Zestaw III

1. Omówić zasady wczesnego wykrywania pożarów endogenicznych łącznie z odpowiednimi kryteriami zagrożenia pożarowego

POŻARY ENDOGENICZNE

Metody te są oparte na zmianie zawartości tlenu, CO₂ i CO w powietrzu kopalnianym polega to na systematycznym pobieraniu próbek powietrza na stacjach pomiarowych i wyznaczenia O₂ ,CO₂ , CO, CH₄ ,N₂ . AZOT wyliczamy jako dopełnienie do 100% reszty gazów

N₂=100 – (O₂+CO₂+CO+CH₄)

Znając skład powietrza wypływającego ze ściany można obliczyć wskaźniki :

PRZYROSTU CO

ΔCO=CO - CO′ GDZIE : CO - % zawartość CO na wylocie, CO′- % zawartość na stacji wlotowej

Ilości CO – V_CO=10Vr_CO GDZIE :

V_CO- wska. ilości CO, V- strumień objętości powietrza , r_CO- stężenie CO na stacji pomiarowej,

WSKAŹNIK GRAHAMA – GAZY MIERZONE NA WYLOTOWEJ STACJI POM. G= CO/(0,265N₂ – O₂)

PRZYROST DLA CO₂ – ΔCO₂=CO₂ – CO₂′ gdzie - CO₂ – % zawartość na wlocie , CO₂′- % zawartość na wylocie, WSKAŹNIK UBYTKU O₂ . – ΔO₂= O₂′/ N₂′- O₂ gdzie - N₂, O₂ – % na wlocie , N₂′- O₂′- % na wylocie

Coraz szersze zastosowanie znajduje metoda wykorzystująca zjawisko promieniowania podczerwonego, które wytwarza się w określonym miejscu przy wzroście temp. Pomiarów tych dokonuje się irometrami różnicowymi typu np. PR – 10. Pomiar polega na określeniu różnicy temp badanej powierzchni w stosunku do temp otoczenia. Nadają się one do lokalizacj pożarów endogenicznych zlokalizowanych w niedużej odległości od ociosów czynnych wyrobisk.

W przypadku lokalizacji pożarów endogenicznych w głębi calizny stosuje się sondy które wprowadza sie w wcześniej wywiercony otwór. Na sądzie pomiarowej umieszcza się paski wskaźnikowe, które po dociśnięciu do calizny stapiają się w przypadku gdy temp skał będzie większa od czułości danego paska. Inną JEST Sonda Termosygnalizacyjna. Umieszcza się je w skale w odstępach od 1 DO . Zbudowane są z dwóch rur – obsadowa dłuższa o większej średnicy i w niej umieszczona krótsza zwana sygnalizacyjną. Dno rury syg. Połączone jest za pomocą cięgna z czujnikami temp o różnej temp topnienia. Jako pierwszy umieszcza się czujnik o niższej temp topnienia. W przypadku wzrostu temp następuje stopnienie określonego czujnika i zwolnienie cięgna co jest sygnalizacją określającą temp calizny węglowej .

1. Scharakteryzować możliwość powstania ognisk wtórnych

Gazy pożarowe, gdy płyną od ogniska pożaru w kierunku szybu wydechowego, mogą mieć bardzo zróżnicowany skład i temperaturę. Niebezpieczeństwo powstania ognisk wtórnych, tzn. 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 (większą od temperatury zapłonu gazów) i duże stężenie składników palnych, lecz nie palą się z powodu braku tlenu. W miejscu dołączania się do tych gazów powietrza zawierającego dostatecznie dużo tlenu, gazy te mogą ulec zapaleniu. Zdarza się to zwykle na skrzyżowaniu wyrobisk górniczych. Palące się gazy z kolei mogą spowodować zapalenie się obudowy, węgla, kabli itp. W ten sposób tworzą się na wymienionych skrzyżowaniach ogniska wtórne, nazywane niekiedy pożarami wtórnymi.

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 i szczelin wzrost temperatury węgla może przyśpieszyć lub wywołać uformowanie się ogniska pożaru wskutek samozapalenia. W razie długotrwałego prowadzenia akcji pożarowej może w związku z tym dojść do samozapalenia węgla, które wówczas traktuje się jako ognisko wtórne. Wtórne ognisko pożaru Pw powstają niekiedy w jednym, a niekiedy w kilku miejscach. Powstanie wtórnych ognisk pożaru komplikuje w dużym stopniu prowadzenie akcji pożarowej. Dlatego podczas prowadzenia akcji pożarowej analizuje się, czy na drodze przepływu gazów pożarowych od ogniska pożaru do wentylatora głównego istnieje niebezpieczeństwo powstania ogniska wtórnego. Przy tej analizie bierze się pod uwagę takie czynniki, jak: skład gazów pożarowych, temperaturę gazów pożarowych oraz zlokalizowanie materiałów palnych.

Miejscami powstania wtórnych ognisk pożarowych są przede wszystkim 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 przez zastosowanie metod dostosowanych do warunków lokalnych. Najskuteczniejszym środkiem jest rozpylanie wody w postaci zasłon wodnych, chłodzących gazy pożarowe, które nie przeszkadzają ich swobodnemu przepływowi.

W określonych przypadkach skutecznym środkiem uniknięcia ognisk wtórnych może być zmiana kierunku przepływu gazów pożarowych bądź zastąpienie drogi niebezpiecznej, ze względu na materiały palne, drogą bezpieczną, np. wykonaną w kamieniu i wyposażoną w obudowę niepalną. Im krótszy jest czas trwania pożaru i im mniejsza jest prędkość przepływu gazów pożarowych, tym na krótszej odległości od ogniska pożaru zostają one ochładzane i to tylko wskutek chłodzącego działania samego górotworu, w którym jest wykonane wyrobisko. Dlatego zmniejsza się zwykle dopływ powietrza do ogniska pożaru i buduje przed ogniskiem pożaru tamę TZ, zwaną tamą zasadniczą.

4. Przedstawić praktyczne zasady oceny wybuchowości gazów pożarowych.

Własności wybuchowe gazów pożarowych

Do składników palnych występujących w gazach należą : metan, tlenek węgla, wodór, siarkowodór i węglowodory. Wszystkie te gazy w określonych warunkach mogą wybuchnąć.

Wybuch może nastąpić wówczas gdy:

- gazy palne w odpowiednim stężeniu

- dostateczna ilość tlenu

- źródło wysokiej temp

Wybuch mieszaniny gazu palnego i tlenu (lub powietrza) jest możliwy tylko przy stężeniach tego gazu zawartych między dolną a górną granicą wybuchowości. Dolna granicą wybuchowości nazywa się procentowe stężenie gazu palnego poniżej którego mieszanina (z tlenem lub powietrzem) nie jest wybuchowa. Górną granicą natomiast zwane jest stężenie gazu palnego, powyżej którego mieszanina (z tlenem) nie jest wybuchowa.

5. Co należy rozumieć przez aktywne i pasywne gaszenie pożarów podziemnych?

Doświadczenia wskazują, że aktywne gaszenie pożarów podziemnych jest skuteczne, gdy szybkość gaszenia ognia jest wieksza od szybkości rozwoju pożaru. Jeżeli ten warunek nie jest spełniony pożan powinno się izolować za pomocą tam pożarowych. W zasadzie aktywnie można gasić pożary do których istnieje dostęp.

Do sposobów aktywnego gaszenia pożarów należą: gaszenie ognisk pożarowych wodą, środkami gaśniczymi i pianotwórczymi, środkami nie palnymi przez wybieranie zagżanego lub palącego sie węgla, zastosowanie podsadzki hydrałlicznej, zawiesiny iłowej oraz gazów obojętnych.

Każda kopalnia węgla, rud lub soli powinna być wyposażona w specjalne środki i urządzenia umożliwiające bądź ułatwiające gaszenie pożarów podziemnych do środków i urządzeń słóżących do zwalczania pożarów podziemnych należa: rurociągi przeciwpożarowe oraz odpowiedni sprzęt i osprzęt uzupełniający, podsadzka hydrałliczna, gaśnice i agregaty gaśnicze, sypkie środki niepalne, gazy obojętne, podziemne komory przeciwpożarowe.

Efekt akcji gaśniczej, a także bezpieczeństwo jej uczestników zależą od wielu czynników m.in. od wyboru odpowiedniego środka gaśnicznego.

W zależności od stanu skupienia spalających sie w pożarze materiałów i chrakteru ich spalania pożary dzielimy na czteru grupy : A,B,C,D ustalono przez PN

A- pożary ciał stałych pochodzenia organicznego

B- pożary cieczy palnych i substancji stałych topiących sie w skutek ciepła wytważającego sie przy pożarze

C- zalicza sie pożary gazów np. wodoru, gazu ziemnego, acetylenu

D- zalicza sie pożary metali np. magnez, sód, potas

E- Jeżeli w pobliżu pożaru znajdują sie użądzenia i instalacje elektryczne pod napięciem.

W przypadku gdy aktywne gaszenie pożarów nie dało wyników, wówczas stosuje sie gaszenie pasywne, polegające na otamowaniu przestrzeni zaognionej. Przestrzeń otamowaną nazywa się polem pożarowym. Otamowanie zaognionej części kopalni tamami pożarowymi ma na celu odcięcie lub co najmniej duże ograniczenie dopływu powietrza (tleny) do ognia, także wskutek braku tleny pożar zostaje ugaszony.

Tamowanie pola pożarowego jako metoda zwalczania pożarów podziemnych zawsze prowadzi do ugaszania pożaru i wymaga na ogół długiego czasu do jego likwidacji. Dlatego należy przedewszystkim dążyć do ugaszenia pożaru środkami aktywnymi oraz ewentualnego wybrania węgla z miejsca zaognionego.

Szybkie ugaszenie pożaru przez otamowanie nastepuje gdy :

- otamowana przestrzeń jest mała, przy czym otamowanie przeprowadzono możliwie jak najmniejszą liczbą tam,

- otamowanie pożaru przeprowadziło sie możliwie w jak najktótszym czasie od powstania pożaru,

Zestaw VI

Omówić zasady oceny skłonności węgla do samozapalenia?

Do oceny stopnia zagrożenia pożarowego polskich kopalń węgla kamiennego jest stosowany wskaźnik pożarowości W, określony wzorem:

W=N_p / T

N_p – liczba wszystkich pożarów podziemnych powstałych w danym roku kalendarzowym

T – wydobycie węgla kamiennego netto w milionach ton wydobycia węgla

Wskaźnik ten podaje więc liczbę pożarów powstałych w kopalniach węgla kamiennego przypadająca na jeden milion ton wydobycia węgla.

W polskich kopalniach węgla kamiennego skłonność węgla do samozapalenia (utleniania) bada się dwiema metodami :

- wysokotemperaturową W. Olpińskiego

- niskotemperaturową Z. Maciejasza

Metoda Olpińskiego

Polega na ciągłym pomiarze tem. pastylki węgla wprowadzonej do strumienia powietrza V=25dm³/h o stałej temp.i wyznaczeniu prędkości wzrostu temp. tej pastylk. Prędkość tą wyznacza się w komorze reakcyjnej dla dwóch serii i dla temp. powietrza 237°C, oznaczanie należy zakończyć przy przekroczeniu 260°C, a II seria dla190°C ma być zakończona po przekroczeniu 215°C. Budowa pastylki – ziarna wielkości 0,063 do . wysokość średnica . Uzyskuje się ją przez sprasowanie naważki 0,3 do węgla pod obciążeniem siłą 2,28 kN w czasie 20 s. Pastylka ma otwór do nasadzenia jej na końcówkę termoelementu. Otwór ten jest zamknięty z jednej strony ścianką grubości . Na podstawie otrzymanych pomiarów obliczamy wskaźniki dla 237°C

Sz^a = T₂ – T₁ / τ₂ - τ₁

Dla temp.190°C

Sz^a′ = T₂^′ – T₁ ^′/ τ₂^′ - τ₁^′ gdzie T₁, T₂^′ - temp., τ₂^′ ,τ₁- czas

Następnie wyznaczamy energię aktywacji [KJ/MOL]

A = 96,76 lg Sz^a/ Sz^a′

Do badania skłonności węgla do samozapalenia służy urządzenie eso – 1 na napięcie 220V I 50 Hz główne elementy to komora reakcyjna, sonda pomiarowa temp, uchwyt układu transportu, wyświetlacz wskaźnika samozapalności ,regulator temp. pieca

Metoda Z. Maciejasza

Polega na badaniu prędkości wzrostu temp mieszaniny węgla kamiennego i wodnego roztworu perhydrolu. W skład aparatu pomiarowego wchodzą termostat, łaźnia wodna z otworami na naczynie dewara jest ona włączona w obieg wody termostatu , termometry do kontroli prędkości wzrostu temp układu, rurki do odprowadzenia gazów. Temp łaźni wodnej ustala się na poziomie 18 °C. Pomiar polega na poddaniu 3g naważki węgla o uziarnieniu poniżej działaniu 20% perhydrolu. Wcześniej zwilża się ją wodą destylowaną w ilości 1,5 cm³. W naczyniu dewara miesza się tą próbkę z 9 cm³ perhydrolu do uzyskania temp 50°C. W czasie trwania reakcji odnotowuje się czas, jaki upłyną od początku trwania reakcji do osiągniecia przez układ temp max.

Mamy trzy grupy skłonności do samozapłonu

- WĘGIEL B.SKŁONNY

T_MAX ≥ 363K,czas osiągniecia temp max mieszan. τ_MAX ≤2400 s,

Czas wzrostu temp τ_323÷363≤150s

- WĘGIEL M. SKŁONNY

T_MAX ≤363K,czas osiągnięcia temp max mieszan.2400s<τ_MAX<4500 s,

- WĘGIEL NIESKŁ.

T_MAX<363K,czas osiągnięcia temp max mieszan.τ_MAX>4500 s

Czas wzrostu temp τ_323÷363>360s

2. W jakich warunkach może dojąć do cofania się prądu głównego w czasie pozaru podziemnego, podać odpowiednie wzory?

Cofanie prądu głównego nazywa sie przypływ gazów pożarowych w prądzie głównym od ogniska pożaru całym przekrojem wyrobiska do najbliższego niezadymionego węzla sieci wentylacyjnej, przyczem część gazów pożarowych przepływa również od ogniska pożaru w kiedunku szybu wydechowego. Cofanie sie pradu powietrza moze występować zarówno w kopalniach z przewietrzaniem wznoszącym, jak i w kopalniach z przewietrzaniem schodzącym.

Cofanie prądu głównego jest spowodowane dużym przyrostem objętości (ilości masy) gazów w ognisku pożaru i w jego sąsiedztwie, oraz objetości w prądzie głównym za ogniskiem pożaru dużego oporu np. tamy rogólacyjnej z małym oknem o wielkości przyrostustrumienia objętości gazów pożarowych .....V (m³/s) decyduje wiele czynników, przy czym

deltaV=deltaV₁+deltaV₂+deltaV₃+deltaV₄+.........

deltaV₁- przyrost strumienia objętości gazów pożarowych wynikający z właściwości substancji palnej [m³/s

deltaV₂- przyrost strum. tych gazów wywołany sprzyjającymi warunkami wydzielania się pary wodnej [m³/s

deltaV_3- przyrost strum. tych gazów wywołanych dopływem powietrza sprężonego [m³/s

deltaV₄- przyrost strum. objętości tych gazów wywołany ogrzewaniem prądu powietrza.

Ze wzgledu na bezpieczeństwo pożarowe nie powinno się stosowaćtam dławiących w zurzytym prądzie powietrza wypływającym z rejony wentylacji. Jeżeli tama dławiaca znajduje sie na wlocie z rejonu wentylacyjnego, to w razie pożaru musi ona zostac niezwłocznie otwarta.

Cofanie prądu głównego jest tym łatwiejsze, im niższe jest spiętrzenie wytwarzane przez wentylator, przez który przepływaja dymy.

2. W jaki sposób przeprowadza się przyśpieszenie gaszenia pól pożarowych podać odpowiednie rysunki

Tamowanie pożaru powinno odbywać się szybko, z zachowaniem możliwie największej szczelności otamowania. Aby spełnić te dwa warunki, stawia się zwykle dwie tamy. Pierwsza, nazywana tymczasową, ma na celu szybkie ograniczenie dopływu powietrza do ognia. Druga tama jest tama ostateczna i jej zadaniem jest szczelne (ostateczne) izolowanie zaognionej przestrzeni.

Budowanie lub zamykanie tam pożarowych od strony dopływu powietrza świeżego do zaognionej przestrzeni jest znacznie łatwiejsze aniżeli od strony wypływu gazów pożarowych. Po zamknięciu tych tam dopływ powietrza do ognia ulega znacznemu ograniczaniu, co powoduje zmniejszenie intensywności spalania oraz przyczynia się do efektywnego obniżania temperatury gazów pożarowych wypływających z tamowanego pola. Aby ułatwić izolowanie zaognionego pola w kopalniach niemetalowych, należy w pierwszej kolejności zamykać tamy od strony dopływu powietrza (tamy wlotowe), przy czym najpierw należy zamknąć tamę w prądzie głównym płynącym od ognia, a następnie w prądach bocznych, którymi dopływa powietrze do tamowanej części kopalni, na końcu natomiast tamy od strony wylotu gazów (tamy wylotowe). W przypadku kopalń metanowych w górnictwie światowym przeważa pogląd, że tamy pożarowe należy zamykać jednocześnie. Niektórzy badacze uważają, że aby uniknąć wybuchu gazów pożarowych w tamowanym polu, wskazane jest zamykanie w pierwszej kolejności tam wylotowych, dopiero później tam wlotowych.

2. Podać charakterystykę zasad i sposobów wykonywania rewersji wentylacji głównej w czasie pożaru podziemnego?

Rewersja wentylacji głównej i lokalnej. Rewersja wentylacji polega na zmianie kierunków przepływu powietrza w całej kopalni lub jej części w celu ratowania załogi dołowej. Rewersje wentylacji głównej stosuje sie w przypadku powstania pozaru w szybie wdechowym, na podszybiu szybu wdechowego lub tez w grupowym prądzie powietrza świeżego. Po wykonaniu rewersji wentylacji powietrze świeże dopływa do kopalni szybem wentylacyjnym, gazy pożarowe natomiast wypływaja szybem wdechowym. W czasie rewersji wentylacji gazy pożarowe występuja tylko na odcinku od ogniska pozaru do zrębu szybu wdechowego, co umozliwia wycofanie zagrozonej załogi z kopalni. Według przepisów kopalnie nowe lub rekonstruowane powinny być wyposażone w urzadzenia do zmiany kierunku prądu powietrza. Sposoby rewersji wentylacji: -zmianę kierunku działania wentylatora głównego, -uruchomienie specjalnego wentylatora rewersyjnego-. wlewanie wody do szybu wydechowego.

2. Na czym polega samoratowane się załogi górniczej w czasie pożaru podziemnego?

Samoratowanie się załogi dołowej

powinno rozpocząć się natychmiast po odebraniu pierwszego sygnału o wystąpieniu zagrożenia, gdyż daje to szansę na bezpieczne wyjście z rejonu zagrożonego.

Przez pojęcie samoratowania się załogi należy rozumieć możliwość wyco­fania się ludzi z rejonu zagrożonego do wyrobisk bezpiecznych, w których nie występują skutki zdarzenia, przy czym wycofanie to ma miejsce bez udziału czynnej pomocy z zewnątrz przy czym załoga wykorzystuje posiada­ny sprzęt ochrony osobistej.

W czasie samodzielnego ratowania się ludzi jako zasadę należy przyjąć, że wycofywanie powinno odbywać się w kierunku przeciwnym do ruchu powietrza, tzn. pod prąd powietrza, przy czym należy najbliższą drogą starać się dojść do nie zadymionego powietrza, np. przewietrzającego sąsiedni nie zadymiony oddział wydobywczy. Jeśli przy wycofywaniu się pod zadymiony prąd powietrza stwierdzi się szybkie wzrastanie temperatury, to trzeba skie­rować się z-prądem powietrza i starać się możliwie najbliższą drogą dojść do nie zadymionego powietrza.

Gdy w czasie wycofywania się załogi zostanie stwierdzone, że wszystkie sąsiednie prądy powietrza są również zadymione, wówczas należy wykonać prowizoryczny schron. Tego rodzaju schron wykonuje się przy użyciu dostępnych materiałów. Są to najczęściej kawałki taśmy gumowej, płótno wentylacyjne, okorki, deski, części odzieży itp. Schrony takie tylko częściowo mogą zabezpieczyć ratujących się ludzi. Niemniej jednak znane są z praktyki przykłady przeżycia górników w zaimprowizowanych schronach, wykona­nych we wnękach wyrobisk lub w ślepych chodnikach. Szanse przeżycia w schronie prowizorycznym zwielokrotnią się przy istnieniu rurociągu po­wietrza sprężonego i doprowadzeniu tego powietrza do schronu. Dlatego w czasie prowadzenia akcji, pożarowych obowiązuje zasada nie odcinania dopóty dopływu powietrza sprężonego do strefy zagrożonej, dopóki w strefie tej znajdują się ludzie.

Przy budowie prowizorycznego schronu należy zwrócić szczególną uwagę na uszczelnienie górnej części wyrobiska oraz zbudowanie Ścianki izolującej wyrobisko na szkielecie wykonanym z drewna lub z innych materiałów sztywnych

Jeśli czas wycofywania się załogi jest dłuższy od czasu ochronnego działania, to jak to już wspomniano przy drodze ucieczkowej muszą być urządzone tzw. bazy wymiany wspomnianego sprzętu indywidualnej ochrony dróg oddechowych.