О возможности пожара на ленточном конвейере из-за воспламенения штыба угля Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

В. М. Юрченко yvm@kuzstu.ru

УДК 622.86:621.867.2

О ВОЗМОЖНОСТИ ПОЖАРА НА ЛЕНТОЧНОМ КОНВЕЙЕРЕ ИЗ-ЗА ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ШТЫБА УГЛЯ ON BELT CONVEYOR FIRE POSSIBILITY CAUSED BY

COAL CHIPPING IGNITION

В. М. Юрченко - канд. техн. наук, V. M. Yurchenko - candidate of

доцент кафедры ФГБОУ ВО «Кузбасский technical sciences, chair assistant professor

государственный технический университет of T.F. Gorbachev Kuzbass State Technical

имени Т.Ф. Горбачева» University, Kemerovo, Russia

В угольной промышленности сформировались три направления обеспечения пожарной безопасности на ленточных конвейерах: создание и применение конвейерных лент трудносгораемых (трудногорючих); разработка и применение средств контроля работы ленточного конвейера и аппаратуры управления, исключающей несанкционированное вмешательство; разработка и применение установок автоматического водяного пожаротушения.

В рамках данной статьи рассматривается первое направление, основанное на п.п. 2.2.1 РД 03-423-01 «Нормы безопасности на конвейерные ленты для опасных производственных объектов и методы испытаний», в котором указывается, что не должно происходить воспламенение тканевых лент при трении на барабане испытательной установки, температура поверхности которого составляет 500°С, а для лент на поливинилхлоридной основе - не более 325 °С.

В статье описана гипотеза воздействия теплового импульса на ленту и на штыб угля. Данного воздействия достаточно для воспламенения последнего и возникновения пожара на ленточном конвейере. Проведены измерения температуры воспламенения для различных углей шахт Кузбасса. Сравнение температур воспламенения штыба различных марок угля с температурами деталей и узлов ленточного конвейера при неправильной его эксплуатации позволяет утверждать, что воспламенение штыба возможно, т.е. воспламенение штыба может стать источником возникновения пожара на ленточном конвейере.

In coal industry three areas of fire safety on conveyor belts are formed: the creation and application of nonflammable (slow-burning) conveyor belts; development and application of belt conveyor operation and management control means, eliminating the unauthorized interference; development and application of automatic fire extinguishing systems.

In this article the first direction based on the paragraphs 2.2.1 RD 03-423-01 "Safety standards on conveyor belts for hazardous production facilities and the test methods" is considered where it is stated that there must be no belt frictional ignition on the drum of a test installation the temperature of which is 500°C, and for polyvinylchloride belts - less than 325 °C.

The article describes the hypothesis of the thermal pulse impact on the belt and coal chipping. This impact is enough to ignite the latter and a fire initiation on a conveyor belt. Measurements of the ignition temperature for the various coal mines in Kuzbass were carried out. Comparison of the ignition temperature of various coal grade chipping with belt conveyor parts and assemblies temperatures when operation was not correct allows to suggest that inflammation may occur, ie chipping inflammation can be a source of fire on a conveyor belt.

Ключевые слова: ЛЕНТОЧНЫЙ КОНВЕЙЕР, ЛЕНТА, ШТЫБ УГЛЯ, ТЕМПЕРАТУРА ВОСПЛАМЕНЕНИЯ, ПОЖАР, ПРИЧИНЫ, ДЕРИВАТОГРАММА

Key words: BELT CONVEYORS, BELT, COAL CHIPPING, IGNITION TEMPERATURE, FIRE, CAUSES, DERIVATOGRAMS

В угольной промышленности сфор- работы ленточного конвейера и аппарату-мировались три направления ры управления, исключающей несанкци-обеспечения пожарной безопас- онированное вмешательство; разработка ности на ленточных конвейерах: и применение установок автоматического создание и применение конвейерных лент водяного пожаротушения. В рамках дан-трудносгораемых (трудногорючих); раз- ной статьи рассматривается первое наработка и применение средств контроля правление.

научно-технический журнал № 3-2016 А

вестник 47

В настоящее время причины возникновения пожаров на шахтных ленточных конвейерах достаточно полно изучены [1-5]:

- уменьшение натяжения ленты из-за вытяжки;

- уменьшение натяжения ленты из-за уменьшения натяжения на натяжном устройстве;

- увеличение сопротивления движению ленты (натяжения) за счет увеличения грузопотока;

- увеличение натяжения ленты из-за обрушения крепи и породы на ленточный конвейер;

- увеличение сопротивления движению ленты (натяжения) из-за увеличения сопротивления вращению роликов;

- увеличение сопротивления движению ленты (натяжения) из-за остановки (выхода из строя) не приводного барабана;

- увеличение сопротивления движению ленты (натяжения) за счет заштыбовки приводной станции;

- увеличение сопротивления движению ленты (натяжения) за счет заштыбовки нижней ветви;

- нагревание роликов, вышедших из строя (заклинивание подшипниковых узлов) трением движущейся ленты;

- трение о стойки крепи, борт выработки, о неподвижные части металлоконструкции и став конвейера поперечного схода ленты;

- трение в результате наматывания на валы вращающихся барабанов оторвавшейся полосы ленты из-за поперечного схода;

- выход из строя подшипников электродвигателя и редуктора из-за перегрузки или неправильной регулировки;

- короткое замыкание электрооборудования конвейера и его электрической сети;

- загорание от посторонних источников (самовозгорание угля, взрывные работы, вспышка метана, вспышка легко воспламеняющихся минеральных масел, применяемых в гидропередачах и вулканизаторах).

Следствием большинства причин является повышение температуры, воздействующей на конвейерную ленту. Не случайно на шахтах опасных по газу и пыли применяются конвейерные ленты трудносгораемые (трудногорючие). Согласно требованиям РД 03-423-01 конвейерные ленты подвергают испытаниям трением на барабане, предельная температура которого составляет 500 °С, а для лент на поливинилхло-ридной основе - не более 325 °С. [1-6]. При работе ленточного конвейера тепловое воздействие, полученное лентой, с некоторым рассеянием

передается транспортируемому горючему полезному ископаемому и образующемуся штыбу. Принимая во внимание классификацию НИИГД [7,8], можно утверждать, что при достижении температуры 200-280 °С начинается вторая фаза процесса возгорания материала. Подтверждением можно считать случаи возникновения пожара при внезапной остановке ленты, когда рассеяние тепла резко уменьшается, а температура материала становится выше 280 °С.

Тепловой импульс, возникающий при неправильной эксплуатации ленточного конвейера, воздействует не только на ленту, но и на штыб угля. В статье высказано предположение о том, что теплового импульса достаточно для воспламенения штыб угля. Для того чтобы ответить на вопрос о вероятности возникновения пожара на ленточном конвейере из-за воспламенения штыба, были проведены специальные исследования образцов. Температура воспламенения штыба угля определялась на многофункциональном приборе Дериватограф Q-1500D (рис.1), который позволяет одновременно проводить простой и дифференциальный термометрический анализы, термогравиметрический анализ и получать кривую скорости потери массы образца.

Для исследования были взяты образцы

Рисунок 1 - Схема дериватографа Q-1500D: 1 - тигель с исследуемым образцом; 2 - печь; 3 -керамическая трубка с термопарами; 4 - весы; 5 - программатор нагрева; 6 - датчик скорости изменения массы образца; 7 - датчик изменения массы; 8 - усилитель выходного сигнала; 9 - термопара; 10 - подвод инертного газа; 11 - защитный кварцевый стакан; Т - запись изменения температуры эталона; БТЛ - запись дифференциального термического анализа; ТО - запись изменения массы образца; ВТО -запись скорости изменения массы образца

Текущее время,

Рисунок 2 -Дериватограмма образца штыба угля пласта Надбайкаимский-2 «Шахты имени 7 ноября»

300

270 -

<я 240 Н

а

1С

о

я о о я

210 -

130 -

150 -

Т„ = 290.7°С

flash

- 35 -30 -25 -20

I

- 15

- 10 -5 -0

15 - 10 - 5 0

"а -6 -5

-10

-•15 -20

100

£00

700

200 300 400 500 Температура, ¡»qj

Рисунок 3 - Обработанная Пакетом Origin 9.1. дериватограмма образца штыба угля пласта Надбай-

каимский-2 «Шахты им. 7 ноября»

штыба угля из под приводных станций ленточных конвейеров, установленных под комплексно-механизированными лавами ряда шахт Кузбасса.

В результате испытания образцов на де-риватографе Q-1500D получены дериватограм-мы (рис. 2), которые позволяют анализировать процессы, протекающие при нагреве. На дери-ватограмме видно, что изменение температуры эталона происходило линейно (Т). В течение 34,4 мин. происходило незначительное уменьшение массы образца (ТО), связанное с устранением влаги. При этом скорость изменения массы (БТО) была постоянной. В течение следующих 12,5 мин. происходило уменьшение массы образца (ТО), связанное с выделением и сгорани-

ем летучих веществ. Подтверждение этому дает соответствующий участок записи дифференциального термического анализа (DTA): увеличение крутизны кривой свидетельствует о выделении теплоты при сгорании летучих веществ. Именно температура образца, при которой происходит выделение летучих веществ, является температурой воспламенения штыба угля.

Дериватограмма обработана пакетом Origin 9.1. для лучшей визуализации и анализа полученных данных (рис. 3). С помощью программы осуществляется сопоставление изменений кривых TG, DTG, DTA, а затем определение температуры воспламенения штыба угля. Результаты обработки дериватограмм образцов штыба угля приведены в таблице 1.

49

Таблица 1 - Температура воспламенения штыба некоторых марок угля

Наименование шахты Пласт Марка угля Температура воспламенения, °С

Бутовская Артельный КО 292,57

Бутовская Артельный КО 362,5

Бутовская Артельный КО 295,97

Бутовская Артельный КО 370,05

Заречная Надбайкаимский Г 301,89

Заречная Надбайкаимский Г 365,62

им. С.М. Кирова Поленовский Г 256,2

им. С.М. Кирова Поленовский Г 313,78

Комсомолец Бреевский Г 300,6

Комсомолец Бреевский Г 360,16

Костромовская Никитинский-1 Ж 297,25

Костромовская Никитинский-1 Ж 362,0

Полысаевская Бреевский Г 278,87

Полысаевская Бреевский Г 344,6

им. 7 ноября Надбайкаимский-2 Г 290,7

им. 7 ноября Надбайкаимский-2 Г 353,94

Температура воспламенения штыба различных марок угля колеблется от 292,57 до 370,05 °С. Сопоставление с достигаемыми температурами деталей и узлов шахтных ленточных конвейеров, при их неправильной эксплуатации,

позволяет утверждать, что воспламенение штыба возможно, т.е. воспламенение штыба может стать источником возникновения пожара на ленточном конвейере.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Кравченко Е.В., Кудинов В.П., Легащева Л.В. Причины пожаров на ленточных конвейерах и способы их предотвращения // Безопасность труда в промышленности. 1994. № 2. С. 17-20.

2. Бухтий Н.В., Белик И.П., Маркович Ю.М. Пожарная безопасность подземных ленточных конвейеров // Безопасность труда в промышленности. 1988. № 7. С. 44-45.

3. Баскаков В.И., Герасимов Г.К., Лудзиш В.С. Пожары на конвейерном транспорте // Безопасность труда в промышленности. 2000. № 1. С. 41-43.

4. Суботин А.И. Пожаробезопасность ленточных конвейеров и нормы безопасности на шахтные конвейерные ленты / А.И. Субботин [и др.] // Безопасность труда в промышленности. 2001. № 5. С. 1823.

5. Юрченко В.М. Новый взгляд на причины пожаров на шахтных конвейерах // Уголь. 2003. №2. С. 56- 59.

6. Юрченко В.М. К вопросу пожарной безопасности ленточных конвейеров // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2016. -№2. С.134-144.

7. Лобазнов А.В. Разработка способа и средств обнаружения начальной стадии подземных пожаров: дис. ... канд.техн. наук: 05.26.03. М., 2011. 222 с

8. Малашкина В.А., Перекатов С.С. Анализ факторов, определяющих возгорание на шахтных ленточных конвейерах на ранней стадии // Горный информационно-аналитический бюллетень 2013. № 11. С. 184-189.

REFERENCES

1. Kravchenko, Ye.V., Kudinov, V.P. & Legashchev, L.V. (1994). Prichiny pozharov na lentochnykh konveierakh i sposoby ikh predotvrashcheniia [Belt conveyor fire causes and the means to prevent them]. Bezopasnost truda v promyshlennosti - Labor safety in industry, 2, 17-20 [in Russian].

2. Bukhtii, N.V., Belik, I.P., & Markovich, Yu.M. (1988). Pozharnaia bezopasnost podzemnykh lentochnykh

konveierov [Underground belt conveyor fire safety]. Bezopasnost truda v promyshlennosti - Labor safety in industry, 7, 44-45 [in Russian].

3. Baskakov, V.I., Gerasimov, G.K., & Ludzish, V.S. (2000) Pozhary na konveiernom transporte [Fires at conveyor transport]. Bezopasnost truda v promyshlennosti - Labor safety in industry, 1, 41-43 [in Russian].

4. Subbotin, A.I. Beliak, L.A., Chubarov, L.L. & Grigoriev Yu.I. (2001) Pozharobezopasnost lentochnykh konveierov i normy bezopasnosti na shakhtnyie konveiernyie lenty [Belt conveyor fire safety and safety norms for conveyor belts] Bezopasnost truda v promyshlennosti - Labor safety in industry, 5, 18-23 [in Russian].

5. Yurchenko, V.M. (2003). Novy vzgliad na prichiny pozharov na shakhtnykh konveierakh [A new look at fire causes on the mine conveyors]. Ugol- Coal, 2, 56-59 [in Russian].

6. Yurchenko, V.M. (2016). K voprosu pozharnoi bezopasnosti lentochnykh konveierov [To the question of belt conveyors fire safety]. Gorny informatsionno-analiticheski bulleten - Mining informational analytical bulletin, 2, 134-144 [in Russian].

7. Lobazanov, A.V. (2011). Razrabotka sposoba i sredstv nachalnoi stadia podzemnykh pozharov [Development of a method and means of the underground fire initial stage detecting].Candidate's thesis. Moscow [in Russian].

8. Malashkina, V.A., & Perekatov, S.S. (2013). Analiz faktorov, opredeliaiushchikh vozgoranie na shakhtnykh lentochnykh konveierakh na rannei stadii]. Gorny informatsionno-analiticheski bulleten - Mining informational analytical bulletin, 11, 184-189 [in Russian].

научно-технический журнал № 3-2016

вестник