2.2 Методи визначення теплової депресії пожежі

Теплова депресія, залежно від конкретних умов,може бути визначена замірним або розрахунковим шляхом. Найбільш достовірний результат дає перший спосіб.

Розглянемо вимірний спосіб визначення теплової депресії. Похила або вертикальна виробка, в якій виникла пожежа, може провітрюватися низхідним або висхідним потоком повітря. Якщо дія теплової депресії протилежно напряму депресії, що створюється вентилятором головного провітрювання, то зростають витрати енергії на переміщення повітря, що призводять до збільшення перепаду тиску між кінцями аварійної виробки. У тому випадку, коли теплова депресія діє в тому ж напрямі, що й депресія вентилятора головного провітрювання, затрати енергії на переміщення повітря зменшуються, тому різниця тиску між кінцями виробки також знижується. Для визначення теплової депресії, що виникає при пожежі в похилій виробці, з низхідним рухом повітря, необхідно виконати наступні виміри:

різниці тиску між кінцями аварійної виробки (визначають за допомогою мікроманометра або приладів барометричного типу; для прокладки гумової трубки використовують паралельні виробки);

витрати повітря в аварійній виробці, які виміряють вище за вогнище пожежі.

Величину теплової депресії підраховують за формулою

h_т=h_а.з + h_а.р , (2.8)

де h_а.з і h_а.р депресія аварійної виробки, одержана відповідно в результаті вимірів і розрахунку, Па;

h_а.р = R_*Q²_а, (2.9)

де Q_а – витрата повітря в аварійній виробці, м³/с;

R – аеродинамічний опір аварійної виробки, приймається за результатами депресивної зйомки або визначається по графіках (мал. 2.4), Н*с²/м⁸.

Рис. 2.4 – Графіки для визначення питомого опору виробок

1 – кріплення з бетону, цегли, бетоніту; 2 – без кріплення; 3 і 4 – закріплених металевими арками при відстані між рамами відповідно 1 і 0,5 м; 5 – закріплених неповними рамами з круглого лісу (із подовжнім калібром Δ=2) або збірним залізобетонним кріпленням із металевими верхняками (Δ=4); 6 –закріплених неповними рамами з круглого лісу (Δ=4); 7 – закріплених неповними рамами із збірного залізобетонного кріплення (Δ=4) або металевими арками через 1 м і обладнаних конвеєром; 8 – закріплених металевими арками через 0,5 м і обладнаних конвеєром

Якщо швидкість повітря в аварійній виробці менше 0,5 м/с, то теплова депресія h_т приймається рівною заміряній депресії аварійної виробки h_а.з.

Наприклад, для того, щоб визначити теплову депресію, що виникає при пожежі в уклоні № 1 (мал. 2.5), необхідно виміряти різницю вентиляційного тиску між точками у верхній і нижній частинах уклону (при цьому передбачається, що в збійках 5-6 і 8-9 встановлені перемички). При застосуванні мікроманометра гумову трубку прокладають по виробленнях 3-2-5-8-11, по яких рухається свіже повітря. Швидкість повітря виміряють в гирлі уклону № 1.

Рис. 2.5 – Схема провітрювання уклонного поля

А – ходок; В – уклон №2; С – уклон №1; D – вогнище пожежі; 1-12 – номери вузлів схеми

При пожежі у виробці з висхідним рухом повітря теплову депресію визначають в наступному порядку|

- заміряють різницю між кінцями аварійної виробки так само, як і у разі низхідного руху повітря;

- заміряють витрати повітря перед вогнищем пожежі;

- вираховують теплову депресію за формулою

h _т = h_а.р - h_а.з . (2.10)

Депресія аварійної виробки h_а.з, отримана внаслідок виміру, може бути позитивною, рівною нулю або негативною. В останньому випадку у формулі (2.10) слід ставити знак "плюс".

Якщо нижче за вогнище пожежі встановлюється додатковий опір, то депресію аварійної виробки h_а.р розраховують за формулою

h_а.р = h_{с +} R_*Q²_{а ,} (2.11)

де h_с – визначувана виміром депресія додаткового опору, Па

Якщо швидкість повітря перед вогнищем пожежі менше 0,5 м/с, то

h_т = h_с. (2.12)

Прикладом| виробки з висхідним рухом повітря може служити вентиляційний ходок 4-7 (див. мал. 2.5). При пожежі в ньому виникає теплова депресія, яка діє в тому ж напрямі, що і депресія вентилятора головного провітрювання. Для її визначення необхідно заміряти депресію дільниці 4-7. При вимірі депресії мікроманометром гумову трубку прокладають по виробці з свіжим повітрям (4-1-2-5-3-7). Потім перед вогнищем пожежі (дільниця 7-D) навішують брезентову або парашутну перемичку і виміряють швидкість руху повітря до виробки. Величину теплової депресії визначають за формулами (2.11) і (2.12).

Залежно від початкової інформації величину теплової депресії можна визначити за розрахунковою максимальною температурою у вогнищі пожежі.

Для розрахунку теплової депресії використовуються наступні початкові дані:

Q – витрата повітря в аварійній виробці до виникнення пожежі, м³/с;

S – середня площа поперечного перетину аварійної виробки, м²

у – середній кут нахилу аварійної виробки, градус;

х – відстань від місця виникнення пожежі до гирла виробки у напрямку руху потоку повітря, м;

t – час з моменту виникнення пожежі, хв.

Величину теплової депресії розраховують у наступному порядку.

Спочатку обчислюють довжину зони горіння l за формулою

l = t(0,28 – 0,07 Q/ S). (2.13)

Якщо час з моменту виникнення пожежі більше 2,5 г, то приймаємо t= 150 хв.

Потім визначають параметр а

а = √ S/ l, (2.14)

і відносна відстань

х=х l. (2.15)

Довжину зони горіння, м, по вертикалі розраховують за такою формулою:

z= l*sin β. (2.16)

При кутах нахилу виробки β < 30° можна замість формули 2.16 використовувати формулу

z= 0,017* l * β. (2.17)

Величину теплової депресії знаходять по номограмі, представленій на мал. 2.6, згідно з даними Q, S, а, х і z напрямку АВСDЕF, або розраховують за формулою

h _т = 12 z (0,766 + ln Т_м / Т_к ), (2.18)

де h _т – теплова депресія аварійної виробки, Па;

А= ; (2.19)

Т_м = 1273 ÷ 975; (2.20)

Т_м – максимальна температура вентиляційного потоку в зоні горіння, К;

Т_к = 298 +(Т_м -298) е^{(х – 1)/А} , (2.21)

Т_к – температура вентиляційного потоку в кінці виробки.

Рис. 2.6 – Номограма для визначення теплової депресії h _т