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

предназначенных для тушения и профилактики эндогенных пожаров, а также в течение 6 часов после их подачи.

Если на аварийном участке произошел взрыв или вспышка метано-воздушной смеси, то отбор газовых проб должен производиться не ранее чем через 6 часов после восстановления нормального про­ветривания участка.

В случае изоляции пожара частота отбора газовых проб на со­держание этилена и ацетилена устанавливается главным инженером шахты и согласовывается с командиром подразделения ВГСЧ. В период до момента исчезновения в изолированном участке оксида углерода им снижения содержания его до фоновых значений отбор газовых проб на содержание этилена а ацетилена должен производиться с ча­стой в 2...3 раза меньшей, чем частота отбора проб газов на содержание СО2, СН4, СО, О2, Н2. После исчезновения в изолированном участке оксида углерода или снижения содержания его до фоновых значений (вплоть до момента списания пожара) период между отбором проб на содержание этилена и ацетилена должен быть не более 10 суток.

Отбор газовых проб на содержание этилена и ацетилена осуще­ствляется путем прокачиванияI л рудничного воздуха через специ­альную трубку-концентратор (рис.4.9), заполненную сорбентом. Прокачивание осуществляется аспираторамиAM -5 (используется в комп­лекта с индикаторными трубками типа ГХ), выполняя при этом не менее 10 сжатий сильфона аспиратора. На концах трубок-концентраторов имеются гайки со штуцерами, соединенные резиновой труб­кой 4. При отборе пробы резиновая трубка отсоединяется от одного из штуцеров и подсоединяется к аспиратору. Если отбор проб произ­водится из атмосферы, второй конец оставляется свободна; если из скважин и других мест, - второй конец соединяется о трубкой дистанционного пробоотбора.

Перед подсоединением трубки-концентратора к скважине или трубкам дистанционного пробоотбора последние должны продуваться исследуемым газом в объеме, превышающем объем трубопровода иди скважины не менее чем в 4 раза. Время продувки определяемся по формуле

τпр=kd2 lт/W , (4.3)

Рис. 4.9. Трубка-концентратор;

1- трубка с сорбентом ;

2- гайка ;

3- переходник ;

4- резиновая трубка

где τпр- время продувки, мин;

k - коэффициент кратности обмена (при транспортировке газа по скважинам

k = 1570, по трубопроводам из полихлорвинилаk = 3140, по резиновому шлангуk = 7070);

d - внутренний диаметр трубопровода, м;

lт- Длина трубопровода, м;

W - объемная скорость прокачивания анализируемого газа

через трубопровод, л/мин.

Для продувки подводящих коммуникаций используются насосы или эжекторы (табл.4.4).

Таблица 4.4

Типы применяемых при отборе газовых проб транспортных средств и их характеристики

Если атмосферное давление в скважине, за перемычкой или в трубке дистанционного пробоотбора меньше, чем давление в месте отбора, отбор проб не производится.

При отборе проб из-за перемычек изолированных пожарных участ­ков, не снабженных устройствами для дистанционного пробоотбора, время переноса индикаторных компонентов ох очага самовозгорания до перемычки рассчитывают до формуле

τпер=l bS /60g , (4.4)

где τпер- время переноса индикаторных компонентов, мин;

l b - расстояние от очага пожара до места отбора пробы, м;

S - площадь поперечного сечения выработки в свету, м2

g - утечки воздуха через перемычку, м3/мин. При определении утечек воздуха руководствоваться данными табл.4.5.

Таблица 4.5 Утечки воздуха через глухие перемычки

Указанные нормы утечек воздуха через перемычки соответствуют перепаду давления 500 Па. При других перепадах давления нормы утечек пересчитываются по формуле

g =gн(√h /500 ) , (4.5)

гдеgн- норма утечек воздуха через перемычку при перепаде

давления 500 Па, м3/мин;

h - фактический перепад давления, определенный на осно­вании замеров или по данным расчета депрессии шах­ты, Па.

Данные по отбору проб записывают в акт-наряд.

Определение фоновых содержаний этилена и ацетилена Отбор проб газов для установления фоновых содержаний этиленаg ацетилена необходимо производить в нерабочий день или в ремонт­ную смену при отсутствии технологических операций по выемке угля и управлению кровлей (работа комбайна, ведение взрывных работ, передвижка крепи и. т.д.). В каждой из выбранных точек наблюдения следует отбирать три пробы газа с интервалом в 30 мин, анализиро­вать их, определяя объемные доли индикаторных компонентов. Точек наблюдения должно быть не менее двух, причем одна из них должна располагаться на поступающей в контролируемый участок струе, а вторая - за контролируемым участком (например, выработанным пространством) по ходу вентиляционной струи.

Определив значение содержания индикаторных компонентов по трем отобранным пробам газа в каждой точке наблюдения, рассчиты­вают их средние объемные доли ( С iэт, ац) cp по формуле

3

( С iэт, ац) cp = ΣСэт, ац/3 (4.6)

i=1

где С iэт, ац- объемная доля индикаторного компонента вi -ом

отборе, %,

Затем устанавливают фактические доли индикаторных компонентов выделяющихся на контролируемом участке, в местах отбора по пути следования вентиляционной струи из этого участка

( С iэт, ац)ф= ( С iэт, ац) cp- ( Сп эт, ац) cp, (4.7)

где ( С iэт, ац) cp , ( Сп эт, ац) cp - средние объемные доли индикаторных ком­понентов в точке отбора пробы за контролируемым участком по пути следования вентиляционной струи и в поступающей струе, соответственно, %. Такие наблюдения следует проводить 3 раза с интервалом в 4...5 суток. За уровень фоновых содержаний этилена и ацетилена следует принять максимальную из фактических величин ( С iэт, ац)ф, полученную по одному из трех дней.

Пробы для определения фоновых содержаний этилена и ацетилена Должны отбираться в период относительной стабильности (на протя­жении 2...3 часов) газовоздушных параметров контролируемого участ­ка. Если имело место изменение расхода воздуха более чем на 40 %,

то отбор проб должен производиться не менее чем через 3 часа после установления нормального режима проветривания. Результаты определения фоновых содержаний этилена и ацетилена оформляются актом комиссии в составе главного инженера шахты, начальника участка ВТБ и командира подразделения ВГСЧ, обслуживающего данную шахту.

Анализ проб газов на содержание этилена и ацетилена, определение температуры угля и стадии развития процесса самовозгорания.

Отбор проб газов на содержание этилена и ацетилена произво­дится в трубки-концентраторы, предварительно заполненные сорбентом и откалиброванные совместно с газоаналитическим прибором-хромато­графом.

Отобранные пробы (по 2 из каждой точки пробоотбора) достав­ляются в газоаналитическую лабораторию ВГСЧ, имеющую на оснащении хроматограф с пламенно-ионизационным детектором, оборудованным приставкой ПХ. Время между отбором и анализом проб не ограничено.

В лаборатории трубка-концентратор подсоединяется к пневматической схеме хроматографа, затем выполняется анализ пробы на содержание этилена и ацетилена. В результате анализа устанавливаются значения объемных долей индикаторных компонентов для каждой точки пробоотбора ( С iэт, ац) , которые заносятся в "Журнал регистрации результатов определения объемных содержаний этилена и ацетилена". На основания полученных значений ( С iэт, ац) и их соотношений устанавливают температуру угля и стадию процесса самовозгорания.

Сведения о фактических объемных долях индикаторных компонентов, выделяющихся на контролируемом участке, их соотношениях, температуре угля и стадии процесса самовозгорания передаются на Я шахту в вале извещений. Извещения хранятся на участке ВТБ до окончания отработки контролируемого участка.

Разница температур, определенных по данным анализов проб газов, в различных точках пробоотбора, не должна превышать 50 °С. Для оценки ситуации принимается максимальная из полученных температур. При большей разнице температур следует устранить причину повышенной погрешности и повторить пробоотбор. Причинами повышенной погрешности могут быть неустойчивость направления движения утечек воздуха, неправильный выбор точек пробоотбора и пр.

Использование результатов контроля

Панине о содержании в шахтной атмосфере объемных долей этилена ацетилена используются для:

определения температуры угля в недоступных для наблюдения местах угольных шахт;

установления наличия процесса самовозгорания угля;

определения стадии развития процесса самовозгорания;

оценки опасности воспламенения или взрыва метановоздушной смеси;

контроля за ходом тушения пожара;

списания подземных пожаров в категорию потушенных и вскрытия изолированных пожарных участков.

Порядок определения температуры угля в очаге самонагревания (самовозгорания), установления наличия процесса самовозгорания в стадии его развития изложены в разделе 4.2.

Для оценки опасности воспламенения или взрыва метановоздушной смеси сопоставляют температуру в очаге самовозгорания о тем­пературой воспламенения угля (табл.4.1). Если установленная темпе­ратура угля соответствует стадии самонагревания или ранней стадии самовозгорания, то опасности воспламенения или взрыва метановоздушной смеси нет. Если процесс самовозгорания достиг стадии горения, то существует опасность воспламенения или взрыва метановоздушной смеси.

Состояние изолированных пожарных участков контролируется до момента списания пожара. Основными признаками потушенного по­вара являются отсутствие водорода и снижение до нормального (форового) содержания оксида углерода в пробах воздуха, отбираемых из пожарного участка. Контроль температуры в изолированных пожарных участках по соотношению содержаний этилена и ацетилена является дополнительной информацией о состоянии этих участков. Окончательные выводы можно делать после исчезновения в пробах воздуха оксида углерода или снижения его ниже фоновых значений. На пожарных участках, на которых намечается дальнейшая выемка угля, а также какие-либо другие работы или их подработка нижележащими пластами, контроль по соотношению содержаний этилена и ацетилена может вестись не три месяца с момента исчезновения оксида углерода, а до момента снижения температуры угля в очаге пожара до уровня ниже критической по самовозгоранию (ом.табл.4.1). После этого участки могут бить вскрыты, проветрены, а пожары описаны

в категорию потушенных. После списания пожара наблюдения за температурой угля но соотношению содержания этилена и ацетилена про­должают вести в течение одного месяца.

Списание потушенных подземных пожаров и вскрытие изолирован­ных пожарных участков производится в соответствии о требованиями бассейновых инструкций по предупреждению и тушению эндогенных пожаров. При этом непосредственными наблюдениями и измерениями должны быть установлены признаки потушенного пожара.

4.3.3. Примеры применения метода контроля за развитием и тушением эндогенных пожаров по соотношению содержания этилена и ацетилена

ПримерI . Установить фоновые содержания этилена и ацетилена на выемочном участке, отрабатываемом по столбовой системе разра­ботки и проветриваемом по возвратноточной схеме проветривания.

Схема участка показана на рис.4.За. Отбор проб газов производился в погашаемом тупике вентиляционного штрека (точка 1), на исходящей (точка 2) и поступающей (точка 4) струях.

Данные о результатах анализов проб газов приведены в табл.4

Таблица 4.6

Определим фактические объемные доли индикаторных компонентов, выделяющихся на контролируемом участке, по каждому дню наблюдения.

10 июля

I . Установим средние объемные доли индикаторных компонентов в местах отбора проб.

а) В погашаемом тупика вентиляционного штрека: этилена

(Ступ эт)ср= (20,1+21,9+23,7)/3 = 21,9·10-7%;

ацетилена

(Ступ ац)ср= (11,0+10,8+13,3)/3 = 11,7·10-7%.

б) В исходящей струе:

этилена

(Сисх эт)ср= (19,0+19,4+21,0)/3 = 19,8·10-7%;

ацетилена

(Сисх ац)ср= (10,4+10,6+10,8)/3 = 10,6·10-7%

в) В поступающей струе:

этилена

(Сп эт)ср= (9,2+10,1+9,6)/3 = 9,6·10-7%;

ацетилена

(Сп ац)ср= (4,2+4,6+4,8)/3 = 4,5·10-7%

2. Рассчитаем фактические доли индикаторных компонентов,

выделяющихся на контролируемом участке.

а) В погашаемом тупике вентиляционного штрека:

этилена

(Ступ эт)ф= 21,9-9,6 = 12,3·10-7%;

ацетилена

(Ступ ац)ф= 11,7-4,5 = 7,2·10-7%

б) В исходящей струе:

этилена

(Сисх эт)ф= 19,8-9,6 =10,2·10-7%;

ацетилена

(Сисх эт)ф= 10,6-4,5 =6,1·10-7%

Аналогичным образом вычислим фактические доли индикаторных компонентов за 15 и 19 июля. Результаты расчета сведем в табл.4.7.

За уровень фона принимаем следующие значения объемных долей индикаторных компонентов. я

а) В погашаемом тупике вентиляционного штрека:

этилена

(Ступ эт)ф= 14,3·10-7%;

ацетилена

(Ступ ац)ф= 7,8·10-7%

б) В исходящей струе:

этилена

(Сисх эт)ф= 11,2·10-7%;

ацетилена

(Ступ ац)ф= 6,8·10-7%

Таблица 4.7

Пример 2. Установить наличие процесса самовозгорания, опре­делить его стадию и температуру угля в очаге на выемочном участке, отрабатываемом по столбовой системе разработки и проветриваемом с подсвежением исходящей струи.

Схема участка показана на рис.4.46. Отбор проб в процессе контроля производился: в утечках из выработанного пространства через пробоотборную трубку, заложенную в бутовой полосе (точка 1), в исходящей (точка 3) и поступающей (точка 5) струях. Данные о результатах анализов проб газов и сведения о фоновых содержаниях этилена и ацетилена приведены в табл.4.8.

Таблица 4.8

I . Определяем средние объемные дож индикаторных компонентов местах отбора проб.

а) В утечках из выработанного пространства:

этилена

(Свп эт)ср= (23,5+25,8+28,2)/3 = 25,8·10-7%;

ацетилена

(Свп ац)ср= (14,7+16,2+17,7)/3 = 16,2·10-7%

б) В исходящей струе :

этилена

(Сисх эт)ср= (18,5+20,0+15,9)/3 = 18,1·10-7%;

ацетилена

(Сисх ац)ср= (10,4+11,6+9,2)/3 = 10,4·10-7%

в) В поступающей струе:

этилена

(Сп эт)ср= (6,2+6,9+7,3)/3 = 6,8·10-7%;

ацетилена

(Сп ац)ср= (3,7+4,2+5,0)/3 = 4,3·10-7%

2. Определяем фактические объемные доли индикаторных компонентов, выделяющихся на контролируемом участке, и их соотношения в точках отбора по пути следования вентиляционной струя от мест предполагаемого нагрева углей.

в) В утечках из выработанного пространства:

этилена

(Свп эт)ф= 25,8-6,8 =19,0·10-7%;

ацетилена

(Свп ац)ф= 16,2-4,3 =11,9·10-7%;

(Свп эт)ф/(Свп ац)ф= 19,0·10-7/11,9·10-7= 1,6

б) В исходящей струе:

этилена

(Сисх эт)ф= 18,1-0,8 = 11,3·10-7%;

ацетилена

(Сисх ац)ф= 10,4-4,3 = 6,1·10-7%;

(Сисх эт)ф/(Сисх ац)ф= 11,3·10-7/6,1·10-7= 1,86

3. Определяем процент отклонения фактических объемных долей

индикаторных компонентов, выделяющихся на контролируемом участке,

и их соотношений от фоновых значений и местах отбора проб по

пути следования вентиляционной струй от мест предполагаемого

нагрева угля.

а) В утечках из выработанного пространства:

Δэт= (19,0-17,1)·100/17,1 = 11,5 %

Δац= (11,9-11,4)·100/11,4 = 4,4 %;

ΔСэт/Сац= (1,6-1,5)·100/1,5 = 6,7 %

б) В исходящей струе:

Δэт=(11,3-9,6)·100/9,6 = 17,7 %;

Δац= (6,1-5,1)·100/5,1 = 19,6 %;

ΔСэт/Сац= (1,88-1,86)·100/1,86 = 1,1 %

Выводы. Так как объемнее доли индикаторных компонентов, выделяющихся на контролируемом участке, не превышают фоновых значений более чем на 25 %, то на контролируемом участке процесс самовозгорания угля отсутствует.

Пример 3. Установить наличие процесса самовозгорания, определить его стадию и температуру угля в очаге на выемочном участке, отрабатываемом по столбовой системе разработки полосами по падению и проветриваемом с подсвежением исходящей струи на выработан­ное пространство. Уголь марки Г. Глубина горных работ 790 м.

Схема участка показана на рис.4.6. б. Отбор проб в процессе контроля производился в утечках из выработанного пространства через пробоотборную трубку, проложенную в бутовой полосе (точка 2), в исходящей (точка 3) и поступающей (точка 6)c труях. Данные о результатах анализов проб газов и фоновых содержаниях этилена и ацетилена приведена в табл.4.9.

1. Определяем средние объемные доли индикаторных компонентов в местах отбора проб.

а) В утачках из выработанного пространства;

этилена

(Свп эт)ср= (1225+1216+1194)/3 = 1211,7·10-7%;

ацетилена

(Свп ац)ср=(36,3+33,1+39,5)/5 = 36,3·10-7%

Таблица 4.9

б) В исходящей струе:

этилена

(Сисх эт)ср= (1013+1087+1153)/3 = 1084,3·10-7%;

ацетилена

(Сисх ац)ср= (26,2+29,5+32,5)/3 = 29,3·10-7%

в) В поступающей струе:

этилена

(Сп эт)ср= (9,3+8,0+10,0)/3 = 9,1·10-7%

ацетилена

(Сп ац)ср= (5,2+4,7+5,4)/3 = 5,1·10-7%

2. Определяем фактические объемные доли индикаторных компонентов, выделяющихся на контролируемом участке, в юс соотношения в точках отбора но дуги следования вентиляционной струи от мест предполагаемого нагрева угля.

а) В утечках из выработанного пространства

(Свп эт)ф= 1211,7 - 9,1 = 1202,6·10-7%

(Свп ац)ф= 36,3 - 5,1 = 31,2·10-7%

(Свп эт)ф/(Свп ац)ф= 1202,6·10-7/31,2·10-7= 38,54

б) В исходящей струе: