9 Zaburzenia w czasie pożarów podziem.
Gazy pożarowe powstające podczas pożaru podziem. odprowadzane są wyrobiskami do szybu wydechowego. Gdy gazy pożarowe przepływając przez kopalnię zachowują ten sam kierunek, jaki miało powietrze przed powstaniem pożaru, wówczas ma się do czynienia z tzw zadymieniem bezpośrednim. Zadymienia tego nie da się uniknąć podczas żadnego pożaru podziemnego.
Czasami może wystąpić zadymienie kopalni spowodowane zaburzeniem jej wentylacji.Do zaburzenia takiego może dojść w skutek działania depresji pożaru oraz przyrostu objętości gazów w ognisku pożaru i w jego sąsiedztwie. Zaburzenia te wywołują duże zagrożenie dla załogi dołowej. W czasie pożaru podziemnego mogą występować trzy zasadnicze rodzaje zaburzeń kierunków prądów powietrznych w kopalni : prądy wsteczne dymów , cofanie prądu głównego, odwracanie się prądów bocznych. Wymienione zaburzenia kierunków prądów powietrza mogą w czasie pożaru podziemnego występować w różnej kolejności, pojedynczo lub jednocześnie.
Do zaburzeń wentylacji zalicza się również - bezpośrednie zadymienie kopalni, ogniska wtórne , wybuchy w czasie pożarów.
10 Prąd główny i jego własności
Prądem głównym nazywany jest prąd powietrza płynącego od zrębu szybu wdechowego poprzez ognisko pożaru do wylotu dyfuzora. Wszystkie inne prądy są nazywane prądami bocznymi.
Cofanie prądu głównego nazywa się przepływ gazów pożarowych w prądzie głównym od ogniska pożaru całym przekrojem wyrobiska do najbliższego niezadymionego węzła sieci wentylacyjnej, przy czym część gazów pożarowych przepływa również od ogniska pożaru w kierunku szybu wydechowego. Cofanie prądu głównego jest wywołane dużym przyrostem objętości gazów w ognisku pożarowym i jego sąsiedztwie oraz obecności w prądzie głównym za ogniskiem pożaru dużego oporu, np. tamy regulacyjnej z małym okienkiem.
O wielkości przyrostu strumienia objętości gazów pożarowych ΔV decyduje wiele czynników:
ΔV=ΔV1+ΔV2+ΔV3+ΔV4
ΔV1 - Przyrost strumienia objętości gazów pożarowych wynikający z własności substancji palnej
ΔV2 - przyrost strumienia tych gazów wywołany sprzyjającymi warunkami wydzielania się pary wodnej
ΔV3 - przyrost strumienia objętości tych gazów wywołany dopływem powietrza sprężonego
ΔV4 - przyrost strumienia objętości tych gazów wywołany ogrzewaniem prądu powietrza
Przyrost strumienia gazów w ognisku pożarowym lub w jego sąsiedztwie może być także spowodowany np. wypływem metanu lub dwutlenku węgla ze zrobów.
Cofanie prądu głównego jest tym łatwiejsze, im niższe spiętrzenie wytwarza wentylator, przez który odpływają dymy. Aby zmniejszyć niebezpieczeństwo cofania się prądu głównego, wskazane jest zwiększenie oporu w bocznicy poprzedzającej ognisko pożarowe np. przez przydławienie prądu powietrza w tej bocznicy.
12 Ogniska wtórne pożarów podziem.
Gazy pożarowe, gdy płyną od ogniska pożaru w kierunku szybu wydechowego, mogą mieć bardzo zróżnicowany skład i temperaturę. Niebezpieczeństwo powstania ognisk wtórnych ( ognisk pożarowych ) położonych na drogach przepływu gazów pożarowych, może zaistnieć w zasadzie w trzech przypadkach.:
1. Gazy pożarowe płynące od ogniska pożaru wyrobiskami kopalnianymi mają bardzo wysoką temperaturę i duże stężenie składników palnych. W miejscu dołączenia się do tych gazów powietrza zawierającego dostatecznie dużo tlenu, gazy te mogą ulec zapaleniu.Palące się gazy mogą spowodować zapalenie się obudowy, węgla ... W ten sposób tworzą się na skrzyżowaniach ogniska wtórne .
2. Gdy gazy pożarowe mają dostatecznie wysoką temperaturę oraz duże stężenie tlenu, lecz małe zawartości gazów palnych, mogą na drodze przepływu zapalić napotkane materiały palne. Powstałe w ten sposób ogniska pożarowe również są nazywane wtórnymi.
3. Gazy pożarowe o dowolnym stężeniu gazów palnych i temperaturze poniżej temperatury zapłonu gazów lub materiałów palnych, gdy przepływają w wyrobiskach węglowych, przyczyniają się do wzrostu temperatury calizny węglowej. W przypadku istnienia spękań wzrost temperatury węgla może przyspieszyć lub wywołać powstanie ogniska pożaru w skutek samozapalenia.
Miejscami powstawania wtórnych ognisk pożarowych są najczęściej skrzyżowania chodników węglowych, którymi nie zadymione powietrze dopływa do gazów pożarowych. Prawdopodobieństwo powstania ognisk wtórnych jest tym większe , im dłuższy jest czas prowadzenia akcji przeciwpożarowej. Dlatego też, gdy niemożliwe jest zakończenie akcji w krótkim czasie , trzeba chłodzić ociosy, obudowę i gazy pożarowe . Najskuteczniejszym środkiem jest rozpylanie wody w postaci zasłon wodnych, chłodzących gazów pożarowych. W innych przypadkach odwraca się kierunek przepływu gazów pożarowych lub zmniejsza się dopływ powietrza do ogniska pożaru i buduje przed ogniskiem pożaru tamę zasadniczą.
13 Wybuchowość gazów pożarowych.
Niektóre ze składników gazów pożarowych są palne. Gazem palnym nazywa się gaz ,który łącząc się w określonych warunkach z tlenem wydziela ciepło. Charakterystyczną cechą gazów palnych jest występowanie płomienia przy spalaniu płomieniowym lub rozżarzonej powierzchni przy spalaniu bezpłomieniowym. Przez wybuch rozumie się zespół zjawisk towarzyszących bardzo szybkiemu przejściu układu z jednego stanu równowagi w drugi z wyzwoleniem znacznych ilości energii.
Do składników palnych występujących w gazach pożarowych należą:
Metan, tlenek węgla, wodór, siarkowodór i węglowodory.
Wybuch w kopalni może nastąpić gdy w wyrobisku górniczym znajdują się:
gazy palne w odpowiednim stężeniu, dostateczna ilość tlenu, źródło wysokiej temperatury.
Wybuch mieszaniny gazu palnego i tlenu jest możliwy tylko przy stężeniach tego gazu zawartych między dolną a górną granicą wybuchowości.
W mieszaninach gazowych reakcja spalania przebiega w cienkiej warstwie palącego się ośrodka przylegającego bezpośrednio do frontu płomienia, przez który należy rozumieć granicę między płomieniem a przestrzenią nie objętą reakcją palenia. W warstwie granicznej między spaloną a nie spaloną substancją następuje wzrost temperatury do temperatury płomienia oraz zmiana substratów w produkty spalania . W wymienionej warstwie zachodzą szybkie reakcje chemiczne , a wydzielające się ciepło wywołuje reakcje w kolejnych warstwach substancji. Proces ten przebiega aż do pełnego wyczerpania substancji palnej.
|
Gd |
Gg |
Metan CO Wodór Węglowodory Siarkowodór |
5 12,5 4 2 4,3 |
15 74,2 74,2 15 46 |
Gd - dolna granica wybuchowości [%]
Gg - górna granica wybuchowości
14 Poszukiwanie rozwiniętych ognisk 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 przypadku 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. Tzw cometria z anemometrią automatyczną umożliwiającą ustalenie bocznic sieci, w których występują dymy ( gazy ) pożarowe.
Praktyczne sposoby poszukiwania ognisk pożarowych.
1. Przy prądach wznoszących
- gdy po zamknięciu przez ratowników tamy 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
- jeśli przez zamknięcie tamy spowodujemy skierowanie dymów do wyrobiska, w którym znajduje się zastęp ratowniczy, będzie to ozn, że znajdujemy się poza ogniskiem pożaru, przy czym należy niezwłocznie otworzyć tę tamę i idąc inną drogą poszukiwać pożaru w tym kierunku skąd dymy wypływają
- 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
2.Przy prądach schodzących
- gdy po zamknięciu tamy w okr wyrobisku zostanie usunięte zadymienie tego wyrobiska, miejsca pożaru należy poszukiwać w tym kierunku, skąd dymy wypływają
- jeśli po zamknięciu tamy dymy skierują się do wyrobiska, w którym znajduje się zastęp ratowniczy,ozn to ,że zaszliśmy poza miejsce pożaru i wówczas należy niezwłocznie otworzyć tę tamę i szukać ogniska pożaru w tym kierunku skąd dymy wypływają
- gdy po zamknięciu tamy kierunek dymów się nie zmienia, wskazuje to, że dla dojścia do ogniska pożaru została obrana droga niewłaściwa .
15 Co to jest bezpośrednie zadymienie
Gazy pożarowe powstające podczas pożaru podziemnego odprowadzane są wyrobiskami do szybu wydechowego. Gdy gazy pożarowe przepływając przez kopalnię zachowują ten sam kierunek, jaki miało powietrze przed powstaniem pożaru, wówczas ma się do czynienia z tzw zadymieniem bezpośrednim.
Zasadniczy wpływ na zagrożenie załogi dołowej bezpośrednim zadymieniem w czasie pożaru ma struktura sieci wentylacyjnej kopalni. W celu ograniczenia bezpośredniego zadymienia bez zakłócenia pierwotnych kierunków przepływu powietrza w bocznicach sieci wentylacyjnej, należałoby przeprowadzić podział sieci wentylacyjnej kopalni na takie rejony wentylacyjne, które miałyby oddzielne szyby wdechowe. Powstanie pożaru w jednym z rejonów kopalni stwarza zagrożenie tylko dla tego rejonu, pozostałe rejony nie są zagrożone zadymieniem bezpośrednim.
16 Prądy wsteczne dymów.
Polegają na tym , że w określonym poprzecznym przekroju wyrobiska odbywa się równocześnie przepływ dymów i powietrza w dwóch przeciwnych kierunkach. Zdarza się to zarówno w prądzie głównym jak i w prądach bocznych. Występowanie prądów wstecznych dymów jest związane z występowaniem gradientów ciśnienia i temperatury w wyrobisku górniczym objętym pożarem. Im mniejsza jest prędkość dymów oraz im większa jest ich temperatura, tym większy jest zasięg prądów wstecznych. Praktycznym środkiem do opanowania prądów wstecznych jest tama płócienna zamykająca dolną część poprzecznego przekroju wyrobiska , a nie zamykająca górnej części , w której występują prądy wsteczne.
17 Odwracanie prądów bocznych.
Odwracaniem prądu bocznego nazywa się zjawisko polegające na tym, że gazy pożarowe odgałęziają się od prądu głównego i przepływają całym przekrojem poprzecznym prądu bocznego w kierunku przeciwnym do normalnego kierunku. Najczęstszymi przyczynami odwracania się prądów bocznych są lokalne depresje pożaru, zmiany oporów bocznic w sieci wentylacyjnej lub zmiany spiętrzeń wentylatorów głównych.
Lokalne depresje pożaru, mogą działać zgodnie z kierunkiem działania wentylatora głównego, jeśli gorące gazy pożarowe płyną wyrobiskami wznoszącymi się , oraz niezgodnie - jeśli nagrzany prąd gazów pożarowych jest schodzący.
W przypadku zgodnego kierunku działania depresji pożaru z kierunkiem działania wentylatora głównego zdecydowany kierunek w sieci wentylacyjnej ma prąd główny, każdy z prądów bocznych natomiast może zmienić kierunek przepływu powietrza zależnie od wpływu na te prądy poszczególnych lokalnych depresji pożarów.
18 Wskaźnik Grahama
G = CO/( 0,265N2 - O2 )
gdzie CO , N2 , O2 ozn odpowiednio procentowe zawartości tlenku węgla , azotu, tlenu na stacji pomiarowej wylotowej.
Klasyfikacja zagrożenia wg wsk Grahama
( 100 G )
0 < 100G < 0,25 sytuacja normalna, nie
występuje zagrożenie
pożarowe
0,25 < 100G < 0,7 zwiększona częstotliwość pobierania
próbek powietrza do analizy
0,7 < 100G < 3 należy przystąpić do prac
profilaktycznych przy zachowaniu normalnego ruchu w zagrożonym rejonie
100G > 3 akcja przeciwpożarowa