CC BY
40
© Ю.Ф. Булгаков, 2003
YAK [622.822.7: 614.844] - 52
Ю.Ф. Булгаков
КОНЦЕПЦИЯ СОЗААНИЯ ШАХТНЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАШИТЫ
В докладе изложены основные принципы новой концепции создания шахтных автоматических систем противопожарной защиты. Обоснованы технические характеристики новейших систем, предназначенных для противопожарной защиты горных выработок и горно-шахтного оборудования. Выполнен анализ конструкций существующих отечественных и зарубежных средств пожаротушения. Показано, что не смотря на довольно широкий арсенал современных шахтных систем пожаротушения, их структуру можно свести к единой несложной блок-схеме, включающей подсистему контроля параметров среды, подсистему пожаротушения, запорнопусковую арматуру, распределительный трубопровод с распылителями, а также вспомогательные контрольно-измерительные устройства. Основным параметром, контролируемым шахтными системами пожаротушения является температура. Контроль осуществляется с помощью тепловых шахтных пожарных извещателей, назначение которых - сигнализация о повышении температуры воздуха в защищаемой горной выработке. Кроме тепловых пожарных извещателей в комплект шахтных автоматических систем могут входить дымовые датчики различной конструкции.
На сегодняшний день подземные пожары остаются одним из наиболее сложных и опасных видов аварий, которые опустошают недра, уничтожают горные выработки и дорогостоящее оборудование, наносят огромный моральный и материальный ущерб угольным предприятиям, а зачастую сопровождаются человеческими жертвами. Ежегодно на шахтах Украины происходит в среднем от 160 до 200 подземных пожаров, 50-70 % которые экзогенного происхождения (рис. 1).
Тушение развитых подземных пожаров - одна из наиболее сложных и актуальных научно-технических проблем угольной промышленности. Есть два пути решения проблемы: первый - широкое использова-
ние научно обоснованных профилактических мероприятий,
исключающих возможность возгорания и последующее развитие пожара, и второй, создание способов и средств тушения развитых пожаров.
Практика показывает, что сегодня, на фоне ослабления централизованного управления,
значительно сократилось финансирование программ, направленных на модернизацию шахт, охрану труда и обеспечение пожарной безопасности. Это обстоятельство существенно осложнило проведение профилактических мероприятий и негативно повлияло на уровень угледобычи в целом. Доля ущерба от подземных пожаров в угольной промышленности Украины достигла 27 % от общего объема и стала доминирующей среди всех видов ущерба от аварий на шахтах (рис. 2).
Сегодня состояние противопожарной защиты подавляющего большинства шахт Украины не адекватно их пожарной опасности. Положение, сложившееся в угольной отрасли, усугубляется низкой культурой производства и дисциплиной труда, резким снижением качества поставляемых в шахту материалов, особенно конвейерных лент, возгорание которых нередко приводит к тяжелым последствиям. Поэтому наряду с проведением профилактических мероприятий необходимо проводить глубокие научные исследования процессов развития подземных пожаров и создавать высокоэффективные технические средства и способы пожаротушения.
Научно-исследовательские и проектно-конструкторские работы в области предупреждения и тушения экзогенных пожаров направлены на создание высокоэффективного пожарного оборудования с использованием в качестве огнетушащих веществ воды, воздушно-механической пены, инертных газов, огнетушащих порошков, аэрозолей, а также их комбинаций. Вода, в силу своих уникальных физических свойств, остается наиболее распространенным и дешевым средством пожаротушения. Наибольший интерес представляют автоматические установки, способные эффективно защитить горные выработки и технологическое оборудование от подземных пожаров.
В основу концепции создания современных шахтных автоматических систем пожаротушения положен принцип, базирующийся на представлении подземного пожара как управляемой системы с определенными параметрами (температурой, тепловой мощностью, скоростью распространения по горной выработке), предопределяющими выбор способов и сочетания средств пожаротушения, обеспечивающих максимально возможную огнетушащую эффективность для каждого конкретного пожара. При этом автоматическая система осуществляет постоянный мониторинг окружающей среды, контролируя ее параметры и сравнения их с регламентированными величинами с целью выработки управляющего сигнала на включение установок пожаротушения.
80л
V
60
40-/
20
У
1996 1997 1998 1999 2000 2001
Рис. 1. Количество экзогенных пожаров на шахтах Минтопэнерго Украины
Основным параметром, контролируемым шахтными системами пожаротушения является температура. Контроль осуществляется с помощью тепловых шахтных пожарных извещателей, назначение которых - сигнализация о повышении температуры воздуха в защищаемой горной выработке. Кроме тепловых пожарных извещателей в комплект шахтных автоматических систем могут входить дымовые датчики различной конструкции.
Одним из важных аспектов создания шахтных автоматических систем пожаротушения является научное обоснование выбора типа и конструкции пожарного извещателя в зависимости от его назначения и условий применения.
Инерционность пожарного извещателя для случая конвективного теплообмена, можно определить по безразмерному параметру в и критериям Био (В) и Фурье (Го)\
б
Оу- {о)
О/ -(0 )
где , tf и 0 - соответственно температура срабатывания извещателя, температура среды при пожаре
в месте расположения датчика и первоначальная
0/'“'
температура до начала пожара С.
Критерий В/ = а . I; где а - коэффициент тепло-
X
обмена в ккал/м2 ч-град; X - коэффициент теплопроводности чувствительного элемента пожарного из-вещателя в ккал/ м- ч- град; Ь - толщина чувстви-
а ■ т
тельного элемента, м; критерий Го = ------"., где П-
I2
коэффициент теплопроводности м2/с; ти - инерционность извещателя в секундах.
В конструкциях современных шахтных систем пожаротушения применяются пожарные извещатели с температурой срабатывания 72 0С.
Не смотря на довольно широкий арсенал современных шахтных систем пожаротушения, их структуру можно свести к единой несложной блок-схеме, включающей подсистему контроля параметров среды, подсистему пожаротушения, запорно-пусковую арматуру, распределительный трубопровод с распы-
млн.грн.
40.
У
Рис. 2. Экономический ущерб от экзогенных пожаров на шахтах Минтопэнерго Украины
П\
V
о\
77\
П\
1996 1997 1998 1999 2000 2001
лителями, а также вспомогательные контрольноизмерительные устройства и приспособления для заправки и технического обслуживания системы. Наиболее универсальными с точки зрения тушения различных классов подземных пожаров являются порошковые системы, способные эффективно ликвидировать пожары классов А, В, С, а также возгорание электрооборудования, находящегося под напряжением до 1140 В. Типичная структурная схема шахтной системы порошкового пожаротушения представлена на рис. 3. В состав системы, как правило, входят: автоматическая установка пожаротушения типа АУПП (или ее модификации) с пусковыми блоками (механического или электрического включения), световые и звуковые сигнализаторы, распределительные трубопроводы (перфорированные или с форсунками-распылителями), станция пожарной сигнализации типа СЦ-1, СЦ-2, СП (или их модификации) с комплектом пожарных тепловых или дымовых извещателей, шлейфами сигнализации и коммутирующими элементами.
Работают системы порошкового пожаротушения следующим образом. При пожаре в защищаемой зоне срабатывает ближайший к источнику возгорания пожарный извещатель, электрический сигнал от которого поступает на станцию пожарной сигнализации, которая включает световой и звуковой сигналы тревоги и начинает выполнять логическую оценку поступившего импульса, определяя его величину и природу происхождения.
При этом станция проверяет целостность шлейфов, соединяющих между собой извещатели, определяет наличие в их цепи тока короткого замыкания, целостность извещателей и «высвечивает» результаты диагностики на контрольной панели.
В случае срабатывания второго извещателя станция вырабатывает управляющий электрический сигнал для запуска установки пожаротушения. Запуск автоматических установок осуществляется с помощью пусковых устройств (блоков), конструкция которых определяется назначением системы.
Логическая обработка сигналов, поступающих от пожарных извещателей, производится станцией СЦ. Принцип действия, конструкция, технические параметры, правила монтажа и другие сведения об СЦ представлены в ТУ.
Рис. 3. Общий вид автоматической системы пожаротушения типа САП
20
0
Питание станции СЦ обеспечивает блок питания, на вход которого подается напряжение 220 В, 50 Гц. При аварийном отключении напряжения, станция автоматически переходит на собственное резервное питание 24 В постоянного тока.
Техническая характеристика системы Объем, защищаемый одной автоматической установкой с массой заряда 80 кг огнетушащего порошка типа П-2АП или аналогичного класса, м3; не менее 250 Инерционность автоматической установки - время от срабатывания пускового блока до начала выхода газопорошковой смеси из распылителей или отверстий перфорации, с 10.. .12
Температура срабатывания датчиков, 0С 72
Диапазон температур эксплуатации станций типа СЦ1 и ее модификаций С -10...+50
Диапазон температур эксплуатации сосудов автоматических установок типа АУПП, 0С -35...+55
Напряжение питания станции и пусковых блоков, В
220
Давление сжатого воздуха в баллонах установок, МПа
15
Масса жидкой двуокиси углерода в баллонах установок при 20 0С, кг 2.8. 3.0
Пусковое давление рабочего газа в емкостях установок, МПа 0,7...0,9
Масса, заряженной автоматической установки, кг 145 Полный срок службы, лет, не менее 6
Количество контролируемых шлейфов, шт. 10
СЦ-1 20
СЦ-2
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------------
Система способна «распознавать» на ранней стадии и тушить подземные пожары классов А, В, С и возгорания электрооборудования, находящегося под напряжением до 1140 В. Разработана методика расчета основных параметров шахтных автоматических установок, входящих в состав систем пожаротушения. Кроме того, разработана методика определения огнетушащей эффективности автоматических систем пожаротушения, включающая определение производительности огнетушащих модулей, массы огнетушащего заряда, величины рабочего давления в рабочих емкостях, а также расчет конструктивных параметров установок и характеристик распределительных трубопроводов. Проведены натурные огневые испытания систем типа САП-1, которые подтвердили их надежность и высокую огнетушащую эффективность.
Выводы.
Таким образом, разработанные на основе принципа теплового мониторинга системы пожаротушения типа САП являются надежным средством противопожарной защиты горных выработок и горношахтного оборудования и могут быть рекомендованы к широкому применению. Наиболее эффективно и целесообразно их применение для противопожарной защиты шахтных электроподстанций и электровозных гаражей, башенных копров и административнобытовых комбинатов шахт. В настоящее время на угольных шахтах Украины и угольных разрезах России в эксплуатации находятся более 50 автоматических систем типа САП и их модификаций.
Булгаков Ю.Ф. — доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой "Охрана труда и аэрология”, ДонНТУ, г. Донецк, Украина.
г ДИССЕРТАЦИИ \
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ
ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы специальность Ученая степень
московским государственный открытый университет
ТУХТО Андрей Андреевич Предотвращение газодинамических явлений при разработке калийных пластовых месторождений (на примере РУП По «Беларуська-лий») 25.00.22 к.т.н.
сТАРОВОЙТОВ Вячеслав савельевич определение рациональных параметров и режимов разрушения сложноструктурных калийных солей шнековыми исполнительными органами очистных комбайнов (на примере По «Беларусь-калий») 05.05.06 к.т.н.
всероссиискии научно-исследовательскии институт ческих и геохимических систем (внии геологических, геофизи- геосистем)
финкельштейн Михаил Янкелевич Технология обработки и анализа данных на базе геоинформационной системы INTEGRO для решения задач прогноза твердых полезных ископаемых 25.00.35 д.т.н.
«НЕДЕЛЯ Г0PНЯКЛ-2ЦЦ3» ŒMMrn'P № 4
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
Содержание:
Автор:
Ключевые слова: Заметки:
Дата создания:
Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:
Полное время правки: Дата печати:
При последней печати страниц: слов: знаков:
БУЛГАКОВ
G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB5_03 C:\Program Files\Microsoft Office\Шаблоны\Normal.dot Ю
Булгаков Ю.Ф.
17.04.2003 11:42:00 5
08.11.2008 0:20:00
Таня
14 мин.
08.11.2008 0:54:00 4
1 862 (прибл.)
10 617 (прибл.)
