Способ подавления пожаров в шахтах и выработках

 

Изобретение относится к средствам превентивного воздействия на ситуацию в полостях шахт, штолен и выработок различного назначения и предназначено для использования при подавления и ликвидации очагов возгорания и пожаров в этих выработках. Технический результат - полная антипожарная локализация очага пожара и прилегающих полостей выработок с их геоструктурой. Сущность изобретения: способ включает заполнение горящего и пожароопасного пространства средой, прекращающей процесс горения. В качестве среды вводят нейтральную газоаэрозольную среду, давление среды выбирают превышающим давление в отдельных порах метансодержащих пород. Истекающую нейтральную газоаэрозольную среду и заполняемый этой средой объем пространства подвергают акустическому воздействию, частоту волн которого выбирают совпадающей с частотой собственных колебаний метана в порах пород. Поддерживают давление этой среды и наложение на ее объем указанных частот акустических волн до выравнивания температуры в охраняемом объеме с температурой соседнего непожароопасного участка шахты, после этого производят продувку шахты нейтральным газом. В качестве нейтральной газоаэрозольной среды используют газ CO₂, в поток которого входят частицы твердой углекислоты CO₂ и газообразный пересыщенный ионизированный гелийводяной пар. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к средствам предупреждения и тушения пожаров в подземных выработках, шахтах и штольнях, а также может быть использовано для подавления очагов возгораний в сооружениях.

В настоящее время широко известны различные способы предупреждения и борьбы с пожарами, наиболее представительным из которых можно считать способ, включающий направленное локальное механическое воздействие на очаг пожара энергией газового удара [1].

Существенными и очевидными недостатками этого способа являются необходимые условия для такого способа, при которых возможен механическая удар по очагу возгорания, срыв пламени, что не предупреждает дальнейшее возможное возгорание объекта, т.к. условия для такого нежелательного процесса остаются после срыва пламени.

Наиболее близким по технической сущности является способ подавления пожаров в шахтах и выработках, включающий заполнение горящего пространства средой, прекращающей процесс горения своим взаимодействием с очагом возгорания [2].

Существенным недостатком этого способа является то, что воздействие гасящим составом в нем ведут только на сам горящий объект без его локализации и без обработки непосредственно прилегающего к объекту пространства, которое также перегрето и пожароопасно, при этом процесс воздействия гасящей средой на объект заканчивается сразу же после прекращения активного горения объекта, в то время, как пожароопасность объекта продолжительное время сохраняется, что снижает надежность всего процесса подавления пожара на объекте.

Технический результат данного изобретения заключается в повышении надежности превентивного воздействия на потенциальный очаг возгорания и повышение эффективности тушения пожара в условиях любых подземных выработок (штолен, вахт и т.п. любой конфигурации и траекторий) с гарантией невозобновления возгорания очага пожара после его тушения за счет полной антипожарной локализация очага и прилегающих полостей выработок с их геоструктурой.

Указанный технический эффект в изобретении достигают за счет того, что в способе, включающем заполнение горящего пространства средой, прекращающей процесс горения, предусматривают заполнение объема горящего и пожароопасного пространства нейтральной газоаэрозольной смесью (средой), давление этой нейтральной среды (парогаза) в объеме заполняемого пространства выбирают превышающим давление в отдельных порах в геоструктуре выработки, при этом истекающую нейтральную среду и заполняемый этой средой объем пространства выработки подвергают акустическому воздействию за счет наложения акустических волн на истекающий нейтральный парогаз (газоаэрозольную смесь), при этом частоту волн выбирают совпадающей с частотой собственных колебаний метана (и других газов), включенных в поры пород в подземной выработке, поддерживают давление нейтральной среды в полости выработки, а также - наложение на ее газовый объем в полости (выработки) указанных частот акустических волн до выравнивания температуры в охраняемом обрабатываемой пожаротушением объеме выработки и совпадения этой температуры с температурой газа (полостей) непожароопасного соседнего (по месторасположению) участка подземной выработки, после этого производят продувку полости подземной выработки нейтральным газом.

При этом в качестве нейтрального газа и газоаэрозольной среды используют газ CO₂, в поток которого вводят частицы твердой углекислоты (CO₂) и газообразный пересыщенный ионизированный гелий - водяной пар, а продувку полости выработки производят смесью воздуха с продуктом испарения твердой углекислоты (CO₂).

Описываемый способ подавления пожаров в шахтах и выработках осуществляют следующим образом. При возникновении пожароопасной ситуации в шахте (штольне, выработке и т.п.) или при выполнении превентивных действий охраняемое подземное пространство заполняют средой, прекращающей или предупреждающей возгорание и горение.

Для этой операции используют нейтральную к процессу горения газоаэрозольную смесь (среду), давление этой вводимой в охраняемое пространство смеси выбирают превышающим на 15-20% давление в порах пород вахты (выработки). Это условие необходимо выполнить для того, чтобы исключить выход метансодержащих фаз в пространство шахты. На истекающую в объем шахты и проникающую в поры пород газоаэрозольную среду накладывают акустические колебания, подвергая акустическому воздействию струи этой среды при истечении ее из рабочих сопл установки (чертежи и детали установки в заявке не приведены ввиду того, что такое раскрытие не относится прямо к сущности данной заявки, однако, такие данные могут быть приведены заявителем дополнительно), при этом частоту акустических волн выбирают из условия совпадения этой частоты с частотой акустических колебаний метана (и других метансодержащих горючих газов), заключенного в порах пород. Предварительно, естественно, в лабораторных условиях устанавливают частоту колебаний усредненного микрообъема метана и метансодержащего газа; также проверяют собственную частоту колебаний вводимой газоаэрозольной нейтральной смеси и согласуют ее с частотой вынужденных накладываемых акустических колебаний.

Производимое совмещение частот акустических колебаний вводимого парогаза и метана приводит к резонансному эффекту совместных колебаний, вытеснению метана из пор пород и перемешиванию его с нейтральным парогазом, что нейтрализует и сам метон, исключая его способность к возгоранию, а также освобождаются поры для заполнения их нейтральным вводимым парогазом (т.к., как указано выше, это давление превышает давление метана в порах пластов).

Процесс - давление парогаза в охраняемом объеме и наложение акустических колебаний на парогаз поддерживают до тех пор, пока выравнивается температура породы в охраняемой шахте (участке шахты) с температурой соседнего непожароопасного участка шахты (выработки). После установления полной ликвидации пожароопасной ситуации давление в полости участка шахты доводят до естественного и производят продувку шахты нейтральным газом.

В качестве нейтрального парогаза берут для реализации способа газ CO₂, при истечении этого газа в камеру смешивания газов (не приведена ввиду известности такого процесса) в поток его вводят гранулы твердой углекислоты CO₂, что снижает температуру потока углекислого газа до (-25)-(-30)^oC, и этот газ смешивают с газообразным пересыщенным ионизированным гелийводяным паром. Пропорцию этих компонент выбирают в пределах 1 : 20 - 1 : 30 мас.ч., где 1 - CO₂, а парогаз (гелийпар) составляют в пропорции 1:30 - 1:50, где 1 - Не. Такая смесь, как экспериментально проверено заявителем, является абсолютно надежной для превентивного воздействия и для тушения пожара в условиях подземной выработки (шахты, штольни и т.п.).

После нейтрализации ситуации в охраняемом объеме производят продувку этого объема шахты, также используя нейтральную смесь - из смеси охлажденного воздуха с продуктом испарения твердой углекислоты в соотношении 20 : 1 - 30 : 1 мас.ч., где 1 - CO₂ - испарение.

Таким образом, способ обладает высокой надежностью предупреждения и тушения пожаров в условиях подземных выработок и отвечает современной технологической культуре такого процесса.

При необходимости заявитель может представить более полные данные по сущности и эффективности данного способа (исключая специальные сведения и приемы типа ноу-хау).

Источники информации 1. RU, 2047738, E 21 В 35/00, 1992.

2. RU, 2079316, A 62 C 3/00, E 21 B 35/00, 1993 (прототип).

Формула изобретения

1. Способ подавления пожаров в шахтах и выработках, включающий заполнение горящего пространства средой, прекращающей процесс горения, отличающийся тем, что в качестве среды, прекращающей процесс горения в горящем пространстве, вводят нейтральную газоаэрозольную среду, которой дополнительно заполняют объем пожароопасного пространства, при этом давление нейтральной газоаэрозольной среды в объеме заполняемого пространства выбрасывают превышающим давление в отдельных порах метансодержащих пород, истекающую нейтральную газоаэрозольную среду и заполняемый этой средой объем пространства подвергают акустическому воздействию, частоту акустических волн выбирают совпадающей с частотой собственных колебаний метана в порах пород, поддерживают давление этой среды и наложение на ее объем акустических волн до выравнивания температуры в охраняемом пространстве с температурой соседнего непожароопасного участка шахты, после этого производят продувку шахты нейтральным газом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве нейтральной газоаэрозольной среды используют газ CO₂, в поток которого вводят частицы твердой углекислоты CO₂ и газообразный перенасыщенный ионизированный гелийводяной пар.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 18.08.2003

Извещение опубликовано: 20.12.2004        БИ: 35/2004

---