Ликвидация подземных пожаров
Способы тушения подземных пожаров Различают три способа тушения пожаров: активный, изоляцией и комбинированный.
Активный способ — непосредственное воздействие на пожарный очаг огнегасительными средствами или удаление горящих масс с их охлаждением.
Способ изоляции — прекращение доступа воздуха, т.е. кислорода, в пожарный очаг посредством установки перемычек, тампонирования трещин или путем затопления и закладки.
Комбинированный способ — сочетания непосредственного воздействия на пожарный очаг огнегасительными средствами с прекращением к нему доступа кислорода, а также перехода от способа изоляции к активному воздействию на очаг пожара.
В некоторых случаях при изоляции пожара перемычками для более эффективного тушения пожарный участок затопляют инертными газами или заиливают. Такой способ тушения также можно отнести к комбинированным.
Ликвидацию подземных пожаров всегда начинают с их локализации. Цель локализации — ограничить активность и скорость распространения пожара. Локализацию осуществляют следующими способами: сокращением расхода воздуха, поступающего к очагу горения; местным реверсированием вентиляционной струи; установкой водяных завес; установкой временных перемычек, закрытием противопожарных дверей; удалением горючего материала из очага горения и с пути следования пожара; комбинацией вышеперечисленных способов.
Общим приемом тушения подземного пожара, как и ликвидации других природно-технологических аварий, является его окружение, заключающееся в воздействии на очаг с помощью средств тушения на всех подступах к нему и на всех путях возможного его распространения с последующим сужением границ окружения до полной ликвидации очага.
Большинство экзогенных пожаров тушат активным способом. Способ изоляции при экзогенных развивающихся пожарах применяют при отсутствии достаточных средств для активной борьбы или наличии опасности для персонала (например, при доле метана по объему более 2 %), а также когда применение активного способа невозможно.
Эндогенные пожары чаще всего ликвидируют способом изоляции или комбинированным. Способ изоляции применяют, если очаг недоступен для непосредственного воздействия огнегасительными средствами, например, в выработанном пространстве.
Комбинированный способ применяют при сильно распространившихся пожарах, когда подступы к очагу затруднены из-за высокой температуры, а огнегасительных средств недостаточно. В этом случае для ограничения развития пожара в доступных местах ставят временные изоляционные перемычки с открывающимися проемами либо закрывают противопожарные двери.
После частичного затухания пожара последовательно, путем шлюзования через проемы перемычек возводят новые перемычки, уменьшая объем изолированных выработок, и тушат пожар по частям с помощью накопленных к этому времени огнегасительных средств.
Одним из надежных приемов преграждения распространяющегося пожара является реверсирование вентиляционной струи на пожарном участке или в масштабе всей шахты. Реверсирование позволяет управлять процессом развития пожара и приостанавливать его распространение за счет сокращения содержания кислорода в воздухе и охлаждения боков выработок.
К маневрированию вентиляционными струями прибегают в большинстве случаев при применении активного и комбинированного способов тушения подземных пожаров.
При ликвидации активным способом пожарного очага в выработанном пространстве иногда оконтуривают (обходят) очаг пожара с помощью выработок, проведенных по целику, разделяют его "пожарными" выработками и ликвидируют по частям.
Тушение пожаров активным способом. Активный способ тушения применяют в случае, когда существует возможность непосредственного воздействия на очаг пожара средствами пожаротушения. При активном способе для тушения пожара применяют огнетушители, воду, пену и другие средства пожаротушения.
Воду используют в виде плотной и раздробленной струи, гидроаэрозоля, пузырьков, заполненных воздухом или инертным газом, — пены.
Плотные струи позволяют сосредоточить всю энергию тушения в нужном месте очага с возможностью быстрого маневра; важное значение имеет дальнобойность плотной струи.
С помощью водоразбрызгивателей создают преграду огню на большой площади и экран для работающего персонала. Водяные завесы для тушения пожаров устраивают в вертикальных, горизонтальных и наклонных выработках. Водоразбрызгиватель крепят к канату или транспортному сосуду, маневрируя которыми подавляют очаги горения. Водяная завеса в сочетании с маневром вентиляционным потоком позволяет ограничить развитие пожара, а затем и ликвидировать его.
Для этого на свежей струе ставят водяную завесу, а затем реверсируют поток воздуха и устраивают завесу с другой стороны очага, используя поступающий сюда свежий воздух. Затем новым реверсированием восстанавливают нормальную вентиляцию и наступают на очаг со свежей струи, используя плотные струи воды, а развитию пожара по исходящей струе препятствует поставленная водяная завеса.
Затопление является крайней мерой. Оно может успешно применяться при незначительном количестве выработок, когда нет нужды в большом числе водоупорных перемычек или есть опасность взрывов.
Первичным источником пены при тушении пожаров являются огнетушители. Для этого необходимо иметь их достаточный запас в подземных складах противопожарных материалов, поездах, камерах и других горных выработках. Главное преимущество огнетушителей — быстродействие. Опыт показал высокую эффективность подавления очагов загорания с помощью огнетушителей, особенно когда отсутствует возможность быстрого применения более мощных средств пожаротушения.
В куполах над крепью, за завалами и в других труднодоступных местах, а также в выработках большого объема эффективно использование высокократной воздушно-механической пены. По горизонтальным выработкам ее можно подавать на расстояние 300 — 600 м, преодолевая крутые повороты, сужения и расширения выработок. В пенно-воздушном потоке люди свободно дышат. Особенно эффективна воздушно-механическая пена как дистанционное средство пожаротушения в наклонных и вертикальных выработках, в которых персоналу наверху грозит опасность опрокидывания струи, а внизу — опасность падения пород, элементов крепи и других предметов. Однако пузырьки воздушно-механической пены, лопаясь, отдают кислород очагу пожара. Для устранения этого недостатка разработаны методы и оборудование для получения азотно-механической и углекислотно-механической пены.
Выемка очагов пожара. При отсутствии свободного доступа к очагу пожара (очаг в выработанном пространстве или при завалах в выработках) применяют выемку горящих масс обычно в сочетании с воздействием водой. Сначала очаг оконтуривают разведочными выработками, из них проводят "пожарные" выработки для прямого доступа к очагу. Горящие массы заливают водой сверху и через пожарные пики из труб с отверстиями, внедряемыми в скопления, вынимают из завала и погружают в вагонетки. Выемку осуществляют до полной ликвидации очага пожара. Работы по выемке обычно ведут со стороны свежей струи, а для ограничения развития пожара на исходящей струе устанавливают водяную завесу, используя метод реверсирования потока воздуха и последующего восстановления нормальной вентиляции после установки завесы.
Тушение пожаров посредством изоляции пожарных участков. Изоляцию применяют для подавления очага пожара, когда он недоступен или активным способом погасить его невозможно, а также если существует опасность накопления и взрыва метана. Изоляцию очага горения от кислорода воздуха осуществляют путем возведения изоляционных перемычек, заполнения запожаренного пространства инертными газами, закладкой, заиловкой или установки гидроизолирующих перемычек.
Наиболее простой способ изоляции пожарного участка — отделение его с помощью изолирующих перемычек. Перемычки устанавливают во всех выработках, связывающих пожарный участок с остальной шахтой. Их назначение — прекратить приток кислорода (воздуха) к очагу горения. Поэтому изолирующие перемычки должны обладать высокой воздухонепроницаемостью и перекрывать все выработки, по которым возможно поступление воздуха на пожарный участок. Перемычки необходимо устанавливать в очень плотных боковых породах, не нарушенных трещинами. Они должны иметь достаточной глубины хорошо уплотненный вруб в боковые породы, чтобы предупредить просачивание воздуха в обход перемычек.
Все перемычки необходимо сооружать одновременно, так как это уменьшает опасность взрыва метана в газовых шахтах и повышает эффективность изоляции. Исключения допускаются только в том случае, если невозможно соорудить перемычки на исходящих струях из-за высокой температуры или сильной задымленности. Тогда вначале возводят перемычки на поступающей струе, затем осуществляют реверсирование струи и устраивают перемычки в выработках для исходящих вентиляционных струй.
Для быстрого сокращения объема воздуха, поступающего в запожаренные выработки, применяют временные перемычки (парусные, дощатые, глинобитные), которые позволяют задержать распространение пожара на время сосредоточения сил и средств для возведения основных перемычек и облегчают работы по их устройству. Все пути подсоса воздуха на пожарный участок в виде фильтрации воздуха через целики, выработанные пространства должны быть ликвидированы. Для этого уплотняют изоляционные сооружения, возводят дополнительные перемычки или снимают депрессию вентиляции с изолированного участка.
В шахтах, опасных по газу и пыли, при изоляции пожарных участков возникает опасность взрывов метана вследствие уменьшения поступления воздуха и связанного с этим увеличения содержания газа у очага горения. В таких случаях изолирующие перемычки должны быть взрывоустойчивыми, чтобы выдержать давление взрыва. Взрывоустойчивые перемычки могут быть баррикадные, барьерные и шпренгельные, а также изготовленные из быстротвердеющих гипсовых смесей и возводимые дистанционно посредством нагнетания смеси по растворопроводу в пространство между опалубками.
Баррикадные перемычки сооружают из мешков, заполненных сыпучими материалами (песком, глиной и др.), барьерные перемычки — путем обрушения пород кровли буровзрывным способом. Баррикадные и барьерные перемычки возводят на расстоянии 15 — 20 м от изолирующих в направлении очага пожара.
Шпренгельные перемычки возводят из деревянных брусьев размером 20 х 20 см, между брусьями пропускают подпружные тяги из отрезков каната, натянутых стяжными болтами. Сооружают гасящую перемычку для снижения энергии воздушной ударной волны со щелями между брусьями, суммарная площадь которых равна 1/10 площади перемычки, и изолирующую (герметичную) (рис. 13.6). Гасящую (щелевую) перемычку устанавливают в кольцевом врубе.
Рис. 13.6. Схема возведения шпренгельных перемычек:
1 и 2 - изолирующая и гасящая перемычки; 3 —
кольцевой вруб; 4 — боковой вруб
Заполнение инертными газами осуществляют путем выпуска и испарения жидких углекислого газа или азота из заранее наполненных емкостей (баллонов и цистерн) или направления в очаг пожара смеси инертных газов и пара, получаемой в специальных генераторах.
Подача в шахту объемов инертных газов, соизмеримых с ныне подаваемыми объемами воздуха.
Предпочтительнее использовать азот. В отличие от тяжелого углекислого газа его плотность близка к плотности воздуха, он слабо сорбируется горными породами и малорастворим в воде, что обусловливает меньшие его потери в процессе заполнения горных выработок.
При изоляции с применением инертных газов их выпуск начинают до закрытия проемов в перемычках. Проемы закрывают после того, как анализы проб воздуха, отбираемых дистанционно из пожарного участка, покажут снижение содержания в нем кислорода до взрывобезопасных пределов.
Для прекращения впуска инертных газов снижение содержания кислорода до взрывобезопасных пределов является условием необходимым, но недостаточным. Прекратить их впуск можно лишь после того, как баланс утечек, метановыделения и образования пожарных газов в изолируемом участке обеспечат устойчивое снижение в нем кислорода до пределов, исключающих не только возможность взрывов, но и горения (менее 3 %).
Закладку применяют при наличии больших пустот, например, в замках антиклинальных складок мощных пластов и закладочного хозяйства на шахте.
Заиливание пожарного очага сопряжено с заиливанием и потерей таким образом прилегающих выработок, опасностью прорыва заиловки в действующие выработки, обводнением участка, большими затратами времени и средств, необходимостью создания заиловочного комплекса, что ограничивает область применения этого способа. Однако заиливание позволяет подавлять недоступные для других средств (кроме затопления) очаги пожара, быстро снижать температуру в них за счет уноса тепла водами, предотвращать обрушения и оседания пород в очаге и существенно снижать опасность рецидива пожара по сравнению с изоляцией перемычками.
Гидроизоляция пожарных участков — мера, применяемая в тех случаях, когда активные способы не дают успеха, например, во время эндогенных пожаров. При гидроизоляции пожарный участок заполняют водой или водоглинистой смесью (пульпой), подаваемой по специально-пробуренным скважинам или существующим выработкам. Предварительно участок изолируют водоупорными (при заполнении водой) или фильтрующими (при заполнении пульпой) перемычками. Назначение гидроизоляции - прекращение доступа кислорода к очагу горения. При заполнении водой последняя, заполняя пустоты пожарного участка, вытесняет воздух и препятствует доступу кислорода на участок. Воду удерживают на пожарном участке до прекращения процесса горения. При заиливании (заполнении пульпой) после заполнения пожарного участка пульпу удерживают на участке некоторое время, достаточное для осаждения ее твердой фракции (глины) в осадок. После этого осветленную воду удаляют через фильтрационные перемычки. Осевшая из водоглинистой смеси глина, покрывая поверхность обрушенных пород, препятствует доступу к «им кислорода.
Следует отметить, что при гидроизоляции происходит охлаждение окисляющихся масс, что также способствует гашению пожара. Заиливание используют также в качестве профилактики эндогенных пожаров.
При применении этого способа участок на срок от полугода до нескольких лет выбывает из строя. Гидроизоляция весьма трудоемка и небезопасна, особенно на газовых шахтах вследствие возможных взрывов горючих газов, концентрация которых повышается при уменьшении поступления воздуха. В последние годы гидроизоляцию на газовых шахтах, как правило, осуществляют в сочетании с частичным заполнением запожаренного пространства инертными газами.
Площадь поперечного сечения проемов в основных перемычках должна обеспечивать до их закрытия минимально допустимый расход воздуха, рассчитанный исходя из необходимости разбавления смеси горючих газов до взрывобезопасной концентрации.
Использование дегазации для ликвидации очагов горения.
Для ликвидации пожаров используют дегазацию, а также инженерные средства дегазации (скважины и трубопроводы).
Как технологический процесс дегазация, т.е. принудительное извлечение газа из толщи горных пород, во всех случаях обеспечивает сокращение поступления метана в очаг пожара. Это особенно важно при загорании метана. Интенсифицировав дегазацию, можно перехватить поток выделяющегося из пород метана с помощью дегазационных скважин. Наиболее эффективно использование скважин, пробуренных с поверхности. В этом случае газопровод не представляет опасности, хотя и заполнен смесью метана с воздухом неопределенной концентрации и из него возможны утечки через неплотности, трещины, разрывы и т.п. Однако можно использовать и подземные скважины, особенно при наличии очага пожара в выработанном пространстве и расположении газопровода на откаточном горизонте.
Инженерные сооружения дегазации- скважины и газопроводы — в пожарно-аварийной обстановке можно использовать для подачи в очаг и к очагу средств пожаротушения.
Дегазационные скважины с поверхности успешно использовали для подачи воды, заиловки и пены. Газопровод, расположенный на вентиляционном горизонте, является единственным готовым к использованию средством для подачи воды к водяным завесам и пожарным стволам при активном тушении, а также других материалов для подавления очага горения.
Комбинированные способы борьбы с шахтными пожарами. В современных условиях комбинированные способы представляют собой сочетание активного способа тушения пожара с любым из изложенных ранее и временной изоляцией пожарных участков от доступа кислорода, включая как крайнюю меру сооружение постоянных гидроизолирующих перемычек с последующим подыливанием последних.
Комбинированные способы используют в том случае, если отдельные способы не обеспечивают ликвидации пожара. Активный способ неприменим из-за невозможности осуществить непосредственное тушение горящих масс вследствие высокой температуры очага, отсутствия доступов к нему, недостатка средств огнетушения, способ гидроизоляции — из-за невозможности обеспечить требуемую по условиям подавления очага низкую газопроницаемость окружающего массива вследствие высокой трещиноватости, сообщения с действующими выработками по погашенным выработкам, подсосов воздуха с поверхности по зонам обрушения, провалам и т.д.
При сильно развивающихся по горным выработкам пожарах комбинированные способы используют в качестве раздельного сочетания многих средств пожаротушения. Например, в одной части выработок применяют активное тушение горящих масс, в другой — гидравлическое изолирование очага с подыливанием перемычек, в третьей — затопление и т.д.