Вы здесь

Підвищення стійкості провітрювання гірничих виробок при роботі засобів пожежогасіння.

Автор: 
Мельникова Яна Володимирівна
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2008
Артикул:
0408U000231
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

глава 2
Теоретические исследования влияния режимов работы средств пожаротушения на
условия проветривания горных выработок
2.1. Теоретические исследования устойчивости проветривания наклонных выработок
в зависимости от условий развития пожара
Динамика или развитие подземного пожара зависит от многих условий, основными из
которых являются: вид горючих материалов, их количество, степень пожарной
загрузки выработки каждым материалом и режим вентиляции. Эти факторы оказывают
решающее воздействие не только на динамику пожара, но и, в свою очередь, на
формирование тепловой депрессии пожара и устойчивость проветривания аварийной и
смежных выработок.
Общий объем воздуха, необходимого для полного выгорания горючих материалов на
1м длиной выработки qв, определяется по формуле [80]:
, (2.1)
где тi – изменение массы i-го горючего материала на 1 квадратный метр его
поверхности, кг/м2;
Пi – ширина конвейерной ленты или часть периметра выработки, закрепленной
деревом, м;
qi – объем воздуха, необходимый на сгорание 1 кг i-го материала, м3/кг.
При наличии в аварийной выработке в качестве горючего материала только
деревянных затяжек принимается т1=22 кг/м2, при наличии затяжек и рам на
расстоянии более 0,8м друг от друга – т1=33 кг/м2 и расстоянии до 0,8м – т1=44
кг/м2. Согласно данным [80] резинотросовая конвейерная лента имеет среднюю
горючую массу т2=22 кг/м2, а резинотканевая – массу т2=15 кг/м2.
Часть периметра выработки, закрепленной деревом П1, ориентировочно может быть
найдена по формуле:
, (2.2)
где S – площадь поперечного сечения пожарной выработки, м2.
Ширина конвейерной ленты П2 при пожаре считается ее двойная ширина, так как
горят обычно 2 ленты.
Объем воздуха, необходимый на сгорание 1 кг дерева q1=4м3/кг, а на сгорание 1
кг конвейерной ленты q2=10 м3/кг.
При горении дерева и конвейерной ленты можно пренебречь горением других
материалов, либо относить их к конвейерной ленте, таких как силовые кабели,
мелкие скопления угля и угольной пыли. Их горючая загрузка менее 5 кг/м по
сравнению с десятками и сотнями кг/м загрузки соответственно конвейерной ленты
и дерева [80].
Определив общий объем воздуха, необходимого для полного выгорания горючих
материалов, можно найти предельную скорость распространения пожара по выработке
Vпр, м/мин
, (2.3)
где Q - расход воздуха в аварийной выработке, м3/с.
В работе [80] предлагается текущую скорость распространения пожара V, м/мин
определять по формуле:
, (2.4)
где ф – время с момента возникновения пожара, мин;
b – параметр, характеризующий скорость развития пожара, мин.
По тем же данным 1 значение параметра b, мин для конвейерной ленты – b=80+42
Q/S, для деревянной затяжки и деревянных рам – b=20+21 Q/S.
После интегрирования уравнения (2.4) по времени можно определить дальность
распространения пожара, Lп, м по формуле:
, (2.5)
где L0 – начальная длина (м) зоны воспламенения, равная L0=10/Пi – при
воспламенении минерального масла или метана на больших площадях, и L0=10/Пi –
при локальном воспламенении метана, конвейерной ленты от трения и других
горючих материалов от тепловых импульсов.
Если ввести в рассмотрение время горения фг, мин того или иного материала, то
по формуле аналогичной (2.5) можно найти длину зоны тления продуктов горения (ф
? фг), Lт
. (2.6)
Время горения фг, мин определяется по наиболее длительно горящему материалу и
равно
, (2.7)
где Vг – скорость горения дерева или конвейерной ленты, равная соответственно
0,21 и 0,37 м/мин.
Длина зоны горения lг находится как разность двух длин
. (2.8)
Зная длину зоны горения, можно определить как характер нарастания температуры в
ней, так и ее охлаждение по ходу движения вентиляционной струи, а также найти
тепловую депрессию от условий его развития.
Однако параметр b , характеризующий скорость развития пожара, является
эмпирической константой и не всегда правильно отражает динамические явления в
аварийной выработке.
Так, данные разведки о содержании пожарных газов или кислорода в исходящей
струе аварийного участка, дают возможность более точно установить длину зоны
горения. С одной стороны, масса веществ, сгораемого в единицу времени в очаге
пожара, G, кг/мин, определяется по формуле [80]:
, (2.9)
где Ско – содержание кислорода на поступающей струе аварийного участка,
проценты;
Ск – содержание кислорода на исходящей участка при пожаре, %.
С другой стороны та же масса вещества равна
. (2.10)
Сравнивая зависимости (2.9) и (2.10), найдем формулу для расчета длины зоны
горения по данным разведки, lг :
. (2.11)
Это дает возможность откорректировать эмпирическую константу и в целом
математическую модель развития пожара.
При пожаре в наклонной или вертикальной выработке возникает необходимость в
оценке устойчивости проветривания, как самой аварийной выработки, так и
параллельных. Точность такой оценки во многом зависит от расчетного значения
тепловой депрессии, которая в свою очередь определяется условиями развития
пожара и определяется по известной методике [73]. Для определения величины
тепловой депрессии предварительно находим коэффициент нагрева воздуха в зоне
горения, равной :
. (2.12)
Далее определяем максимальную температуру воздуха Тт