НПАОП 10.0-7.05-90 Руководство по борьбе с эндогенными пожарами на шахтах Минуглепрома СССР

Первой контрольной точкой в этом случае остается граница изолированного участка с действующими выработками (набор пробы воздуха из-за перемычки на вентиляционном штреке).

Для участков, находящихся в области компрессия, первой конт­рольной точкой является сопряжение выработанного пространства с воздуховыделяющей скважиной, пробуренной с поверхности или из ближайших наработок. В качества второй контрольной точки, ана­логично подобным замерам на участках в области депрессии, целесо­образно использовать вентиляционный штрек на его границе с обру­шением (рис.4.16). Третья точка контроля для подобных участков может быть рекомендована в тех случаях, когда перемычка на вентиляционном штреке выдает воздух.

Периодичность наблюдений за атмосферой пожарного участка обусловлена характером ее изменения (рис.4.2). В этой связи целесообразно в первые двое суток после изоляции пожарного участка отбор проб и измерение температуры воздуха производить через 4 часа, затем ежедневно в течение 15 суток. В дальнейшем пробы берутся по графику, разработанному главным инженером шахты и согласованному с командиром ВГСО. При резких изменениях температура (ее рост) и состава воздуха в пожарном участке пробы отбирают ежесуточно.

Пробы воздуха необходимо анализировать на наличие 10 компо­нентов: кислород, углекислый газ, оксид углерода, метан, водород, предельные углеводороды (этан, пропан, бутан) и непредельные угле­водороды (этилен, пропилен). При получении результатов анализа, указывающих на окончание тушения пожара, частота последующих на­боров для его списания в категорию потушенных может быть умень­шена до двух раз в неделю,

4.3. Определение стадий развития и затухания эндогенных пожаров по соотношению непредельных углеводородов

Каждая стадия самовозгорания угля протекает в определенном интервале температур. Так, стадия самонагревания угля протекает в интервале температур от установившегося квазистационарного значения (20...50 °С) до критической, при достижении которой на­чинается ее дальнейший быстрый рост, приводящий к самовозгоранию угля. Значения критических температур самовозгорания и воспламене­ния различных углей приведены в табл.4.1.

После обнаружения традиционных признаков самовозгорания угля на ранней стадии (повышение содержания СО, появление Н2и других газов) фактическая стадия должна быть уточнена по мак­симальной температуре угля в скоплении, определяемой на основании данных о соотношении в газовых пробах этилена и ацетилена.

Рис. 4.1. Схема расположения контрольных точек на пожарных участках:

1- шланг для дистанционного отбора проб;

2- термодатчик

Рис. 4.2. Изменение атмосферы изолированного участка в ходе тушения пожара

Таблица 4.1

Температурные параметры самовозгорания угля

Контроль за самонагреванием угля осуществляется по следующий

признакам:

повышению температуры угля вшив установившегося квазистационарного значения, определяемой по соотношению в пробах шахтного воздуха этилена и ацетилена;

нарастанию содержания водорода во времени выше фоновых значений.

Ранняя стадия самовозгорания угля характеризуется повышением температуры угля выше критической, контроль за соотношением этилена и ацетилена в пробах воздуха позволяет на данной стадии определять температуру угля.

Для стадии горения характерны температуры, превышающие температуру воспламенения летучих веществ.

Температуру угля на стадии горения контролировать невозможно.

После охлаждения угля ниже температуры воспламенения вновь появляется возможность контролировать температуру очага самовозгорания угля, что позволяет обоснованно решать вопросы о возможности списания эндогенных пожаров в категорию потушенных и вскрытия изолированных пожарных участков.

4.3.1. Определение температуры угля по соотношению этилена и ацетилена

Самонагревание углей сопровождается их термической деструкцией и десорбцией сингенетических газов. В продуктах деструкции и десорбции наряду с другими газами содержатся этилен и ацетилене При обычных температурах, т.е. при отсутствии процесса самонагревания, фоновые объемные доли этих компонентов составляют 10-7. ..10-6%, а соотношения их блики к единице.

С повышением температуры самонагревающегося угля растет выделение эталона я ацетилена. На стадии самонагревания и ранней стадии самовозгорания, витать до температуры воспламенения

летучих веществ рост содержания этилена опережает рост содержания

ацетилена, вследствие чего соотношение этих компонентов закономерно

увеличивается. После достижения температуры воспламенения угля,

в зависимости от массы угольного скопления, в котором происходит процесс самовозгорания, и количества поступающего к нему воздуха, может происходить либо дальнейший рост соотношения содержания этилена и ацетилена, либо его резкое уменьшение до значений, характерных для температур ниже критической, с одновременным увеличением содержания ацетилена. Таким образом, по изменению содержания этилена и ацетилена и их соотношений можно идентифицировать стадии развития эндогенных пожаров и приближенно определять температуру угля до момента его воспламенения.

Температуру угля в очаге самонагревания определяют из выражения

t y =t (1+Δtп/100)+t o , (4.1)

деt - превышение температурой угля температуры вмещающих

пород, °С (табл.4.2);

tо- температура вмещающих угольных пласт пород, °С;

Δtп- максимальная ошибка в определении превышения темпе­ратурой угля температуры вмещающих пород, % (табл.4.3)

Превышение температурой угля температуры вмещающих пород определяется в зависимости от соотношения фактических объемных долей этилена и ацетилена ( Сэт/Сац), выделяющихся на контролируемом участке из угля при его самонагревании. Установленные экспериментальным путем значения зависимостей Сэт/Сац=ƒ(t ) для различных марок углей приведены в табл.4.2.

Температура вмещающих угольный пласт породtоопределя­тся из выражения

tо=t g + (H -h1)/g r(4.2)

гдеh1- глубина зоны постоянной годовой температуры пород

в данном месте, м;

H - глубина горных работ, м;

gr- средняя величина геотермической ступени для данного

района, м/°С;

Таблица 4.2

Значения величиныt в зависимости от соотношения объемных долей этилена и ацетилена Сэт/Сац

Таблица 4.3

Максимальная ошибка в определении превышения температурой угля температуры вмещающих пород

t g - температура пород в зоне постоянной температура, °С (для условий шахт Донбассаh1= 30 м;t g = (9...10) °С;g r = 33 м/°С).

4.3.2. Контроль за развитием процесса самовозгорания угля и тушением эндогенных пожаров по соотношению содержания этилена и ацетилена

Контроль за температурой угля в местах, недоступных для наблюдения, и стадиями развития процесса самовозгорания по соотношению этилена и ацетилена должен быть организован на участках с высокой эндогенной пожароопасностью. Контроль температуры угля при тушении эндогенных пожаров по соотношению содержаний этилена и ацетилена является дополнительной информацией, позволяющей оценивать возможность взрыва метановоздушной смеси и эффективность применяемых мероприятий. Он должен быть организован с момента возникновения и до окончания тушения пожара, а в случае изоляции пожара - до момента его списания. При этом не исключается применение других видов оперативного контроля.

Контроль включает следующее:

выбор места отбора проб воздуха и установление периодичности;

отбор проб воздуха;

определение содержания этилена и ацетилена, а также их фоновых значений. Для участков, где контроль по соотношению содер­жаний этилена и ацетилена организован после обнаружения ранних признаков самонагревания (самовозгорания) угля, фоновое содержа­ние этилена и ацетилена не определяется, а их объемные доли при­нимаются соответственно (6-10)·10-7и (3-5)·10-7%;

установление стадий развития процесса самовозгорания по ре­зультатам анализа температуры угля.

Работы по организации контроля осуществляются работниками ВТБ шахт и подразделениями ВГСЧ в соответствии с мероприятиями, ут­вержденными главным инженером шахты и согласованными с ВГСЧ. В мероприятиях оговариваются места отбора проб воздуха, периодич­ность отбора, а также лица, ответственные «а отбор проб, их доставку в лабораторию и анализ.

Выбор места отбора проб газов

Для определения температуры угля по соотношению этилена и ацетилена на контролируемом участке должны быть отобраны газовые пробы не менее чем ин двух мест. Одно из них необходимо выбрать на поступающей струе, а второе - по ходу вентиляционной струи,

прошедшей через места наиболее вероятного нагревания угля с уче­том что степень разбавления свежим воздухом выносимых газообраз­ных продуктов должна быть минимальной.

Отбор проб может производиться непосредственно из атмосферы выработок, из пробоотборных трубок, заложенных в изоляционные перемычки, бутовые полосы или непосредственно в выработанное простран­ство, а также из скважин, пробуренных из подземных выработок или с поверхности.

Расположение точек отбора проб газов зависит от схемы про­ветривания и системы разработки. Для схем проветривания и систем разработки, показанных на рис.4.За и б, пробы отбираются из тру­бок, размещаемых в бутовой полосе у вентиляционной выработки с шагом 40...60 м (точкаI ) или у места поступления утечек из выработанного в призабойное пространство (точка 4).

При столбовой системе разработки (рис.4.3) должен быть преду­смотрен отбор проб у мест выноса газов из выработанного прост­ранства (точкаI на рис.4.4а и точки 1 и 2 на рис.4.26), в исхо­дящей струе (точка 2 на рис.4.4а и точка 3 на рис.4.46), а также из скважин, пробуренных в купола обрушения (точка 3 на рис.4.4 а и точка 4 на рис.4.4.1 ). Кроме того, одно из обязательных мест пробоотбора должно располагаться на поступающей струе (точка 4 на рис.4.4а и точка 5 на рис.4.46).

При наличии очага самонагревания (самовозгорания) угля в изолированном участке (рис.4.4в) пробы исходящих от очага струях должны отбираться из-за воздуховыдающих перемычек (точкаI ) или в общеисходящей струе вблизи этих перемычек (точка 2).

При разработке пластов угля по восстанию (падению) (рис.4.5) в качестве дополнительных мест пробоотбора можно рекомендовать места возможного выноса газов тепловой депрессией, При разра­ботке пластов по восстанию (рис.4.5а ) этим местом может быть призабойное пространство вблизи вентиляционной выработки (точка 2), а при отработке пластов по падению (рис.4.56 ) - вентиляционный полевой штрек (точка 4) и заперемыченные выработки на вентиляцион­ном штреке (точка 5).

Если выработанное пространство контролируемого участка имеет аэродинамическую связь с отработанными этажами или ярусами (отсутствуют целики угля между горизонтами), точки пробоотбора могут располагаться следующим образом:

в примыкающих к старым выработанным пространствам воздухо-подающих выработках (точка 1, рис.4.6а ) ;

Рис. 4.3. Схема расположения точек отбора проб

газов на содержание этилена и ацетилена: (сплошная система разработки) при возвратно-точнойcxe мe проветривания (а) и при подсвежении на выработанное пространство (б)

Рис. 4.4. Схемы расположения точек отбора проб

газов на содержание этилена и ацетилена: (столбовая система разработка) при возвратноточной схеме проветривания (а); схема проветривания с подсвежением на массив угля (б) и на заперемыченных участках (в)

в воздухоподающих выработках нижнего слоя при двухсловной отработке пластов (точка 4, рис.4.6б );

из-за перемычек в выработке с общеисходящей струей (точки 5 и 6, рис.4.6а ) или на вентиляционных горизонтах шахт, разраба­тывающих крутопадающие пласты (точка 3, рис.4.7а и точки 3 к б, рис.4.76 ).

В том случав, вола выработанное пространство контролируемого участка имеет аэродинамическую связь с поверхностью, а на шахте применяется нагнетательный или комбинированный (нагнетательно-всасывающий) способ проветривания, то, кроме обычных мест пробоотбора (из выработанного пространства, скважин, в поступающих и исходящих струях; должен быть предусмотрен отбор проб из сква­жин, пробуренных с поверхности иди выработок других горизонтов в выработанное пространство контролируемого участка. Расположение точек пробоотбора, характерное для таких случаев, показано на рис.4.8.

Порядок отбора газовых проб для определения содержания этилена и ацетилена

Газовые пробы для определения содержания этилена и ацетилена отбираются при контроле за ранними признаками самонагревания (са­мовозгорания) угля горным местером ВТБ или пробоотборщиком ВГСЧ, а при контроле за ходом тушения эндогенных пожаров - пробоотбор­щиком ВГСЧ.

Частота отбора проб при контроле за ранними признаками самонагревания (самовозгорания) угля устанавливается главным инжене­ром шахты и согласовывается с командиром подразделения ВГСЧ, об­служивающего шахту. Периодичность отбора проб примерно равна половине инкубационного периода самовозгорания угля, но не более 10 суток.

Частота отбора проб при контроле за ходом тушения эндоген­ных пожаров определяется руководителем горноспасательных работ в соответствия с характером и стадией развитая пожара. Если уста­новлено, что процесс самовозгорания достиг стадии горения, то последующие отборы газовых проб для определения температуры угля по соотношению содержаний этилена и ацетилена следует производить только после реализации мероприятии, направленных на тушение эндогенного пожара.

Запрещается производить отбор газовых проб в период подачи в выработанное пространство реагентов (води, пену, инертных газов и пр.)

Рис. 4.5. Схемы расположения точек отбора проб газов на содержание этилена и ацетилена при отработке пластов длинными столбами по восстанию (а) и падению (б)

Рис. 4.6 Схемы расположения точек отбора проб

газов на содержание этилена и ацетилена при наличии аэродинамической связи выра­ботанного пространства контролируемого участка с отработанными при выемке пласта на всю мощность (а) и с разделением на слои (б)

Рис.4.7. Схема расположения точек отбора проб газов на содержание этилена и ацетилена при разработке крутопадающих пластов по простиранию (а) и щитовыми агрегатами (б)

Рис. 4.8. Схема расположения точек отбора проб газов на содержание этилена и ацетилена при раз­работке мощных крутопадающих пластов щитовой системой разработки без разделения на подэтажи и при наличии аэродинамической связи с поверхностью