1 Stabilizacja kierunków prądów powietrza w kopalni przewietrzanej prądami wznoszącymi

W czasie pożaru w kopalni o przewietrzaniu wznoszącym należy stosować:

1. Tamowanie bocznicy, w której powstał pożar. Jest to pod każdym wzg1ędem korzystne, nawet wtedy, gdy depresja naturalna (pożarowa) nie występuje w tej bocznicy. Dlatego tamę w tej bocznicy uważa się za zasadniczą i nieodzowną we wszystkich przypadkach pożaru w prądzie wznoszącym.

2. Korzystne jest tamowanie wszystkich prądów bocznych odchodzących od prądu głównego płynącego do miejsca pożaru. Konieczne jest nato­miast tamowanie tych prądów bocznych, którymi powietrze dopływa do miejsc występowania depresji cieplnej na drodze dymów.

3. W prądzie głównym miedzy szybem wdechowym a tamą zasadniczą, jak również na drodze odpływu dymów należy usunąć wszelkie prze­szkody, jakie tamują ich przepływ (np. tamy regulacyjne, zasuwy przy wentylatorze, itp.).

4. Zwiększenie spiętrzenia wentylatora, do którego płyną dymy (przy wentylacji ssącej) lub który doprowadza powietrze do ognia (przy wentylacji tłoczącej), jest w każdym przypadku korzystne.

Należy także nadmienić, że przy doprowadzaniu powietrza do miejsc gdzie płyną bardzo gorące dymy, trzeba liczyć się z moż1iwością powstawa­nia wtórnych ognisk pożarowych. W celu uniknięcia tych ognisk należy możliwie szczelnie tamować prądy doprowadzające powietrze do miejsc nie­bezpiecznych. Uwagi te odnoszą się nie tylko do normalnych systemów wentylacyjnych, lecz również i do systemów przekątnych.

2 Stabilizacja kierunków prądów powietrza w kopalni przewietrzanej prądami schodzącymi

Jeśli przewietrzanie kopalni jest schodzące, to w czasie pożaru w prądzie schodzącym kierunek działania depresji naturalnej jest przeciwny do kierun­ku działania wentylatora głównego. W przypadku kopalni przewietrzanej schodzącymi prądami powietrza zazwyczaj występuje odwrócenie prądu głównego przy normalnych kierun­kach prądów bocznych. Stabilizacja kierunków prądów powietrza w kopalni o przewietrzaniu schodzącym przeprowadza się odmiennie niż w kopalniach o przewietrzaniu wznoszącym.

3 Oddymianie kopalni o przewietrzaniu wznoszącym

Jeśli zaburzenia kierunków przepływu powietrza w kopalni o przewietrzaniu wznoszącym wystąpiły pod wpływem pożaru, a nie wskutek niewłaściwych 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 węź1e tym stwierdzamy, do której bocznicy kierują się dymy. W tej bocznicy, którą dymy płyną w kierunku do rejonu dławimy przepływ powie­trza zamykając znajdującą się w niej tamę bezpieczeństwa, bądź też jeśli takiej tamy nie ma - budując tamę 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. Gdy prąd powietrza w bocznicy zosta­nie już oddymiony, tzn. uzyska swój pierwotny kierunek przepływu, zamyka się na początku lub końcu bocznicy. Tama ta zostaje przez cały czas oddymiania zamknięta. Następnie przechodząc przez tamę przez którą wtedy już przepływa powietrze świeże, dochodzimy do następnego węzła zadymionego. Dławimy przepływ po­wietrza w tej bocznicy którą płyną dymy w kierunku rejonu, zamykając następną tamę. Z kolei otwieramy tamę uprzednią, wówczas za­mknięcie kolejnych tam wystarcza do usunięcia zadymienia w następnym prądzie bocznym. Z kolei przechodzimy przez tamę do następnego zadymionego węzła i wykonujemy czynności analogiczne jak w poprzednich węzłach. W ten sposób postępuje się tak długo, aż dojdzie się do ogniska pożaru, przed którym zamyka się tamę zasadniczą.

4 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.

5 Wczesne wykrywanie pożarów endogenicznych

Samozapalenie węgli kamiennych jest procesem powolnym, którego początkowe stadium, zwane również przygotowawczym lub inkubacyjnym, przebiega bez wyraźnych oznak zewnętrznych. Stadium to, zależnie od skłonności węgla do samozapalenia oraz czynników warunkujących akumulację ciepła, wynosi od kilku tygodni do kilku miesięcy. W tym czasie zachodzą zmiany w składzie powietrza stykającego się z węglem, dające się oznaczyć czułymi metodami analitycznymi, Co pozwala na wczesne wykrycie samoza­grzewania węgla. Dzięki temu zyskuje się zazwyczaj dostatecznie długi okres czasu na likwidacje samozagrzewania węgla, która można przeprowadzić' kosztem profilakty­cznego działania, mniejszym od kosztu zwalczania zaistniałego już pożaru. Zmiany zachodzące w składzie powietrza kopalnianego na skutek utleniania węgla są podstawą do opracowania metod wczesnego wykrywania pożaru endogenicznego, opartych na analizach chemicznych powietrza kopalnianego lub zmianach własności fizykochemicznych węgla (metoda perhydrolowa).

W metodach opartych na zmianie składu powietrza kopalnianego wykorzystano zmiany zawartości tlenu, tlenku węgla i azotu w powietrzu kopalnianym, towarzyszące procesowi samozagrzewania węgla.

Badanie zmian składu powietrza kopalnianego przeprowadza się stosując:

- wskaźnik ubytku tlenu (-Δ0₂),

- wskaźnik przyrostu tlenku węg1a (ΔCO).

4Stabilizacja rozpływu powietrza w kopalniach metanowych

Stabilizacja kierunków prądów powietrza przeprowadza się wtedy, gdy nie występuje zagrożenie wybuchowe. W kopalni rnetanowej należy ze wzg1ędu na zagrożenie wybuchowe przeprowadzić stabilizację rozpływu powietrza tj. kierunków i strumieni objętości powietrza. Należy przy tym brać pod uwagę następujące okoliczności:

aktywne gaszenie pożarów i stężenie gazów pożarowych wywiera isto­tny wpływ na sposób realizacji stabilizacji rozpływu powietrza.

tama zasadnicza nie może spowodować wystąpienia niebezpiecznych stężeń metanu w strefie objętej pożarem,

tamowanie prądów bocznych tamami pomocniczymi nie może spowo­dować niebezpiecznego wzrostu stężenia metanu w tych prądach,

w miejscach wzmożonego wypływu metanu w wyrobiskach, którymi płynie prąd główny do ogniska pożaru, muszą być podjęte określone środki w celu ograniczenia stężenia metanu w tym prądzie,

we wszystkich wyrobiskach, w których zmniejszono strumienie objętości powietrza przez przymknięcie tam stabilizacyjnych konieczne jest systematyczne prowadzenie pomiarów stężeń gazów palnych.

W celu niedopuszczenia do zaburzeń rozpływu powietrza w kopalniach metanowych należy dążyć do możliwie największego ograniczenia przyrostu depresji cieplnych na drogach przepływu gazów pożarowych. Dlatego konie­czne jest, jeśli to tylko możliwe, stosowanie aktywnego zwalczania pożaru oraz ochładzanie gazów pożarowych za pomocą zasłon wodnych. Szczególnego znaczenia nabiera chłodzenie gazów pożarowych możliwie jak najbliżej ogniska pożarowego. W każdym przypadku zasłony wodne powin­ny być umieszczone przed pierwszym skrzyżowaniem wyrobiska, którym płyną dymy, z wyrobiskiem, którym dopływa boczny prąd powietrza. Ponad­to, jeśli gazy pożarowe nie zostały wystarczająco wychłodzone przed pierw­szym skrzyżowaniem, konieczne jest stosowanie zasłon wodnych na dalszej drodze przepływu dymów.

Do wychładzania gazów pożarowych powinno się przywiązywać dużą wagę, gdyż przy odpowiednim wychłodzeniu tych gazów nie tylko zmniejsza się depresję pożaru, ale także ogranicza się możliwość inicjacji wybuchu metanu w strefie objętej pożarem, a zwłaszcza na skrzyżowaniach prądu głównego z prądami bocznymi. Na tych skrzyżowaniach w wyniku przydła­wienia prądów bocznych mogą występować niebezpieczne stężenia metanu. Ze względu na ważność problemu zalecane jest stosowanie w pokładach silnie metanowych w wyrobiskach o szczególnym zagrożeniu pożarowym urządzeń automatycznie uruchamiających zasłony wodne przy napłynięciu dymów o odpowiednio wysokiej temperaturze.

Przez tamy stabilizacyjne w kopalni metanowej, jak to już wspomniano, musi przepływać strumień objętości powietrza wystarczający do rozrzedzenia metanu i innych gazów wybuchowych, a zwłaszcza przez tamę zasadniczą musi przepływać taki strumień objętości powietrza, by zapewnione było dostateczne rozrzedzenie metanu w prądzie powietrza dopływającym do ognis­ka pożaru.

Najmniejszy strumień objętości powietrza
(m³/s) jaki należy dopro­wadzić do zaognionej przestrzeni, aby nie doszło do wybuchu metanu gazów pożarowych, można orientacyjnie określić na podstawie wzoru:

gdzie:

-strumień objętości gazów palnych wydzielających się w strefie objętej pożarem, m³/s,

G_d -dolna granica wybuchowości roztworu gazów palnych, %,

r -stężenie gazów palnych w powietrzu dopływającym do ogniska pożaru (głównie CH₄),%,

Aby umożliwić doprowadzenie do strefy objętej pożarem strumienia objętości powietrza wyznaczonego ze wzoru, należy utrzymywać w budowanych tamach stabilizacyjnych odpowiednie przeloty dla powietrza.

5 Metody wczesnego wykrywania pożarów endogenicznych.

Pożar endogeniczny- proces samozagrzewania węgla trwa od kilku tygodni do kilku miesięcy.

Metody wykrywania oparte są na zmianie składu powietrza kopalnianego

a)wskaźniki:

-wskaźnik przyrostu tlenku węgla

ΔCO=CO-CO'

gdzie: CO- procentowa zawartość tlenku węgla na stacji pom. wylotowej

CO'- procentowa zawartość tlenku węgla na stacji pomiarowej wlotowej

-wskaźnik ilości tlenku węgla

gdzie: V_CO wskaźnik ilości tlenku węgla

V strumień objęt. Na stacji pom.

r_CO stężenie tlenku węgla na stacji pom.

-wskaźnik Grahama

gdzie: CO, N₂, O₂, oznaczają odpowiednio procentowe zawartości tlenku węgla, azotu i tlenu na stacji pom. wylotowej.

-wskaźnik przyrostu dwutlenku węgla ΔCO₂

ΔCO₂ =CO₂ -CO₂'

gdzie: CO₂ zawartość dwutlenku węgla w procentach objętościowych na wlocie powietrza do kontrolowanego rejonu

CO₂ `zawartość dwutlenku węgla w procentach objętościowych na wylocie powietrza z kontrolowanego rejonu.

-wskaźnik ubytku tlenu

gdzie: O₂, N₂ zawartość tlenu i azotu na wlocie do kontr. rejonu

O₂', N₂' zawartość tlenu i azotu na wylocie z kontr. rejonu.

6 Ocena skłonności węgla do samozapalenia

Metoda W. Olpińskiego (wysokotemp.)-polega na ciągłym pomiarze temp. pastylki węgla wprowadzonej do strumienia powietrza o stałej temp. i wyznaczamy prędkość wzrostu temp. tej pastylki

Prędkość tę wyznacza się dla dwóch temp. w komorze reakcyjnej, tj. dla 237 i 190 ^OC.

W komorze tej bada się skłonność do samozapalenia, oblicza się wsk. Dla danych temp. Sz a później oblicza się energię aktywacji następnie odczytuje się skłonności.

Wsk. Samozapalno.	Energia aktywacji	Gr. samozapalno.	Skłon. W do samoza
Do 80	>67	I	B. mała
	46-67	II	Mała
	<46	III	Średnia
	>80 - 100			>42
				<42	IV	Duża
	>100 -120			>34
				<34	V	B. duża
>120	Nie normalizuje się

Metoda Z. Maciejasza badanie prędkości wzrostu temp. mieszaniny węgla i wodnego roztworu perhydrolu H₂O₂ , zwilżoną próbkę wkłada się do naczynia Dewara, w zależności od czasu trwania reakcji określa się skłonność do samozapalenia są trzy grupy:

-węgle b. skłonne do samozapalenia, T_max≥363K (t_max≥90^OC), τ_max≤2400 s τ_323÷363≤150 s (τ_50÷90≤2,5 min)

-węgle mało skłonne do samozapalenia, T_max≤363 K (t_max<90^OC),2400 s <τ_max< 4500 s (40 min<τ_max<75 min)

-węgiel nieskłonne do samozapalenia, T_max<363 K (t_max<90^OC), τ_max>4500 s (τ_max>75 min) T_323÷363>360 s (τ_50÷90>6 min)

7 Gdzie mogą występować duże depresje cieplne w czasie pożaru podziemnego i jak je zmniejszyć.

W przypadku powstania pożaru zmniejsza się wartość całkowitej depresji cieplnej, a więc zmieniają się również lokalne depresje cieplne. Przyrost lokalnej depresji cieplnej wskutek pożaru określa lokalną depresję pożaru na odpowiednim odcinku przewodu. Suma lokalnych depresji musi się równać depresji całkowitej. Ta całkowita depresja ognia rozłoży się na poszczególne odcinki dróg powietrznych. Lokalne depresje pożaru są tym większe, im większa jest różnica poziomów końcowego i początkowego punktów poszczególnych odcinków i im bliżej ognia znajdują się te odcinki na odcinkach poziomych lokalna depresja pożaru jest bardzo mała i zbliżona do zera, na odcinkach wznoszących się - dodatnia, na schodzących - ujemna. Przy przejściu przez wentylator prężność gazów wzrasta, co jest analogiczne z ruchem ich w wyrobiskach schodzących, a więc ma się tu do czynienia z ujemną depresją pożaru, przy przejściu natomiast przez tamę regulacyjną występuje spadek ciśnienia (dodatnia dep. cieplna). Z tego wynika, że jeżeli pożar powstaje w poziomym prądzie powietrza to depresja jego, przejawia się dopiero w dalszej drodze dymów, a mianowicie na wznoszących się lub schodzących odcinkach dróg powietrznych. Wpływ pożaru zanika po ochłodzeniu się dymów do temp., jaka panowała w kopalni przed pożarem, a więc na odległości dostatecznie dużej od miejsca pożaru. Zmniejszenie dopływu powietrza do ognia powoduje szybsze chłodzenie dymów na ich drodze przepływu do szybu wentylacyjnego, a więc i zmniejszenie wielkości lokalnych depresji pożaru. Obniżenie temp. gazów pożarowych przez doprowadzenie do nich prądu świeżego powietrza może przyczynić się do obniżenia lokalnej depresji pożaru tylko w tym przypadku, gdy temp. tych gazów jest niższa od temp. ich zapłony lub temp. zapłonu przedmiotów znajdujących się na drodze ich przepływu, w przeciwnym razie może dojść do pożaru wtórnego.

8 Sposoby rozmieszczania stacji pomiarowych do wczesnego wykrywania pożarów endogenicznych.

a-ściana zawałowa wybierana od granic pola przewietrzana centralnie

b-ściana zawałowa wybierana do granic pola przewietrzana centralnie,

c-ściana zawałowa wybierana do granic pola z likwidacją chodnika wentyl. przew. skrzydłowo

d-ściana zawałowa wybierana do granic pola z pozostawieniem chodnika nadścianowego przew. skrzydłowo,

e-dwie ściany zawałowe wybierane od granic pola przewietrzane szeregowo z prądem doświżającym

a)wyrobisko przygotowawcze przew. wentyl. lutniową tłoczącą.

b)wyrobisko przygotowawcze przew. wentyl. lutniową ssącą.

---