Способ тушения подземных пожаров

 

Использование: при ведении горноспасательных работ в шахтах и рудниках. Сущность изобретения осуществляют изоляцию пожарного участка перемычками. Нагнетают в него газы с низким содержанием кислорода, получаемые в результате сжигания металла, отсасываемого шахтной системой дегазации Метан перед сжиганием переводят в гидратное состояние путем компремирования, охлаждения и насыщения водой метаносодержащей смеси газов, отсасываемой дегазационной системой. Отделяют образовавшийся гидрат метана и обеспечивают его разложение. Образовавшийся при этом газообразный чистый метан дозированно подают для сжигания 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 F 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Ь)г, Й (! I.

r г

i Г ТГ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - -I г (I 4

О (К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4822836/03 (22) 20.03.90 (46) 15.09.92. Бюл.¹34 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горноспасательного дела (72) А.А. Клейнер (56) Авторское свидетельство СССР

N 354155, кл. Е 21 F 5/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

N 883508, кл. Е 21 F 5/00, 1980, (54) СПОСОБ ТУШЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ПОЖАРОВ (57) Использование; при ведении горноспасательных работ в шахтах и рудниках. СущИзобретение относится к горному делу, а именно к способам локализации и тушения пожаров в горных выработках, и может быть использовано при ведении горноспасательных работ в шахтах и рудниках, Известен способ тушения подземных пожаров, основанный на проветривании аварийного участка продуктами сжигания углеводородов в воздушной струе, осуществляемого непосредственно в горной выработке. Недостатком этого способа является опасность неполного сжигания метана и подачи взрывоопасной смеси в зону пожара. Такая опасность может возникнуть в-связи с тем, что температура при сжигании углеводородов (до 1800 С) выше предела термостойкости крепи горной выработки и вмещающих пород и поэтому возможны значительные обрушения в зоне сжигания.

Эта температура является также причиной значительного роста аэродинамического сопротивления данной выработки, обусловленного тепловым расширением газов. И то, и другое может приводить к неуправляемо1

„„SU ÄÄ 1 761964 A1 ность изобретения: осуществляют изоляцию пожарного участка перемычками. Нагнетают в него газы с низким содержанием кислорода, получаемые в результате сжигания металла, отсасываемого шахтной системой дегазации, Метан перед сжиганием переводят в гидратное состояние путем компремирования, охлаждения и насыщения водой метаносодержащей смеси газов, отсасываемой дегазационной системой. Отделяют образовавшийся гидрат метана и обеспечивают его разложение. Образовавшийся при этом газообразный чистый метан дозированно подают для сжигания. 1 ил. му снижению расхода воздуха через зону сжигания углеводородов и появлению последних в продуктах горения.

Эти недостатки устранены в другом известном способе тушения подземных пожаров, включающем изоляцию перемычками пожарного участка со стороны оконтуривающих выработок, многократное последовательное отсасывание, дожигание, охлаждение и нагнетание пожарных газов в зону пожара путем их пропускания через воздухопровод с вмонтированными в него камерами сжигания и охлаждения, а также вентилятором, При этом из пожарного участка отводят также метан, который отсасывают из выработанного пространства с помощью дегазационных скважин и транспортируют по газопроводу в камеру сжигания.

Недостатком данного способа является нестабильность снижения кислорода в продуктах сгорания, обусловленная изменяющимся содержанием метана в газах, отсасываемых дегазационной системой, и

1761964

1154,61

4,6497 — Ig P

55 сгорания, кг/с; связанными с этим трудностями сжигания при соотношении "метан-воздух", близким к стехиометрическому. Поэтому подача получаемых продуктов сгорания в аварийный участок не обеспечивает гарантированное снижение содержания кислорода в зоне пожара, что снижает эффективность его тушения, Цель изобретения — повышение эффективности тушения пожара за счет обеспечения стабильности снижения содержания кислорода в зоне пожара.

Поставленная цель достигается тем, что в способе тушения подземных пожаров, включающем изоляцию пожарного участка перемычками, нагнетание в него газов с низким содержанием кислорода, получаемых при сжигании метаносодержащей смеси газов, отсасываемой шахтной системой дегазации, и последующего охлаждения продуктов сгорания, метан перед сжиганием переводят в гидратное состояние путем компремирования, охлаждения и насыщения водой метаносодержащей смеси газов, отсасываемой дегазационной системой, отделяют образовавшийся гидрат метана от газа и жидкости и осуществляют его разложение. При этом образующийся газообразный чистый метан дозированно подают для сжигания, причем подачу метана осуществляют в соответствии со следующим соотношением;

2,77 10 (21 - Скис)6в 6мет — 0,0586е, где 6е — весовой расход воздуха, кг/с;

6мет — весовой расход метана, кг/с:

6кие — содержание кислорода в продуктах сгорания, Дозированная подача отделенного чистого метана в камеру сгорания обеспечивает управляемое сжигание метана при соотношении "воздух-топливо", соответствующем минимальному содержанию кислорода и отсутствию несгоревшего метана в получаемой смеси газов. Нагнетание этой смеси в аварийный участок,в свою очередь, обеспечивает ускоренное стабильное снижение содержания кислорода в атмосфере участка, что уменьшает время создания взрывобезопасной среды, ускоряет ликвидацию активного горения и повышает эффективность тушения подземных пожаров.

На чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа.

Аварийный участок 1 изолирован перемычками 2 с проемами, к одному из которых с помощью газопровода 3 подсоединена усг тановка для получения газов с низким содержанием кислорода, включающая

30 воздуходувку 4, камеру сгорания 5 и камеру охлаждения 6. К камере сгорания 5 подключена система подготовки топлива (метана), состоящая иэ соединенных между собой компрессора 7, гидратообразователя 8, шламоотделителя 9 и испарителя 10, Способ осуществляется следующим образом.

После обнаружения пожара в воздухоподающей и воздухоотводящей выработках аварийного участка 1 сооружают изолирующие перемычки 2 с проемами, Один из этих проемов с помощью газопровода 3 соединяют с установкой для получения газов с низким содержанием кислорода, включающей воздуходувку 4, камеру сгорания 5, камеру охлаждения 6. В качестве топлива, при сгоракии которого получают газы с низким содержанием кислорода, используют метан, содержащийся в смеси газов, отсасываемой дегазационной системой из аварийного или других участков шахты. Для выделения метана из этой смеси ее с помощью компрессора 7 нагнетают в гидратообразователь 8.

В нем компремированную метановоздушную смесь охлаждают до температуры начала гидратообразования и насыщают водой.

Давление Р (МПа) и температура Т(К), при которых происходит гидратообразование, связаны между собой зависимостью

Так,при давлении в гидратообразоватепе от 1,75 МПа до 2.63 МПа температура, дс которой необходимо охладить метановоздушную смесь, находится в диапазоне от

262 К до 273 К, Образовавшийся гидрат ме. тана, представляющий собой твердую фазу в шламоотделителе 9 отделяют от газа (воз. духа и газообразного метана, не образовав шего гидрат) и жидкости (воды, также н образовавшей гидрат) и подают в испари тель 10, В нем осуществляют разложени( гидрата метана путем подвода тепла иль частичного сброса давления на воду и п рак тически чистый метан, который дозирован но подают для сжигания в камеру сгорани

5, С помощью воздуходувки 4 в эту камер подают также воздух.

Подачу метана необходимо дозироват в соответствии с соотношением

2,77 10 (21 Скис)бе 6мет 0,0586е,(2) где GB — весовая подача воздуха воздуходув кой 4, кг/с; бмет — весовая подача метана в камер

1761964

ВЪз дух снц

G«c — содержание кислорода в продуктах.сгорания.

Образующуюся в результате сгорания смесь газов, содержащую от 0 до Скис% кислорода, охлаждают в камере охлажде- 5 ния 6 и по газопроводу 3 подают в аварийный участок 1, Использование предлагаемого способа тушения подземных пожаров обеспечивает ускоренное стабильное снижение содержа- 10 ния кислорода в атмосфере аварийного участка, что позволяет уменьшить время создания взрывобезопасной среды, ускорить ликвидацию активного горения, охлаждение высокотемпературной зоны и в 15 соответствии с этим повысить эффективность тушения подземных пожаров, Формула изобретения

Способ тушения подземных пожаров, 20 включающий изоляцию пожарного участка перемычками, нагнетание в него газов с низким содержанием кислорода, получаемых при сжигании гиетансодержащей смеси газов, отсасываемой шахтной системой де- 25 газации, и последующее охлаждение продуктов сгорания, о тл и ч а ю щи и с ятем, что, с целью повышения эффективности тушения пожара путем обеспечения стабильного снижения содержания кислорода в зоне пожара, метан перед сжиганием переводят в гидратное состояние путем компремирования, охлаждения и насыщения водой метансодержащей смеси газов, отсасываемой дегазационной системой, отделяют образовавшийся гидрат метана от газа и жидкости и осуществляют его разложение, при этом образующийся газообразный чистый метан дозированно подают для сжигания, причем подачу метана осуществляют в соответствии со следующим соотношением.

2,77 10 (21 С ы)6 < G 0,0586в, где Ge — весовой расход воздуха, кг/с; бмет — весовой расход метана, кг/с;

6«с — содержание кислорода в продуктах сгорания,