Lokalizacja ognisk pożarowych na podstawie kierunków przepływu gazów pożarowych

Przy zgodnym działaniu depresji pożaru w prądzie głównym ze spiętrzeniem wentylatora głównego, tzn. przy wznoszącym przewietrzaniu kopalni, zarówno przy prostych, jak i odwróconych prądach bocznych, ogniska pożaru należy szukać w prądzie głównym.

W przypadku przewietrzania kopalni prądami schodzącymi proste kierunki prądów w bocznicach wchodzących w skład prądu głównego występują tylko wówczas, gdy depresje cieplne w bocznicach, którymi płyną gazy pożarowe, są mniejsze od odpowiednich spadków potencjału aerodynamicznego. W przeciwnym razie dochodzi do odwrócenia prądów w tych bocznicach.

Obecnie kopalnie o dużym zagrożeniu pożarami podziemnymi w coraz szerszym zakresie są wyposażone w czujniki rejestrujące prędkość, kierunek przepływu powietrza oraz skład gazów płynących wyrobiskami. Do wykrywania ognisk pożarowych znajdują zastosowanie przede wszystkim czujniki tlenku węgla. Tak zwane cometria z anenometrią automatyczną umożliwiają ustalenie bocznic sieci, w których występują dymy (gazy) pożarowe.

9.2. Praktyczne sposoby poszukiwania ognisk pożarowych

Czas zauważenia pożaru ma decydujące znaczenie w prowadzeniu akcji przeciwpożarowej. Gdy pożar jest dostatecznie wcześnie zauważony, wówczas na ogół udaje się dojść blisko do jego ogniska i ugasić je bezpośrednio dostępnymi środkami gaśniczymi.

Gdy nie ma zaburzeń kierunków prądu powietrza w kopalni i ognisko pożaru jest jeszcze słabo rozwinięte, miejsce pożaru odszukuje się zazwyczaj na podstawie zapachu gazów pożarowych lub występowania słabego dymu.

Jeśli sieć wentylacyjna kopalni jest zadymiona, to poszukiwanie ogniska pożaru prowadzą zastępy ratownicze. Sposób poszukiwania ogniska zależy od od sposobu przewietrzania kopalni (wentylacja wznosząca czy też schodząca).

Przy PRZEWIETRZANIU WZNOSZĄCYM, zgodnie z teorią W. Budryka , obowiązują następujące zasady:

1.Gdy po zamknięciu przez ratowników tamy (np.bezpieczeństwa) w bocznicy, którą dymy płyną do wyrobisk górniczych zostanie usunięte zadymienie bocznicy, z której dymy wypływają, wówczas pożaru należy szukać w tym kierunku dokąd dymy podążają.

2. Jeśli przez zamknięcie tamy spowodujemy skierowanie dymów do wyrobiska, w którym znajduje się zastęp ratowniczy, będzie to oznaczać, że znajdujemy się poza ogniskiem pożaru, przy czym należy niezwłocznie otworzyć tę tamę i idąc inną drogą poszukiwać ogniska pożaru w tym kierunku skąd dymy wypływają.

3. Jeżeli przez zamknięcie tamy kierunek dymów w żadnej bocznicy nie ulegnie zmianie, świadczy to o tym, że ratownicy znajdują się w wyrobisku, w którym prąd powietrza uległ odwróceniu, wówczas ogniska pożaru należy szukać w tym kierunku dokąd płyną dymy z bocznicy odwróconej.

Przy PRZEWIETRZANIU SCHODZĄCYM zaleca się przestrzeganie zasad:

1.Gdy po zamknięciu tamy w określonym wyrobisku zostanie usunięte zadymienie tego wyrobiska, miejsca pożaru należy szukać w tym kierunku skąd dymywy wypływają.

2. Jeśli po zamknięciu tamy dymy skierują się do wyrobiska, w którym znajduje się zastęp ratowniczy, oznacza to, że zaszliśmy poza miejsce pożaru i wówczas należy niezwłocznie otworzyć tę tamę i szukać ogniska pożaru w tym kierunku skąd dymy wypływają.

3.Gdy po zamknięciu tamy dymow się nie zmienia, wskazuje to, że dla dojścia do ogniska pożaru została obrana droga niewlaściwa.

Przy przewietrzaniu kopalń prądami schodzącymi, gdy depresja pożaru jest większa od spiętrzenia odpowiedniej stacji wentylatorów głównych, nie poleca się prowadzenia poszukiwania rozwiniętych ognisk pożarowych.

9.3. Ogólne zasady usuwania zadymienia kopalni

Usuwanie zadymienia (tzw. oddymianie) kopalni ma na celu zmniejszenie obszaru zadymionego od strefy bezpośredniego zadymienia.

Niekiedy do oddymiania kopalni i przywrócenia w sieci wentylacyjnej pierwotnych kierunków przepływu powietrza wystarczy zwiększenie spiętrzeń wentylatorów głównych lub zmniejszenie oporów zasów regulacyjnych znajdujących się w kanałach wentylatorów głównych. Jeśli czynności te nie dają spodziewanych rezultatów lub jeżeli nie można ich wykonać, to przystępuje się do oddymiania sieci wentylacyjnej.

Sposób oddymiania kopalni zależy w dużej mierze od informacji uzyskanych o stanie urządzeń wentylacyjnych na dole kopalni, takich jak: tamy bezpieczeństwa, tamy wentylacyjne itp. W niektórych bowiem przypadkach zaburzenia kierunków przepływu powietrza mogą być spowodowane

zamknięciem określonych tam wentylacyjnych lub bezpieczeństwa,które nie powinny być zamknięte. Otwarcie tych tam może wtedy wystarczyć do przywrócenia pierwotnych kierunków przepływu powietrza w kopalnianej sieci wentylacyjnej.

Jeżeli zaburzenia kierunków przepływu powietrza nastąpiły wyłącznie pod wpływem pożaru, a nie wskutek niewłaściwych manipulacji tamami, to należy przystąpić do właściwego oddymiania kopalni. Sposób oddymiania zależy od tego, czy kopalnia jest przewietrzana wznosząco czy schodząco.

9.3.1.oddymianie kopalni o przewietrzaniu wznoszącym

Pod wpływem działania pożaru , który powstał w bocznicy sieci w kopalni o przewietrzaniu wznoszącym , zostały odwrócone kierunki wszystkich prądów bocznych.

Jeżeli zaburzenia kierunków przepływu powietrza w kopalni o przewietrzaniu wznoszącym wystąpiły pod wpływem pożaru, a nie wskutek niewlaściwych manipulacji tamami, przystępuje się do oddymiania sieci w sposób następujący : Idziemy z prądem głównym, zgodnie z kierunkiem przepływu powietrza, dochodząc do pierwszego węzła zadymionego. W węźle tym stwierdzamy do której bocznicy kierują się dymy. W tej bocznicy, którą dymy płyną w kierunku rejonu dławimy przepływ powietrza zamykając znajdującą się w niej tamę bezpieczeństwa, bądź też – jeśli takiej tamy nie ma – budując tamę T np.. z płótna wentylacyjnego. Po wykonaniu tej czynności następuje przywrócenie pierwotnego kierunku przepływu powietrza w bocznicy. Im większa będzie szczelność tamy, tym szybciej i łatwiej prąd powietrza w bocznicy uzyska swój pierwotny przepływ. Następnie zamyka się na początku lub na końcu bocznicy oddymionej tamę t. Tama ta pozostaje przez cały czas oddymiania zamknięta. Następnie przechodząc przez tamę T , przez którą wtedy już przepływa świeże powietrze, dochodzimy do następnego zadymionego węzła, itd.

9.3.2. Oddymianie kopalni o przewietrzaniu schodzącym

W czasie pożaru w bocznicy ze schodzącym prądem powietrza odwróceniu ulega tenże prąd, przy czym dymy pożarowe wypływające z tej bocznicy kierują się do prądów bocznych i powodują ich zadymienie. 1. Podnosi się max zasuwę ż w kanale entylacyjnym. 2. Po dojściu do pierwszego zadymionego węzła sieci i określeniu kierunków przepływu dymów szukamy tej bocznicy, którą dymy płyną do rejonów wentylacyjnych. Zdławienie przepływu powietrza w bocznicy uzyskuje się przez zamknięcie tamy bezpieczeństwa TG. Po zamknięciu tej tamy następuje przywrócenie pierwotnych kierunków przepływu powietrza. Pozostawiając zamkniętą tamę TG, idzie się do węzła i zamyka tamę bezpieczeństwa TR, gdyż przez tę tamę kierują się dymy do rejonu. Po zamknięciu tamy następuje oddymienie bocznicy.

Pozostawiając zamkniętą tamę TG i TR i zamykając następną tamę TR następuje oddymienie bocznicy.

Po oddymieniu bocznicy staje się możliwe dojście do ogniska P. pożaru i podjęcia aktywnego gaszenia.

9.4.Zabezpieczenie kopalni przed zadymieniem

Obecnie dla skutecznego zwalczania zaburzeń kierunków przepływu powietrza, wywoływanych działaniem pożarów podziemnych, stosuje się wen­tylatory we wszystkich kopalniach eksploatujących kopaliny palne.

Wentylatory powinny być instalowane na powierzchni, a nie w podziemiach kopalń. Wentylatory podziemne bo­wiem stwarzają niebezpieczeństwo w razie pożaru lub wybuchu (zniszczenie wentylatora) w kopalni.

W związku z tym nie powinno się stosować żadnych wentylatorów podziem­nych, prze­konują o tym katastrofy pożarowe, np. katastrofa w kopalni Barbara-Wyzwolenie w 1954 roku wskutek stosowania wentylatora pomocniczego. Obecnie tylko w wyjątkowych przypadkach, z zachowaniem wielu rygorów przeciwpożarowych, można uzyskać zgodę urzędu górniczego na zastosowanie w kopalni wentylatora pomocniczego.

Podczas pożaru szczególnego znaczenia nabiera pewność przewietrzania kopalń. W kopalniach podziemnych obowiązuje stosowanie wentylatorów rezerwowych, oprócz czynnych wentylatorów głównych. Stacje wentylatorowe są wówczas dwuwentylatorowe. Bywają również stosowane stacje wielo­wentylatorowe, np. trójwentylatorowe, w których dwa wentylatory pracują jednocześnie, trzeci zaś stanowi rezerwę.

Jednym z bardzo ważnych środków bezpieczeństwa pożarowego są od­powiednio duże parametry pracy wentylatorów głównych, przede wszystkim spiętrzenia wentylatorów głównych. Im te spiętrzenia są większe, tym trud­niej dochodzi w kopalni do zaburzeń kierunków przepływu powietrza (lub gazów). Spiętrzenia te jednak w kopalniach eksploatujących pokłady węgla skłonne do samozapalenia mogą ułatwić powstanie pożarów endogenicznych.

Stwierdzono, ze najwięcej katastrof pożarowych wystąpiło w kopalniach wyposażonych w wentylatory o spiętrzeniach poniżej 785 J/m³ (80 mm słupa wody). Wartość tę przyjęto w polskich kopalniach jako najmniejszą dla wentylatorów głównego przewietrzania. Zbyt duże spiętrzenia wentylatorów głównych, jak już wspomniano, sprzyjają powstaniu pożarów endogenicz­nych. Jest oczywiste, że konieczne jest przyznanie pierwszeństwa zapobieganiu katastrofom pożarowym przed niedopuszczeniem do powstania pożarów endogenicznych. Dlatego w kopalniach, zwłaszcza głębokich i silnie metano­wych, należy stosować możliwie duże spiętrzenia wentylatorów głównych.

Zasięg zadymienia kopalń w czasie pożaru podziemnego zależy w dużej mierze od struktury sieci wentylacyjnej, która jest ściśle związana z roz­cięciem złoża i rozmieszczeniem rejonów wydobywczych w obszarze górniczym.

Według W. Budryka kopalniana sieć wentylacyjna w razie pożaru powinna odznaczać się łatwością stabilizowania kierunków prądów powietrza. Łatwość tę ma sieć normalna, ale i sieć przekątna nie ma większych wad, jeśli każdy z rejonów wentylacyjnych jest przewietrzany niezależnym prądem powietrza o możliwie dużym stopniu stabilności kierun­ku. Stopień ten, zwany również stopniem niezależności, został zdefiniowany przez W. Budryka jako iloraz spadku naporu w danym rejonie przez sumę spadków naporu w dolotowych i wylotowych drogach grupowych na zewnątrz tego rejonu. Wobec tego stopień niezależności prądu rejonowego sieci pasywnej można zdefiniować wzorem

(9.1.)

gdzie:

δΦ_r - spadek potencjału aerodynamicznego (spadek naporu) w r-tym rejonie wentylacyjnym wchodzącym w skład obranego oczka zewnętrznego sieci, J/m³,

δΦ_s - suma spadków potencjału aerodynamicznego w grupowych bocz­nicach powietrza świeżego tego oczka, J/m³,

δΦ_z - suma spadków potencjału aerodynamicznego w grupowych bocz­nicach powietrza zużytego tego oczka, J/m³.

Na r-ty prąd rejonowy inne prądy powietrza wywierają tym mniejszy wpływ w oczku zewnętrznym, im mniejsza jest suma figurująca w mianow­niku wzoru (9.1).

Nowsze badania wykazały, że zagrożenie od danego prądu powietrznego zależy od dysypacji mocy w tym prądzie, przy czym im mniej­sza jest dysypacja mocy, tym zagrożenie jest większe.

W przypadku pasywnej sieci wentylacyjnej tj. sieci, w której gęstość powietrza jest wielkością niezmienną ρ_n= idem = 1,20 kg/m³, dysypację mo­cy N_fβ oblicza się ze wzoru:

(9.2)

gdzie:

l_fβ - dysypacja energii w bocznicy β sieci, J/m³,

V_β - strumień objętości powietrza w obranym przekroju tej bocznicy, m³/s,

R_fβ - opór właściwy tejże bocznicy sieci, kg/m⁷.

Dyspozycję mocy bocznic aktywnych wyznacza się z zależności

(9.3)

gdzie:

R_nβ - opór normalny bocznicy β sieci, kg/m⁷,

V_nβ - strumień objętości normalnej powietrza, m³/s.

Gdy zna się opór właściwy R_fβ bocznicy β sieci oraz średnią gęstość ρ_mβ powietrza w tej bocznicy, można wyznaczyć opór normalny R_nβ tejże boczni­cy korzystając ze wzoru:

(9.4)

Strumień objętości powietrza V_nβ natomiast, wyznacza się z zależności

(9.5)

gdzie:

ρ_β(s) - gęstość powietrza w przekroju poprzecznym o współrzędnej bieżącej (s) bocznicy β sieci wentylacyjnej, kg/m³,

V_β(s) - strumień objętości powietrza w tym przekroju.

Występowanie dostatecznie dużych dysypacji mocy w poszczególnych bo­cznicach sieci wentylacyjnej jest podstawowym warunkiem zapewnienia bez­pieczeństwa sieci wentylacyjnej w aspekcie prewencji zaburzeń kierunków prądów powietrznych w razie pożaru podziemnego.

Przy ocenie określonego prądu powietrznego korzysta się z klasyfikacji opartej na następujących kryteriach:

-bardzo mocny prąd, gdy N_fβ ≥6000W

-mocny prąd, gdy1200W ≤ N_fβ≤6000W

- średni prąd, gdy240W≤ N_fβ <6000W

- słaby prąd, gdy 50 W ≤ N_fβ < 240W

- bardzo słaby prąd, gdy 0<N_fβ < 50W

W kopalniach powinny być stosowane bardzo mocne, mocne i średnie prądy powietrza, przy czym dopuszcza się stosowanie słabych prądów wewnątrz rejonów eksploatacyjnych. Bardzo słabych prądów powietrznych natomiast nie wolno projektować ani tolerować w praktyce, gdyż prądy te jak stwierdzono, mogą stać się przyczyną poważnego niebezpieczeństwa w razie pożaru podziemnego.

W przypadku konieczności utrzymywania wyrobisk górniczych, charak­teryzujących się bardzo małą stabilnością kierunków prądów powietrza, wy­robiska te powinny być zamknięte szczelnymi śluzami wentylacyjnymi. Nie powinny być tolerowane zwłaszcza nie otamowane bocznice, w których płyną zależne prądy powietrza świeżego (bocznica a-b), a także zależne prądy powietrza zużytego (bocznica c-d, rys 9.10). W przypadku bowiem powstania pożaru w bocznicy 2-a lub 2-b cała kopalnia może ulec zadymieniu, gdyż bocznica a-b charakteryzuje się nietrwałym kie­runkiem przepływu powietrza. Również niebez­pieczna jest bocznica c-d, łącząca ze sobą prądy powietrza zużytego. Zagrożenie jest tutaj mniej­sze, gdyż w drogach powietrza zużytego jest za­trudniona mała liczba górników, jednak prądów takich należy unikać. Niebezpieczne są także bo­cznice, którymi doprowadza się do miejsc pracy dodatkowe strumienie powietrza (tzw. doświeża­nie) np. bocznica e-f (rys. 9.10), do bocznicy f-5 bowiem mogą się przedostać dymy z bocznic 4-f i e-f czyli z dwóch stron.

Rys. 9.10

Schemat kanoniczny sieci wentylacyjnej z prądami zależnymi

Pożar w oddziale, do którego dopływa kilka prądów powietrza świeżego jest trudniejszy do zlokalizowania i łatwiej może spowodować zaburzenie w sieci wentylacyjnej. Należy przyjąć również zasadę, że wszystkie niepo­trzebne kopalni wyrobiska powinny być zlikwidowane lub wyeliminowane z sieci wentylacyjnej, czy to przez podsadzanie, czy tez przez szczelne otamo­wanie. Pozostawienie niepotrzebnych wyrobisk bez otamowania było w wielu przypadkach przyczyną wielkich katastrof w czasie pożarów.

Racjonalny sposób przewietrzania każdej kopalni powinien spełniać następujące warunki:

- spiętrzenia wszystkich wentylatorów głównych pracujących w sieci wentylacyjnej powinny być możliwie duże (według przepisów górniczych nie mniejsze od 785 J/m³),

- spadki potencjału aerodynamicznego w grupowych prądach powietrza świeżego oraz grupowych prądach powietrza zużytego powinny być możliwe jak najmniejsze,

- spadki potencjału aerodynamicznego w prądach rejonowych powinny być możliwe duże.

Jeśli w kopalnianej sieci wentylacyjnej spadki potencjału aerodynamicz­nego w grupowych prądach powietrza są małe, to zrealizowany jest ,,sposo­bem wentylacyjnym" postulat rozgałęzienia prądów powietrza świeżego możliwie blisko szybu wdechowego oraz łączenie prądów powietrza zużytego możliwie blisko szybu wentylacyjnego, pomimo iż długości bocznic sieci, w których płyną grupowe prądy powietrza może być duża. Odpowiada to wymaganiom stawianym racjonalnemu systemowi przewietrzania kopalni.

Struktura sieci wentylacyjnej kopalni ma zasadniczy wpływ na zagrożenie załogi dołowej, tzw. bezpośrednim zadymieniem w czasie pożaru.