Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Безопасность ведения горных работ и горноспасательное дело. Учебное пособие-1.pdf
4.4. Причины возникновения пожаров и взрывов
Пыли III и IV классов имеют нижние пределы взрываемости выше
3
. Верхние пределы воспламенения пылей практически недости-
65 г/м
жимы.
Пыль горючих веществ способна тлеть и гореть, а во взвешенном
состоянии – взрываться. Метан, пыль, различные жидкие горючие вещества в воздухе образуют взрывчатые или воспламеняющиеся смеси.
4.4. Причины возникновения пожаров и взрывов
Технологические процессы в горной отрасли (взрывные работы,
работа буровых станков и комбайнов, дробление, грохочение, флотация,
сушка) связаны с образованием высоких концентраций пыли и паров
легковоспламеняющихся жидкостей, что может создать условия для
взрыва и пожара при наличии источника зажигания.
При хранении углей, особенно склонных к самовозгоранию и выделению метана, в бункерах или на складах при нарушении режимов
хранения и при дополнительном источнике зажигания могут возникнуть взрыв и пожар.
Углебрикетные фабрики в пожарном отношении и по взрыву более
опасны, чем углеобогатительные. Процессы дробления и сушки бурого
угля сопровождаются выделением взрывчатой пыли. В условиях высоких температур эти специфические условия создают особую опасность.
Анализ взрывов, вспышек и пожаров, имевших место на углеобогатительных и брикетных фабриках, показывает, что основные причины загораний, пожаров и взрывов на фабриках можно разделить на
три группы.
1. Нарушения технологических режимов ведения процесса: пылегазового режима, приводящего к скоплению угольной пыли или метана
в пожаро- и взрывоопасных концентрациях; процесса сушки – наличие
очагов горения в сушильном тракте, отсутствие или неисправность предохранительных клапанов, повышение температуры газов на выходе из
сушилки более 120 °С, превышение норм объемного содержания кислорода в отработанных газах после дымососа, отсутствие воды в пылеуловителях; несоблюдение требований Инструкции по эксплуатации складов для хранения угля на шахтах, разрезах, обогатительных фабриках.
101
4. Пожарная безопасность горных предприятий
2. Нарушения правил пожарной безопасности: курение в пожароопасных и взрывоопасных помещениях; применение открытого
огня для разогрева замерзших труб, машин и др.; неисправность нагревательных приборов и отопительных систем; нарушение противопожарного режима при ведении огневых работ; наличие флотационных
реагентов на полу, стенах или на поверхности оборудования; разогрев
(выше 70 °С) антраценового масла в цистернах; отсутствие или неисправность вытяжной вентиляции в помещениях углеподготовки
и погрузки; хранение смазочных и обтирочных материалов их в неприспособленной таре; хранение промасленной спецодежды в производственных помещениях.
3. Нарушение правил техники безопасности при эксплуатации
злектроустановок: применение электрооборудования, не соответствующего требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ) для
принятых классов помещений; возникновение токов короткого замыкания.
4.5. Общие сведения о рудничных пожарах и их характеристика
Более половины всех аварий на угольных шахтах и рудниках при-
ходится на пожары.
Рудничный пожар – пожар, возникший в шахте или на земной поверхности, продукты горения которого попадают или могут попадать
вместе с вентиляционной струей в горные выработки.
Рудничные пожары происходят в подземных выработках; в открытых выработках; на поверхности рудника (шахты) (здания, сооружения,
штабеля полезного ископаемого, породные отвалы, коммуникации).
Наиболее опасны и трудны для ликвидации пожары в подземных
выработках. Их характерная особенность: ограниченный приток воздуха, малое выделение дыма и пламени, медленный процесс горения.
Признаки пожара в начальной стадии – медленное, почти незаметное
повышение температуры и влажности рудничного воздуха, сопровождающееся сравнительно небольшими изменениями его химического
состава (определяемыми лишь методом лабораторного анализа) при
102
4.5. Общие сведения о рудничных пожарах и их характеристика
отсутствии каких-либо видимых или резко ощутимых признаков горения. Приближение к очагу такого пожара затруднительно и сопряжено
с риском для жизни. Образующиеся в процессе горения удушающие
и ядовитые газы могут явиться причиной гибели людей. Смертельный
травматизм от пожаров около 0,6 % от всего травматизма на угольных
шахтах и 0,2–0,4 % на рудниках. 3 % взрывов пылегазовоздушных смесей на угольных шахтах происходит от пожаров.
Помимо угрозы здоровью и жизни рудничные пожары вызывают:
• большие затраты на тушение, от 80 до 95 % затрат на ликвида-
цию всех аварий на горных предприятиях;
• потери ископаемого в пожарных участках и противопожарных
целиках;
• расходы на восстановление выработок после ликвидации пожара;
• косвенные потери – уменьшение добычи вследствие сокращения фронта горных работ за счет перерывов, более трудных условий
труда на пожарных участках.
Горение полезного ископаемого может быть в разрыхленном со-
стоянии (пыль, мелочь, отбитое ископаемое) и в нарушенных целиках.
Причины возникновения рудничных пожаров могут быть разными:
• эндогенные – от самовозгорания полезного ископаемого и вмещающих пород;
• экзогенные – от внешних причин. Возникают от неисправности электрооборудования, выгорания ВВ при неправильном заряжании
шпуров, при ведении сварочных работ, трения подшипников в условиях недостатка смазки, трения ленты о ведущий барабан и неисправные
роликоопоры, нарушения требований Правил пожарной безопасности
(курение, отогревание открытым огнем трубопроводов).
Труднее распознать и потушить эндогенные пожары, особенно
в выработанных и неплотно заложенных участках, завалах, обрушениях
и т. д., которые могут длиться годами. На самовозгорание влияют следующие факторы:
• внутренние, зависящие от химического состава и петрографической разновидности (магматические, осадочные, метаморфические)
полезного ископаемого;
• внешние – геологические (тектонические нарушения, мощность и угол падения пласта) и горнотехнические (система разработки,
103
4. Пожарная безопасность горных предприятий
схема проветривания). С увеличением мощности и угла падения пласта
число эндогенных пожаров возрастает вследствие большего разрушения
пласта от давления и циркуляции в образующихся трещинах воздуха.
Меры предупреждения эндогенных пожаров заключаются в соблюдении общих правил пожарной безопасности и проведении специальных профилактических мероприятий.
По интенсивности горения различают активные, пассивные
и приглушенные рудничные пожары. Активные быстро развиваются
и проявляются в открытой форме. Пассивные протекают медленно изза слабого притока воздуха, недостатка горючего материала. К приглушенным относят тлеющие или потухающие пожары в изолированных
участках шахты.
По времени возникновения различают первичные и вторичные
(рецидивы) эндогенные рудничные пожары.
4.6. Классификация производств по взрывопожарной, пожарной и взрывной опасности
В соответствии с Нормами пожарной безопасности НПБ 105-03
«Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по
взрывопожарной и пожарной опасности» по взрывопожарной и пожарной опасности помещения подразделяются на категории А, Б, В1–В4, Г
и Д, а здания – на категории А, Б, В, Г и Д.
Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности
определяются в соответствии с табл. 4.3.
Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности
Категория
помещения
А
взрывопожароопасная
104
Таблица 4.3
Характеристика веществ и материалов,
находящихся (обращающихся) в помещении
Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °С в таком количестве, что могут
образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при
воспламенении которых развивается расчетное избыточное
давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа
4.6. Классификация производств по взрывопожарной, пожарной и взрывной опасности
Окончание табл. 4.3
Категория
помещения
А
взрывопожароопасная
Б
взрывопожароопасная
В1–В4
пожароопасные
Г
Д Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии
Вещества и материалы, способные взрываться и гореть
при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг
с другом в таком количестве, что расчетное избыточное
давление взрыва в помещении превышает 5 кПа
Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 °С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при
воспламенении которых развивается расчетное избыточное
давление в помещении, превышающее 5 КПа
Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие
и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли
и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом
только гореть, при условии, что помещения, в которых они
имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б
Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном
или расплавленном состоянии, процесс обработки которых
сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени горючи е газы, жидкости и твердые вещества, которые
сжигаются или утилизируются в качестве топлива
Характеристика веществ и материалов,
находящихся (обращающихся) в помещении
Разделение помещений на категории В1–В4 осуществляется в зависимости от величины максимального значения удельной пожарной
нагрузки, значения которой приведены в табл. 4.4.
Категория помещения
В1 Более 2 200
В2 1 401–2 200
В3 181–1400
В4 1–180
Разделение помещений на категории В1–В4
Удельная пожарная нагрузка q на участке,
МДж∙м
2
Таблица 4.4
105
4. Пожарная безопасность горных предприятий
n
ii
(4.1)
н
ii
GQ
(4.1)
Q
S
, (4.2)
нi
Q
– низшая
Пожарная нагрузка определяется по формуле
Q =
i
1
GQ
н
а удельная пожарная нагрузка – по формуле
, (4.1)
q =
– количество i-го материала пожарной нагрузки, кг;
где G
i
, (4.2)
– низшая
теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж·кг; S – пло-
2
щадь размещения пожарной нагрузки, м
.
Разделение зданий на категории осуществляется следующим способом. Здание относится к категории А, если в нем суммарная площадь
помещений категории А превышает 5 % площади всех помещений или
2
.
200 м
Допускается не относить здание к категории А, если суммарная
площадь помещений категории А в здании не превышает 25 % суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 1 000 м
2
и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения.
Здание относится к категории Б, если суммарная площадь помещений категорий А и Б превышает 5 % суммарной площади всех поме-
2
щений или 200 м
.
Допускается не относить здание к категории Б, если суммарная
площадь помещений категорий А и Б не превышает 25 % суммарной
площади всех размещенных в нем помещений (но не более 1 000 м
2
и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения.
Здание относится к категории В, если суммарная площадь помещений категорий А, Б и В превышает 5 % (10 %, если в здании отсутствуют
помещения категорий А и Б) суммарной площади всех помещений.
Допускается не относить здание к категории В, если суммарная
площадь помещений категорий А, Б и В в здании не превышает 25 %
суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более
2
3 500 м
) и эти помещения оборудуются установками автоматического
пожаротушения.
)
)
106
4.7. Противопожарное обследование
Здание относится к категории Г, если суммарная площадь помещений категорий А, Б, В и Г превышает 5 % суммарной площади всех
помещений.
Допускается не относить здание к категории Г, если суммарная
площадь помещений категорий А, Б, В и Г в здании не превышает 25 %
суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более
2
5 000 м
) и помещения категорий А, Б, В оборудуются установками ав-
томатического пожаротушения.
Здание относится к категории Д, если оно не относится к категориям А, Б, В или Г.
По конструктивной пожарной опасности здания делятся на четыре класса: С0, C1, C2, СЗ в зависимости от пожарной опасности
конструкций здания, определяемой степенью участия строительных
конструкций в развитии пожара и образовании его опасных факторов.
Согласно [16] строительные конструкции, в свою очередь, по пожарной
опасности подразделяются на четыре класса:
• К0 – непожароопасные;
• К1 – малопожароопасные;
• К2 – умеренно пожароопасные;
• КЗ – пожароопасные.
Пожарная опасность строительных материалов помимо ранее
применявшейся характеристики – горючести (Г) оценивается также
с помощью следующих характеристик: воспламеняемость (В), по распространению пламени по поверхности (РП), дымообразующей способности (Д), токсичности (T).
4.7. Противопожарное обследование
На каждом горном предприятии приказом руководителя должна
быть создана постоянно действующая пожарно-техническая комиссия,
в состав которой входят главный инженер (председатель), главные специалисты, работник отдела охраны труда и другие лица по усмотрению
дирекции рудника (комбината). Пожарно-техническая комиссия должна
поддерживать постоянную связь с местным органом государственного
пожарного надзора. Основные задачи пожарно-технической комиссии:
107
4. Пожарная безопасность горных предприятий
• выявление противопожарных нарушений в технологических
процессах, кабельном и масляном хозяйствах, в работе агрегатов, энергетического и другого оборудования, в лабораториях, мастерских, на
складах, базах и т. п., которые могут привести к возникновению пожаров, взрывов или аварий, и разработка мероприятий, направленных на
устранение выявленных недостатков и упущений;
• содействие администрации предприятия в организации и проведении пожарно-профилактической работы и установлении противопожарного режима на предприятии;
• организация рационализаторской и изобретательской работы
по вопросам пожарной безопасности;
• проведение противопожарной агитации и пропаганды среди работников предприятия;
• детальное противопожарное обследование не реже двух раз
в год всех производственных и административных зданий, процессов,
оборудования, складов, баз и других объектов с обязательной проверкой
состояния путей эвакуации людей при пожарах и средств пожарной сигнализации и тушения пожара;
• прогнозирование мер противопожарной защиты, составление
планов внедрения новейших противопожарных средств, противопожарной автоматики.
Ниже приведены примеры определения категорий помещений,
зданий и установок по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с НПБ 105-03.
Категорирование производства по взрывопожароопасности
является одним из главных вопросов пожарной профилактики технологических процессов производств. В зависимости от категории
взрывопожароопасности производств определяются нормативные противопожарные требования к производственным зданиям (объемно-планировочные решения, степень огнестойкости, допустимое количество
этажей, максимальная площадь пожарных отсеков, протяженность путей эвакуации, пожарные расходы воды, потребность в автоматических
установках пожаротушения и др.).
Следовательно, качество определения категории производств оказывает существенное влияние на содержание профилактической работы
пожарной охраны по всем указанным направлениям.
108
Пример 1. Определение категории пожаровзрывоопасности энер-
н
1
n
ii
i
GQ
(4.1)
Q
S
, (4.2)
нi
Q
– низшая
2
.
ав
= mап Kп (4.3)
1
mH P Z
V CTK
. (4.4)
гоузла предприятия – котельного зала.
Исходные данные для расчета
Горючую нагрузку в котельном зале представляет угольная пыль,
находящаяся в 4 бункерах. Масса измельченного угля в каждом бункере
80 т, из которых 35 % по тонкости помола можно отнести к пыли. Теплота сгорания угля составляет 25 МДж/кг.
Решение
Так как в котельном отделении угольная пыль не только сжигается, но и хранится, необходимо принять расчетный вариант аварии,
осуществить прогнозирование разрушения одного бункера и рассчитать
избыточное давление взрыва.
Масса пыли в бункере составляет
Расчетную массу пыли, которая в результате аварии может поступить в помещение, определим по формуле
m
– масса горючей пыли, выбрасываемой в помещение из аппарата,
где m
ап
– коэффициент пыления, принимаемый равным 1.
кг; K
п
Расчетная масса пыли, способной поступить в помещение, составит:
4.7. Противопожарное обследование
= 0,35∙80 000 = 28 000 кг.
m
ап
= mап · Kп, (4.3)
ав
Избыточное давление взрыва определим по формуле
∆P =
где m – масса пыли, вышедшей в помещение в результате аварии, кг;
– теплота сгорания пыли, Дж кг; Р0 – начальное давление, кПа (до-
Н
Т
пускается принимать 101 кПа); Z – коэффициент участия горючего во
взрыве; V
– свободный объем помещения, м3 (допускается принимать
св
80 % от геометрического объема помещения); ρ
взрыва при начальной температуре, кг/м
Дж·кг·К (допускается принимать 1,01·10
пература, К; K
– коэффициент, учитывающий негерметичность поме-
н
= 28 000∙1 = 28 000 кг.
m
ав
0
T
св в 0 н
P
, (4.4)
– плотность воздуха до
в
3
; СР – теплоемкость воздуха,
3
Дж·кг·К); Т0 – начальная тем-
109
4. Пожарная безопасность горных предприятий
в
– плотность воздуха до взрыва при на-
3
; СР – теплоемкость воздуха, Дж кг К (допуска-
3
Дж кг К); Т0 – начальная температура, К; Kн – ко-
Т
= 25 000 103 Дж кг–1; Р0 = 101 кПа; ρв =
Р
= 1,01 103 Дж кг К; Т0 = 37оС + 273 °С = 310 К (37 °С –
V
св
= 0,82102732,8 = 148 780,8 м3
= 210,8 кПа
щения и неадиабатичность процессов горения (допускается принимать
равным 3).
Для расчетов принимаем: Н
= 1,2 кг/м3; Z = 0,5; СР = 1,01·103 Дж кг К; Т0 = 37 оС + 273 °С = 310 К
ρ
в
= 25 000·103 Дж·кг–1; Р0 = 101 кПа;
Т
(37 °С – максимальная температура воздуха для г. Красноярска)
Определяем свободный объем помещения:
= 0,8·210·27·32,8 = 148 780,8 м3.
V
св
Определяем избыточное давление взрыва:
28 000 25 000 10 101 0,5 1
∆P =
148 780 1,2 1, 01 10 310
3
Так как избыточное давление взрыва 210,8 кПа превышает 5 кПа,
помещение котельного отделения согласно данным, приведенным
в табл. 4.3, по взрывопожароопасности относится к категории Б.
Пример 2. Определение категории пожаровзрывоопасности галереи транспорта угля с двумя конвейерными ставами.
Исходные данные для расчета
Параметры галереи: длина 179 м, ширина 6 м, высота 3 м.
Горючую нагрузку представляет уголь, равномерно распределенный на конвейерных лентах, а также сами резиновые транспортерные ленты. Ширина лент 800 мм, толщина 15 мм, плотность резины
3
1 100 кг/м
, теплота сгорания резины 44,9 МДж/кг. Ширина слоя угля на
ленте 600 мм, высота слоя 100 мм. Насыпная плотность угля 500 кг/м
теплота сгорания 25 МДж/кг.
Решение
Общая масса угля на конвейерных лентах составляет
500 ∙ 0,6 ∙ 0,1 ∙ 179 ∙ 2 = 10 740 кг.
3
= 210,8 кПа.
3
3
,
Общая масса резины равна
1 100 ∙ 0,8 ∙ 0,015 ∙ 179 ∙ 4 = 9 451,2 кг.
Площадь помещения галереи
S = 179 · 6 = 1 074 м
110
2
.