормального технологического процесса, например взрывных работ.

11 р и м е р. Процесс распознавания пожара смоделирован в выработке со следующей горно-технической характеристикой: угол падения 15 град.> форма сечения — арочная; длина 750 м; крепь — арочная металлическая с деревянной затяжкой; величина горючей за" грузки крепи (р ) 211 кг/м; длина периметра затянутой поверхности выработки (Р ) 9,3 м; время выгорания де- Э Э ( ревянных элементов крепи ((8 ) 50 мин; схема проветривания — сверху вниз.

В выработке установлен ленточный конвейер типа КРУ-350 с резинотросовой,лентой типа РТЛО-1500 шириной

1 2 м. Величина горючей загрузки кон» вейерной ленты (g„ ) 24 кг/м, а время выгорания ленты (Гвд ) 20 мин.

В момент нарастания содержания окиси углерода со скоростью не менее

0,2 ррш/мин (10 оты.об.ед./мин) производят отсчет времени с развития возможного очага экзогенного пожара в (3) 1,453 ° )ЬО 0, 360 му

Ь„()-4, 65f

Таблица 1

Пороговые значения содержания СО в атмосфере выработки при развитии пожара на ленточном конвейере г с к(" ) мин

Ь„ ), / 10 ")О мнн

0,188

0,82 1,96

1 .),538 0,010

1,08

1,96

1,628

2,894

2,14

),О

3 1,606 0,082

4 1,589 0,145

5 1,538 0,236

3,30

1,0

4, 724

4,78

1,0

6,58

1,0 а

55 K ()»

rpo.».

- к„(с) + Cr s„, (6) К, (С) ;, — значение атмосфере выработки в

8 где К„,(с)„р»„, содержания С0 в

5 14585 выработке и замер содержания СО (9) в атмосфере выработки через каждую минуту. Результаты замеров занесены в табл.1.

В том месте выработки, где произве-, ден отбор воздуха для анализа на содержание СО, замеряют скорость воздушной струи V, и размеры горной выработки, по которым определяют сечение 8 с 10 целью получения достоверных данных об объемном расходе воздуха. Так, для

v 2,,0 м/с и s 9,3 м предельная скорость горения конвейерной ленты

4, 65 м/мин, а деревянным элементов )5 крепи — 1,3 м/мин.

Первоначально сделано предположение о возникновении очага пожара на ленточном конвейере.

Затем с интервалом 1 мин опреде- 20 ляют по шесть значений: длины эоны горения L„() на ленточном конвейере по известным формулам: () -К(:) .1601 25 м . (1)

К(с) 0,102 t — 0, О)7 < + 1,453; (2) массовой скорости выгорания ленты

W(C) 2 1,589 0,014 0,272

6 1,453 0,360 7,198

После этого вычисляют верхнюю и нижнюю границы области адекватности измеренных значений C0 (C) пороговым

Kco() no известной в математической статистике формуле:

96 6

8л (c) — — - 1 (С) кг/с

60 ., ° " ° экспериментального коэффициента с и

1,96 )О при И(Г) (0,001 кг/с;

1,0 10 при ))(С) 0,001 кг/с;, (4) пороговых значений содержания СО в атмосфере выработки

0, М 6

5 " "- ()) ч в

Результаты вычислений занесли в табл.l.Например, рассчитали по формулам (l) — (5) для момента времени

= 6 мин:

К(С6) 0,102 Ь - 0,0!7 36 + 1,453 е

1,453;

Ь„(6) 4,65Е (6) + (1,453 !60)24 з

M(i 6) — —,- О 360 Х 7 2 ° 10 кг/с

Ьо 20

У Ю

М ь 1 ° О 10 24 о Ул

60 20

51 1,о Io — — - о, зьо1

К (С еб) в со 2 9,3

0,000658 об.Х6,58 )О отн,об.ед.

8 значение К о(С) и гр н для момента времени

= 6 и составили расчетную

1458596 вычислили и

Ксо (- )г,ро.а

=бприИ табл. 2.

10 отн. об.ед,.

Таблица 2

Расчетная таблица

7 J (к,(г)„- к„3 лам:, 5,275

4,148

0,954

О, 033 (к (-) Sîñò

2,767

11,995

ЗО

25,172 ) &

S = . --- 25,1?2 2,24 10 отн.об.ед. в

К,о(.=:6),, „- 6,58 + Г5,19 2,24 = 11,7 . 1О" отн.об.ед.

K» (=:6)„ „ -"- 6,58 — A,19 2,24 = 1,5 10 отн.об,ед, Т а б л и ц а

Таблица граничных значений содержания СО при развитии пожара на ленточном конвейере

Продолжение табл.З 45

8 со () „р .„, СО();

0 отн.об.ед oòí.об

10 К (,,„„ ,ед 10 отн., J об. ед.

1 4

1,5

1 °, 1

O 4

О,И

7 (* момент времени развития пожара, образующие соответственно верхнюю и нижнюю границы области адекватности пороговым значениям К о(с);

Р— критерий Фишера (берется пор таблицам, приведенным в справочниках

l по математической статистике), для .рассматриваемого случая табличное (критическое) значение 1." =. 5,19;

8Д,-, - остаточное среднеквадратичН0е отклонение ожидаемых граничных значений содержания СО относительно пороговых, определяется ro известным из математической статистики форму.! где Я вЂ” число анализируемых точек замера,, mi. (прл анализе на распознавание очага пожара на ! ленточном конвейере 11 6)1

К, — среднее значение пороговых значений, определяемое по формуле ь =,Э"

r, = - к„<г). (8) со 1

<,=

Результаты вычислений пз формулам (6) — (8) заносят в табл. 3. Например, Кео — -(0 82 + 1 08 + 2114 + ЗвЗО +

+ 4,78 + 6,58) — 18,7 3,12 i

По истечении шести минут с момента начала роста содержания СО со скоростью, равной или более 0,2 I0 отн.об.ед./мин, проверили из-, меренные данные (см, табл.З) на условие: н Ф

К о (P)<> < - СО() (К„(7),ра.н . (9) )458596

Так как шесть замеров отвечали требованиям условия (9), то был сделан

1 вывод о возникновении очага пожара на ленточном конвейере. 5 3 О, 027

Если бы даже один из шести замеров не отвечал требованиям .условия (9), то было бы сделано предположение о возникновении очага пожара на дере- 5 вянных элементах крепи, а первоначальное предположение о возгорании Ь конвейерной ленты было бы отвергнуто.

Для этого случая вычисляли с интерва- 7 лом 1 мин шесть значений: длины зоны горения !.,(() на дере- 15 вянных элементах крепи по известной формуле.

Продолжение табл.4 I

О, 435

0,668

4 0,044

0,979

О, 066

О, 098

0,138

i 386

1 900

2,539

3, 318

4,688

8 09190

9 О, 254

lO О, 311

Верхняя и нижняя границы области адекватности вычислялись по формулам (6)-(8), только значения К 10 и

F 3,07. Процесс вычисления был све25 ден в расчетные табл. 5 и 6 °

Таблица 5

Расчетная таблица

- (К (С); з 10 отн.аб. еде

K со () к 10 отн.об,ед.

30 мин

2, 194

35 2

I 864

40

1 мин

- 50

20 ° 287

0,0) 6 О, 268

16 333

К =-- — — = ) 633 со Ip

-&

10 отн.об ° ед.

1,5 10 - отн.об.ед.

OCT ((, ) - — L) 3(3 )4Г

2Р

1051), м (10) пороговых значений содержания СО в атмосфере выработки

o,у

0,24(бар- ь ()!

60 в

Усо () с

Результаты вычислений были сведены в табл.4. Например, выполнили вычисления по формулам (10) и (11) для момента времени с = 1 мин:

"8() — .„3 I.,((5+1) + ()05)3 14 Г а

105) = 0,009 м;

2) 1 оЛ)

0 24(— — —,.Π009 j (60 50

К ("= 1 ) со 2 9 3

0,0000152 об.дол.% CO = 0,152

° 10 отн.об.ед.

Таблица

Пороговые значения содержания

CO я атмосфере выработки при развитии пожара на деревянных элементах крепи

О, 152

О, 268

0,435

0,668

0,979

1,386

1,900

2,539

3,3) 8

4, 688

16, 333

1, 436

0,932

О, 654

О, 061

0907!

0,906

2,838

9,331

1458596!

Таблица 6

Таблица граничных значений содержания СО при развитии пожара на деревянных элементах крепи н

Ксо (() ryan СО(с ), замерен К со (<)гр< я э

10 " отн.об.ед. ное,10 отн.об.ед. 10 отн.об.ед.

7) мин

l 652

0,2

0,4

0,6

0,8

1,4

0,4

2,5

1,039

1,818

3,9

6,0

3, 188

О, 14(- - L (t)!

К соса) у 8 где

51;

О, 756;

0,24;

0,91

1,768

1,935

2,168

2,479

2,886

3, 400 4, 039

4,818

6,!88

В данном случае все 10 замеров содержания соответствовали условию (9), поэтому был сделан вывод о возникновении очага пожара на деревянных эле- З5 ментах крепи. Если бы условию (9) удовлетворяли менее девяти из десяти замеров, то причиной роста СО в атмосфере выработки в этом случае были бы технологические помехи, например 40 взрывные работы, заполнение транспортной цепочки разрыхленным углем и т.д. р м у л а и з о б р е т е н и я 45

1. Способ распознавания ранних стадий экзогенных пожаров, включающий контроль содержания микроконцентраций окиси углерода в рудничной атмосфере, измерение скорости воздуха, температуры и задымленности выра-боток, регистрацию текущего времени изменения контролируемых параметров, проведение сравнительного анализа фактического содержания окиси угле.рода и скорости его изменения относительно соответствующих значений, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности распознавания очага экзогенного пожара для каждой выработки, перед сравнительным анализом определяют поперечные размеры выработки и время развития экэогенного пожара, а затем определяют ожидаемые значения содержания окиси углерода по формулам: при воспламенении резинотехнических иэделий в выработке о,7/6

si à (- — — ь (ь)1

" 60

К М

СО<() з

1 при воспламенении деревянных элементов крепи — эмпирические коэффициенты, имеющие размерность м об.%

"™ (), 7r4 о,2Ф кг с

1458596 м об.% — — — — -- — — отн. У< yо9 1 кг с ед. сопожара, м; скорость воздушной струи в выработке, м/с;

Составитель И.Федяева

Техред М.Ходанич Корректор М.Самборская

Редактор М.Петрова

Заказ 343/39

Тираж 410

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

f13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ответственно; эмпирический безразмерный коэффициент, зависящий от массовой скорости выгорания материала; горючая загрузка горной выработки, кг/м; время выгорания материала на единице поверхности выработки, мин; время развития экзогенного пожара, мин; длина зоны горения в выработке на момент времени t, считая с момента возникновения

s — поперечное сечение выработки и в м индексы в и "n относятся соот;.; н II

5 ветственно к загрузке выработки дере-. вом и резинотехническими изделиями (лентой), затем статистически сравнивают массивы ожидаемых рассчитанных и, фактических значений содержания окиси углерода и определяют наличие очага экзогенного пожара в выработке при их совпадении.

2. Способ по п.I, о т л и ч а ю—

)5 шийся тем, что время развития экзогенного пожара отсчитывают с мо с мента начала нарастания содержания окиси углерода со скоростью не менее отн.об.ед.

0,1 10 — — - - — — -" ° а в горных выра

20 мин ботка; с ленточными конвейерами — ие менее 0,2 10 отн.об.ед./мин.