CC BY
74
2011
УДК 377.44
А.В. Вяльцев, А.В. Фролов
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ РИСКА ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРА В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ НЕГАЗОВЫХ ШАХТ, ОБОРУДОВАННЫХ ЛЕНТОЧНЫМИ КОНВЕЙЕРАМИ
Рассмотрена современная база нормативной документации в области определения расчётных величин пожарных рисков. Выявлено отсутствие методик расчёта пожарных рисков на производственных объектов специального назначения. Предложена методика оценки риска возникновения пожара на ленточном конвейере.
Ключевые слова: пожарный риск, производственные объекты, горные выработки.
~П соответствии с Федеральным законом от 27 декабря 2002
Х-#года № 184-ФЗ «О техническом регулировании» и постановлением Правительства Российской Федерации от 31 марта 2009 года №272 «О порядке проведения расчетов по оценке пожарного риска», МЧС России разработано два новых документа, представляющих собой методики расчёта пожарных рисков. Приказом от 30 июня 2009 года №382 была утверждена «Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности», а приказом от 10 июля 2009 года №404 - «Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах».
Определение расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности заключается в расчете индивидуального пожарного риска для жильцов, персонала и посетителей в здании [1]. Численным выражением индивидуального пожарного риска является частота воздействия опасных факторов пожара (ОФП) на человека, находящегося в здании. Перечень ОФП установлен статьей 9 Федерального закона от 22 июля 2008 года №123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Таким об-
разом, данная методика применима исключительно для жилых и административных зданий и сооружений.
В тексте «Методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах» прямо указано, что положения данной методики не распространяются на определение расчетных величин пожарного риска на производственных объектах специального назначения, в том числе объектах военного назначения, объектах производства, переработки, хранения радиоактивных и взрывчатых веществ и материалов, объектах уничтожения и хранения химического оружия и средств взрывания, наземных космических объектах и стартовых комплексах, горных выработках, объектах, расположенных в лесах, линейной части магистральных трубопроводов [2]. А ведь пожары именно на таких объектах представляют особую опасность, обладая не только высокой скоростью распространения и «сопротивляемостью» попыткам своего тушения, но и приводящие, порой, к катастрофическим последствиям - массовой гибели людей, заражению среды обитания человека, полному и безвозвратному разрушению производственных мощностей.
По отдельным производственным объектам специального назначения существуют различные авторские методики определения пожарных рисков, базирующиеся на достаточно сложных и затратных по времени математических вычислениях, требующих большого числа исходных данных и подразумевающих решение систем дифференциальных уравнений в частных производных.
Другой подход к решению вышеуказанной проблемы - экспресс-оценки пожарных рисков, однако их анализ показывает, что роль одного из главных условий возникновения пожара - источника зажигания не находит своего применения в расчетных формулах, кроме того не учитывается зависимость возникновения пожара от теплофизических показателей веществ и материалов: теплопроводности, теплоемкости и плотности.
Проблема же оценки пожарных рисков в горных выработках практически не рассматривается в современной научной литературе и, тем более, в нормативной документации и правовых актах.
Но даже при таком положении дел, пожары на угольных шахтах продолжают ежегодно уносить жизни горняков и причинять крупный материальный ущерб. Объект повышенной пожарной опасности здесь - шахтный ленточный конвейерный транспорт. На
угольных шахтах России каждый год происходит порядка десяти возгораний, связанных с эксплуатацией ленточных конвейеров, среди которых до половины - крупные пожары с человеческими жертвами и большим материальным ущербом [3]. Одной из главных причин пожаров на ленточных конвейерах является трение. Разумеется, возникает необходимость оценки риска возникновения пожара от трения на ленточных конвейерах.
Заполнить эту нишу вполне способна методика оценки риска возникновения пожара при пробуксовке приводного барабана ленточного конвейера, разработанная авторами статьи.
Основой методики является расчет и анализ основных составляющих риска возникновения пожара - пожарной нагрузки и источников зажигания.
Возникновение пожара на ленточном конвейере, обусловлено совместным образованием горючей среды (смеси штыба и резиновой пыли) в рассматриваемом элементе объекта (зона контакта конвейерной ленты и приводного барабана ленточного конвейера) и появлением в этой среде источника зажигания (нагретой поверхности приводного барабана).
Соответственно риск возникновения пожара определится произведением вероятностей наличия критической пожарной нагрузки и появления источника зажигания:
R = Р ■ Риз , (1)
где Рн - вероятность образования и существования пожарной нагрузки (смеси штыба и резиновой пыли, образующейся в результате изнашивания конвейерной ленты при работе конвейера); Риз -вероятность появления источника зажигания (теплового импульса от нагревшегося при пробуксовке барабана).
В качестве временных интервалов расчета вероятностей принимаются:
т - время от начала пробуксовки барабана до достижения температурой его поверхности верхней границы интервала воспламенения пожарной нагрузки (для штыба углей этот интервал приближенно равен 400 - 600 °С);
тиз - время прохождения температурой поверхности барабана интервала воспламенения пожарной нагрузки.
Вероятность образования и существования пожарной нагрузки (горючей среды), определяется как:
PH - 1 - e Хг , (2)
где X - интенсивность отказов производственного оборудования
(ленточного конвейера), ч-1.
Здесь необходимо отметить, что вероятность образования пожарной нагрузки при работе ленточного конвейера очень велика. Для упрощения расчётов её можно принимать равной 1.
Вероятность появления источника зажигания (теплового импульса):
X
Риз - 1 - е^ , (3)
Величины т и тиз индивидуальны для каждого конвейера в конкретных условиях работы. Значения этих величин определяются по графику изменения температуры поверхности бара-бана ленточного конвейера, который получается при численном решении разработанной авторами математической модели [4].
Тогда по (1) определяем риск возникновения пожара:
X
R(X) - Р • Риз - (1 - e^ )(1 - е^ ) (4)
Алгоритм применения методики оценки риска возникновения пожара от трения при пробуксовке приводного барабана ленточного конвейера может быть представлен в виде блок-схемы, представленной на рис. 1.
Исходные данные включают в себя конструктивные и теплофизические характеристики приводного барабана и конвейерной ленты. Под вспомогательными показателями понимаются коэффициенты температуропроводности, числа Фурье, коэффициенты распределения тепловых потоков, площади номинальной поверхности трения, работа трения.
Следующий этап - решение линейного дифференциального уравнения Фурье с постоянными коэффициентами, полученными на первых двух этапах. Решение может быть представлено графиком изменения температуры приводного барабана ленточного конвейера во времени, из которого определяются величины т и тиз. На заключительном этапе рассчитываем риск возникновения пожара, используя (4).
Рис. 1. Порядок проведения расчета риска возникновения пожара
Эта методика позволяет оценить величину риска возникновения пожара от трения при пробуксовке приводного барабана ленточного конвейера, а определение величин т и тиз позволит точнее выполнять уставку устройств и приборов защиты от пробуксовки ленточного конвейера, что заметно снизит количество «загрублений» или отключений защиты, что в свою очередь повлечет за собой снижение пожарной опасности выработок, оборудованных ленточными конвейерами. Кроме того, подобную методику можно будет применять в конкретных условиях не только угольных шахт,
но и любых других предприятий, использующего в своем технологическом процессе ленточные конвейеры.
-------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий. Приказ от 30 июня 2009 года №382 Об утверждении Методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности.
2. Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий. Приказ от 10 июля 2009 года №404 Об утверждении Методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах.
3. 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.
4. 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. Н5ГД=Д
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ------------------------------------------------------------
Вяльцев Александр Владимирович - ЮРГТУ (НПИ) кафедра «Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды», ассистент.
Фролов Анатолий Васильевич - ЮРГТУ (НПИ) кафедра «Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды», профессор, академик МАНЭБ, зав. кафедрой «Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды».
E-mail: bgd [email protected].
