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

Наличие почти во всех регионах страны месторождений и заводов-изготовителей бентонитовых порошков различных марок, а также оснащенность подразделений ВГСЧ установками "Темп", "Монолит" и "Пневмолит" для смешивания глинистых добавок и пенообразователи с водой обусловливает широкую возможность применения глинистых добавок для получения пены высокой устойчивости при предупреждении,

Таблица 5.1

Физико-химические свойства пенообразователей, серийно выпускаемых отечественной промышленностью

Пенообразователь ПО-12 "Углепен" предназначен для пылеподавления и в отдельных случаях может применяться при тушении пожаров.

Таблица 5.2

Физико-химические свойства пенообразователей, осваиваемых промышленностью

локализации и тушении эндогенных пожаров, особенно в выработанных пространствах очистных забоев.

5.1.3. Свойства азота

Азот (N2) - это инертный газ. При нормальных условиях он находится в газообразном состоянии, не поддерживает горения, не имеет цвета и запаха. При температуре минус 196 °С и давлении 0,1 МПа азот находится в жидком состоянии. Плотность газообраз­ного азота близка к плотности воздуха (0,97 кг/м3), что обеспе­чивает его равномерное перемешивание с атмосферой изолируемого пожарного участка.

Азот незначительно сорбируется углем и породами (в 20...40 раз меньше чем СО2) и мало растворим в воде (в 90 раз меньше, чем СО2).

Нормальное состояние жидкого азота - парожидкостная смесь, и при переходе из жидкого агрегатного состояния в газообразное не имеет твердой фазы. Плотность жидкого азота 810 кг/м3.

При испарении 1 т жидкого азота и подогреве его до темпера­туры 20 °С образуется 860 м3газа, что почти в 2 раза больше, чемC О2(1 т жидкого СО2. дает 460 м3газообразного).

5.1.4. Твердеющая пена

Представляет собой вспененный и отвержденный полимерный материал (пенопласт) мелкоячеистой структуры. Она может изготав­ливаться в горных выработках непосредственно на месте ведения изоляционных работ путем механического смешения водного раствора карбамидно-формальдегидной смолы с пенообразователем и раствором ортофосфорной кислоты (отвердителя) с дальнейшим вспениванием смеси сжатым воздухом. Твердеющая пена применяется в качестве изоляционного материала при возведении перемычек, рубашек, изоляционных полос, заполнении куполов и пустот за крепью горных выра­боток и др.

Объемная масса твердеющей пены зависит от кратности вспенивания водного раствора и при К = 10...16 составляет 30...20 кг/м3, а при К = 16...20 соответственно 18...15 кг/м3.

Прочность пены характеризуется механической нагрузкой, раз­рушающей ее структуру при сжатии. Величина механической нагрузки в основном зависит от объемной масон твердеющей пены: при объем­ной массе твердеющей пены 15...18 кг/м3 разрушающее напряжение составляет 30...50 кПа (0,3...0,5 кгс/см2) при 20...30 кг/см3-50...100 кПа (0,5...1,0 кгс/см2).

Несмотря на небольшую прочность, твердеющая пена упруго деформируется, что позволяем ей сжиматься на 40...70 % без разру­шения, поэтому ее можно использовать в выработках с неустановив­шимся горным давлением. При этом незначительное давление не при­водит к нарушению целостности изолирующего сооружения и увеличе­нию утечек воздуха.

Воздухопроницаемость изоляционных сооружений из твердеющей пены составляет 0,02...0,04 м3/(м2·мин) при толщине перемычки 1м. По степени горючести пенопласт относится к группе трудносгораемых материалов. При непосредственном воздействии пламени поверхностный слой пенопласта обугливается, деформируется, по распространения пламени по поверхности не наблюдается. Происходит термодеструкция и выделением токсичных газов

(СО, СО2,N О2, формальдегида и др.).

5.1.5. Компоненты твердеющей пены

Походным сырьем для получения твердеющей пены являются карбамидно-формальдегидная смола, поверхностно-активное вещество (пенообразователь) и кислотный отвердитель.

Из синтетических смол рекомендуется использовать карбамидно-формальдегидные смолы марок КФ-Б или КФ-МТ (ГОСТ 14231-78), а также КФЖ, КФ-СОМТ после предварительной проверки их в лаборатор­ных условиях.

Основные свойства карбамидно-формальдегидных смол приведены

в табл.5.3.

Таблица 5.3

Физико-химические свойства карбамидно-формальдегидных смол

В качестве пенообразователя для получения твердеющей пены используется сульфанол НП-3 (технический) ТУ 84-509-81, основные свойства которого приведены ниже.

Возможно использование пенообразователей ПО-6К (ТУ 38-10740-73), "Прогресс" (ТУ 38-10719-77) и других после предварительной проверки их в лабораторных условиях.

В качестве отвердителя пены используют ортофосфорную кислоту термическую (ГОСТ 10678-76). Ориентировочная цена 1 т - 300 руб.

Расход и стоимость исходных продуктов на 1 м3твердеющей пены для изолирующих сооружений приведены в табл.5.4.

Таблица 5.4

Расход сырья на 1 м3твердеющей пены

Возведение сооружений из пенопласта сопровождается выделе­нием формальдегида. С целью снижения его содержания рекомендуется вводить в раствор ортофосфорной кислоты 3..5 % карбамида (ГОСТ 2081-75) в зависимости от расхода смолы.

Для повышения механической прочности твердеющей пены следует применять минеральные наполнители: гипс или золу-унос, являющуюся отходом тепловых электростанций. Зола-унос вводится в композицию в массовом соотношении к смоле 1:1, при этом механическая прочность твердеющей пены увеличивается в 2...3 раза.

Качество компонентов твердеющей пены определяется в лаборатории ВНИИГД и ВГСЧ,

5.2. Применяемое оборудование и устройства

Технологические схемы предупреждения, локализации и тушения

эндогенных пожаров в силу своей специфики предопределяют исполь-

зование различных тактико-технических приемов воздействия да очаг

пожара с применением большой номенклатуры с как вновь

разработанного, так и серийного производств и разделом

предусмотрено описание основных видов криогенного оборудования

и пеногенерирующих устройств,

5.2.1. Установки передвижные азотозаправочные типа УПА (рис .5. 11)

Предназначены для транспортирования с базовых хранилищ жидкого азота с последующей заправкой криопродуктом резервуаров потребителей.

Потребщелеч жидкого азота являются стационарные профилактические комплексы шахт (ПСК) по приготовлению и подаче инертных

пен и вспененных суспензии, резервуары транспортных установок

типа УТЖА и "A ЗОТ-I " для обеспечения подземных газификационных

установок типа ПГХКА (комплексы КАЭ-1, КАЭ-2), а также отдельные

установки по приготовлению пен и вспененных; суспензий,

установленные на шурфах, групповых и индивидуальных скважинах.

Установка состоит из транспортной цистерны типа ЦТК, смонтированной на платформе автомобиля. В зависимости от типа цистерны, размещенной на платформе автомобиля, установки получают название УПА. Через тире пишутся параметры цистерны (геометрический объем и рабочее давление).

Основные технические данные серийно выпускаемых установок

приведены в табл. 5.5.

5.2.2. Установки газификационные автомобильные типа АГУ

Предназначены для хранения и транспортировки жидкого азота,

Газификации на месте потребления с последующим нагнетанием в линию потребления и наполнения баллонов и других емкостей газообразным азотом

до давления 19,6 МПа (200 кгс/см2). Конструкцией установок предусмотрена

заправка жидким азотом резервуаров подземных

Рис.5.1. Установка газификационная автомобильная АГУ-8К.

1 - автомашина КрАЗ-257; 2 - цистерна транспортная ЦТК-5/0,25; 3 - фургон; 4 - трап-лестница; 5 - гайка "РОТТА"; 6 - ящик для кабеля; 7 - узел выдачи жид­кого азота; 8 - испаритель; 9 - узел выдачи газооб­разного азота; 10 - агрегат насосный; 11 - стеллаж; 12 - щит управления; 13 - щит силовой; 14 - шкаф арматурный.

Таблица 5.5

Техническая характеристика серийно выпускаемых автозаправочных установок

транспортных установок жидкого азота и резервуаров подзем­ных газификаторов азота.

Установка АГУ-8К (см.рис.5.1) смонтирована на платформе автомобиля КрАЗ-257 и состоит из резервуара сжиженного газа, узла выдачи и щита управления. В состав узла выдачи входит насос с горизонтальным расположением цилиндрической группы и испари­тель.

Технические данные отечественных серийно выпускаемых уста­новок приведены в табл.5.6.

Таблица 5.6

Основные технические данные установок

5.2.3. Стационарные газификационные установки ОГУ-7К и ГСУ-8000

Предназначены для длительного хранения и газификации жидкого азота.

Используются э качестве комплектующего изделия в стационарных профилактических комплексах по приготовлению инертных пен и вспененных суспензий.

На рис.5.2 представлен общий вид установки СГУ-8000-500/200.

Технические данные стационарных газификационных установок типа СГУ приведены в табл.5.7.

Рис. 5.2. Установка газификационная стационарнаяCI 7-8000-500/200:

1 - электрощит управления; 2 - цистерна ЦГК-8/0,26; 3 - насос криогенный 22 НСГ-160/20А; 4 - испаритель

Таблица 5.7

Основные технические данные установок типа СГУ

5.2.4. Газификационрые установки типа Г и ПГ

Предназначены для хранения и газификации жидкого азота. Обо­рудование смонтировано на полуприцепе ОдАЗ (основной тягач КАЗ-608В или ЗиЛ-130). Схема (рис.5.3) и принцип работы установок типов Г и ПГ отличается от схемы установок АГУ и СГУ тем, что в линию нагнетания жидкого азота после насоса вмонтирован атмосферный испаритель 12, в котором жидкий азот испаряется за счет тепла окружающего воздуха, продуваемого вентилятором. В догревателе 10 температура газообразного азота достигает уровня 283...303 К (10...30оС) при теплообмене с водой, нагреваемой электронагревательными элементами. Затем газ под давлением поступает в линию потребления.

Рис. 5.3. Принципиальная схема газификационной установки типа Г и ПГ:

1- цистерна для жидкого азота; 2- насос; 3- указатель ко­личества жидкого азота; 4- электроконтактный манометр; 5- предохранительный клапан; 6- вентили выдачи газообразного азота; 7- высоконапорный рукав; 8- коллектор; 9- вентиль сброса давления; 10- догреватель; 11- испаритель наддува; 12 - атмосферный испаритель

Основные технические данные газификационных установок тила Г и ПГ приведены в табл.5.8.

5.2.5. Холодные криогенные газификаторы типа ГХК (табл. 5.9)

Предназначены для хранения и газификации жидкого азота ., автоматическим поддержанием раскола и давления. Применяются в любой отрасли промышленности, где используется газообразный азот.

Газификатор (рис.5.4) представляет собой автономный комплекс, состоящий из криогенного резервуара, блоков испарителей, арматур­ного шкафа, в котором размещены запорно-регулирующая и предохра­нительная арматура, приборы контроля и трубопроводов обвязки. Теплоизоляционное пространство вакуумировано. Эксплуатационные показатели сохраняются в течение 2...5 лет без дополнительного вакуумирования.

Работают холодные газификаторы следующим образом. Из цистерны под давлением до 1,6 МПа (16 кгс/см2) жидкий азот поступает в блоки испарителей, где он испаряется за счет тепла окружающей среды, благодаря чему не требуется дополнительных источников энергии и постоянного присутствия оператора.

Блок испарителя состоит из двух элементов: испарителя подъема давления в цистерне и продукционного испарителя. Оба испарителя выполнены из одинаковых теплообменник панелей. Продукционный испаритель состоит из 34 панелей, испаритель подъема давления - четырех панелей.

Газификатор размещают на фундаменте на открытой площадке, огражденной сеткой и расположенной в зонах с умеренным климатом.

Подготовку к работе и обслуживание газификаторов типа ГХК производит специально подготовленные операторы, руководствуясь техническим описанием и инструкцией по эксплуатации и монтажу.

5.2.6. Установки подземые газификационные типа ПГХКА(табл.10) Предназначены для хранения, транспортирования и холодной газификации жидкого азота в подземных условиях при выполнении горноспасательных работ по предупреждению, локализаций и тушению пожаров, а также при механизации вспомогательных процессов в ка­честве пневмопривода машин и механизмов.

Установки типа ПГХКА - транспортные агрегаты, состоящие из двух отдельных транспортник единиц и соединительной арматуры. Одна транспортная единица - цистерны для хранения и перевозки жидкого азота, вторая - испарительный блок.

Таблица 5.6.

Основные технические данные газификационных установок типа Г и ПГ