CC BY
63
---------------------------------------- © А.В. Вяльцев,
А.В. Фролов, 2009
УДК 614.8:622.647.2
А.В. Вяльцев, А.В. Фролов
ВЕРОЯТНОСТНЫЙ ПОДХОД К РАЗРАБОТКЕ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ РИСКА ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРА ОТ ТРЕНИЯ ПРИ ПРОБУКСОВКЕ ПРИВОДНОГО БАРАБАНА ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА
Выявлена актуальность исследования пожаров на ленточных конвейерах угольных шахт. Предложен вероятностный подход к оценке риска возникновения пожара в результате пробуксовки приводного барабана ленточного конвейера. Приведены рекомендации по снижению риска возникновения пожара от трения на ленточном конвейере.
Ключевые слова: угольные шахты, пожарный риск, источники зажигания, ленточные конвейеры
Одним из наиболее опасных производств, подконтрольных Ростехнадзору, является горное производство, в частности, добыча угля подземным способом, что подтверждается происшедшими в последние годы на угольных шахтах авариями, которые можно отнести к техногенным катастрофам. Объект повышенной пожарной опасности здесь - шахтный ленточный конвейерный транспорт. По статистике [1] на угольных шахтах России ежегодно происходит 9 - 11 возгораний, связанных с эксплуатацией ленточных конвейеров, в том числе до 5 крупных пожаров с большим материальным ущербом, и даже человеческими жертвами. Поэтому изучение процесса возникновения пожара на ленточном конвейере является актуальной научно-исследовательской задачей, решение которой окажет существенную помощь в разработке мероприятий, направленных на снижение пожарных рисков в горных выработках, оборудованных ленточными конвейерами.
Под пожарным риском понимается ожидаемая частота или вероятность возникновения пожара, поэтому исследование его целесообразно вести с использованием методологического аппарата теории вероятностей.
Основой методики является расчет и анализ основных составляющих риска возникновения пожара - пожарной нагрузки и источников зажигания.
Риск возникновения пожара определяется произведением вероятностей наличия критической пожарной нагрузки и появления источника зажигания:
Р = Рч * Р3 , (1)
где Pн - вероятность образования и существования пожарной нагрузки (смеси резиновой пыли и угольного штыба, образующейся в результате изнашивания конвейерной ленты при работе конвейера); Pз
- вероятность появления источника зажигания (тепловой импульс от нагретого при пробуксовке барабана).
Вероятность образования и существования пожарной нагрузки, согласно [2], определится по формуле:
Рн = 1 — (Г, (2)
где X - интенсивность отказов ленточного конвейера, ч ; т - общее время работы конвейера за анализируемый период времени, ч.
Вероятность появления источника зажигания (теплового импульса):
” _г
Р, = ] - , (3)
где т - время работы конвейера за анализируемый период времени, ч; тз - среднее время пробуксовки барабана конвейера до достижения его поверхностью температуры воспламенения пожарной нагрузки, ч.
Величина тз индивидуальна для каждого конвейера в конкретных условиях работы и может быть определена путем решения уравнения теплопроводности при трении [3,4]:
. аТП ■ ^ТП ■ Ь ’^У (1 _ . го _ 2 V* 1 т
,------’тм + Го ’*ш-----------2“ ^ , (4)
Л’ Аа-1Т У 3 п2 )
* 1X1 1 / \ %
где V — ^—^ехр(-п2 ’П ’Го ’Троълп?, и % — —, т — ^
п—1п Ь ^т
В формуле (4) используются следующие величины: и - температура поверхности приводного барабана при пробуксовке; X - коэффициент теплопроводности футеровки барабана; Ь - толщина футеровки барабана; аТП - коэффициент распределения тепловых потоков; ЖТП - полная работа трения за время Т Аа - площадь номинальной поверхности трения; - коэффициент,
1
Время, с
График изменения во времени температуры поверхности приводного барабана при пробуксовке
учитывающий понижение температуры за счет распространения тепла в объемы в стороны от дорожки или контурной площади трения; тд и х№ - временные факторы мощности и работы трения; Fo - число Фурье; т - безразмерное время.
Результатом численного решения уравнения (4) является график изменения температуры приводного барабана ленточного конвейера во времени, например (для конвейера 2ЛТ100У с лентой 2Ш1000-5-ТК200-4) (рисунок).
На графике маркерами выделен диапазон температур воспламенения штыбов различных углей (400-600 °С), а также временной интервал достижения и прохождения этого диапазона температурным графиком (8,5 - 10 с).
Таким образом, для данного конвейера, в данных условиях, среднее время пробуксовки барабана конвейера до достижения его поверхностью температуры воспламенения пожарной нагрузки (тз) составит 8,5 с.
Риск возникновения пожара увеличивается при отсутствии или неисправности средств обнаружения и первичного тушения пожара, необученности персонала обслуживания конвейера, нарушении норм и правил безопасной эксплуатации ленточных конвейеров.
Снижение риска возникновения пожаров от трения на ленточных конвейерах может быть достигнуто реализацией следующего комплекса мер:
- обеспечение эффективного обслуживания ленточных конвейеров (не допускать заштыбовку барабанов, роликоопор, трения ленты об элементы конструкции конвейера);
- обеспечение ежесменного контроля за безопасной эксплуатацией ленточного конвейера (осмотр ленты, роликоопор, натяжных и загрузочных устройств, ловителей ленты, тормозных устройств);
- ежесуточный осмотр и проверка работы аппаратуры управления и защиты ленточных конвейеров.
---------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Фролов А.В., Вяльцев А.В. Анализ аварийности в угольной промышленности РФ.//«Техносферная безопасность». Материалы Всероссийской научнопрактической конференции. Ростов-н/Д - Шепси, 2005. - с. 170 - 175.
2. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования.
3. Вяльцев А.В., Фролов А.В. Основы теории расчёта условий возникновения пожара от трения на ленточном конвейере. //Безопасность горных предприятий: Сборник научных трудов по материалам симпозиума «Неделя горняка -2006». - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2006. - 304 с.: ил. - (Тематическое приложение к Горному информационноаналитическому бюллетеню). - с. 220 - 225.
4. Основы трибологии (трение, износ, смазка) / Э.Д. Браун, Н.А. Буше, И.А. Буяновский и др. / Под ред. А.В. Чичинадзе: Учебник для технических вузов.
- М.: Центр «Наука и техника», 1995. - 778 с. ЕШ
Vjaltsev A. V., Frolov A. V.
THE PROBABALISTIC APPROACH TO DEVELOPING THE TECHNIQUE OF FIRE OCCURRENCE RISK ESTIMATION FROM FRICTION AT BELT CONVEYOR DRIVING DRUM SLIPPAGE
The urgency of research of fires on belt conveyors of coal mines is detected. The probability approach to a rate of risk of origin of a fire is offered as a result ofproslipping a driving drum of a belt conveyor. Recommendations on a drop of risk of occurrence of a fire from abrasion on a belt conveyor are reduced.
Key words: Collieries, fire risk, ignition sources, tape conveyors.
— Коротко об авторах --------------------------------------------------
Вяльцев А.В. - аспирант,
Фролов А.В. - профессор, академик МАНЭБ, зав. кафедрой,
ЮРГТУ (НПИ) кафедра «Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды», E-mail: bgd_frolov@mail.ru.
TZ8--------------------------------------------------------------------------
