Wyrównywanie potencjałów aerodynamicznych wokół pola pożarowego Dysypację energii (J/m3) w dowolnej bocznicy sieci wentylacyjnej, w tym również w polu pożarowym, oblicza się wzorem lfv=RnVn2 gdzie :Rn- opór normalny pola pożarowego(kg/m7),Vn- strumień objętości normalnej powietrza przepływającego przez pole pożarowe(m3/s).Z zależności wynika że strumień objętości powietrza jest określany wzorem Vn=Ifv/Rn Z tego wynika, że strumień ten a zatem również i ilość tlenu w polu pożarowym, jest tym mniejsza ,im większy jest opór Rnpola pożarowego lub im mniejsza jest dysypacja energii. W ogólnym przypadku w aktywnej bocznicy sieci wentylacyjnej występują: spadek potencjału aerodynamicznego∂φ(J/kg),dysypacja energii lf(J/kg) oraz depresja naturalna (cieplna) ln(j/kg).Miedzy wielkościami zachodzi związek ∂φ=lf-ln, zgodnie z pracą ∂φ=φd-φw, w której φd,φw oznaczaja odpowiednio potencjał aerodynamiczny w przekroju krańcowym dopływu(d) i wypływu(w) wyrobiska. Gdy wyrównamy potencjały,tzn. gdy φd≈φw wówczas nastąpi wstrzymanie dopływu powietrza kopalnianego do pola pożarowego. Gdy strumień objętości Vn powietrza kopalnianego równa się zero (Vn=0),wtedy stopniowo maleje zapas tlenu wewnątrz tego pola i ogień gaśnie.Tak więc, jeśli dla pola pożarowego w którym występuje depresja cieplna,φd≈φw i ln≈ltp, to strumień objętości Vn→0 i wtedy występują dogodne warunki gaszenia ogniska pożaru w otamowanej przestrzeni. Depresję naturalną (cieplną) ln można obliczyć ze wzoru przybliżonego ln = (kνo)/(k-1)[pw(po /p)1/k-pd(po/pd)1/k]-0,5(νd+νw)(pw-pd),gdzie: pw, pd i νd, νw oznaczają odpowiednio ciśnienia statyczne, bezwzględne (Pa) w przekroju dopływu i wypływu oraz objętości właściwej powietrza w tych przekrojach. Dysypację energii boliczamy według wzoru lf = -0,5(νd+νw)(pw-pd) – 0,5(ww2-wd2) – g(zw- zd) Niekiedy jednak do pomiaru dysypacji energii (energii rozproszenia) stosowane są mikromanomery pochyłe i węże grubościenne. Stosując tę metodę zakłada się, że sieć wentylacyjna kopalni jest siecią pasywna, w której w wyrobiskach górniczych za wyjątkiem pola pożarowego, nie są generowane depresje naturalne (cieplne).Jeśli rozpatruje się pole pożarowe, w którym występuje depresja pożaru lnp., to często depresję wyznacza się w następujący sposób. Dla zamkniętego oczka sieci wentylacyjnej skład którego wchodzi bocznica sieci obejmująca pole pożarowe 1-d-2-c-1,układa się równanie oczkowe w następującej postaci ∂φ1-2=lmT1+lmT2+lfa-b-lnp. gdzie:lmT1,lmT2-odpowiednio dysypacje energii w wlotowej (T1)i wylotowej (T2) tamie pożarowej ,lfa-b-dysypacja energii zachodząca wewnątrz pola pożarowego między tymi tamami.
11.8.1.Wyrównanie potencjałów aerodynamicznych za pomocą bocznicy gaszącej i tamy gaszącej.
W kopalni przedstawionej na rysunku (a, b) tama dławiąca (regulacyjna)TR1 powoduje, ze przez wdechowe tamy pożarowe przy węzłach 3,4,5 powietrze wpływa do pola pożarowego, podczas gdy tamy przy węzłach 6,7,8,9 są wydechowe większy jest spadek potencjału aerodynamicznego w tamie TR1, tym więcej powietrza wpływa do pola pożarowego . W celu zmniejszenia strumienia powietrza wpływającego do tego pola, a zatem przyspieszenia ugaszenia pożaru w otamowanym polu pożarowym, należy zlikwidować tamę dławiącą TR1, zbudować natomiast tamę dławiącą TR2 w bocznicy 2-3 rys.(c, d) lub tamę TR3 w bocznicy 9-10 rys (e ,f).Lepszym rozwiązaniem jest zbudowanie tamy TR2 w bocznicy 2-3 rys(c) gdyż w razie pożaru w bocznicy 3-4-5-6-7-8-9-10 gazy pożarowe będą miały zapewniony swobodny odpływ do szybu wentylacyjnego. Gdy w tamie TR2 występuje duży spadek potencjału aerodynamicznego, wyrobisko 2-3 znajduje się natomiast w rozgniecionym węglu skłonnym do samozapalenia, buduje się tamę TR3 w wyrobisku kamiennym 9-10 rys(e)
11.8.2.Wyrównywanie potencjałów aerodynamicznych za pomocą tamy dławiącej Gdy pole pożarowe w systemie wentylacyjnym stanowi bocznicę przekątną , wówczas można wyrównać potencjały aerodynamiczne za pomocą odpowiednio zlokalizowanej tamy dławiącej .Na rysunku (a ) przedstawiono schemat przestrzenny kopalni , w której w nieczynnym przekopie zbudowano tamę dławiącą TR1. Przez tamę płynie powietrze potrzebne do przewietrzania wydechowych tam pożarowych znajdujących się obok bocznicy 2-6-7-8-9. Dla wyrównania potencjału aerodynamicznego wokół pola pożarowego należy usunąć tamę TR1 i zbudować tamę TR2 w bocznicy 8-9 rys (c) .wpływ działania tam TR1 i TR2 na rozkład potencjału aerodynamicznego wokół pola pożarowego podając schematy na rys. (b, d)
11.8.3.Wyrównanie potencjałów aerodynamicznych za pomocą wentylatora w tamie regulacyjnej. Jeżeli nie ma udzielnej drogi , którą płynęłoby powietrze przewietrzające tamy pożarowe bądź jeśli niema możliwości łatwego i szybkiego uzyskania tej drogi , stosuje się wyrównanie potencjałów aerodynamicznych wokół pola pożarowego za pomocą wentylatora w tamie dławiącej. W polu pożarowym otamowanym przy węzłach 2 i 5 w kopalni podanej na rys.(a ) znajdującym się w warunkach potencjalnych przedstawionych na rys. (b) zainstalowano tamę dławiącą TR1 z wentylatorem ssącym powietrze z przestrzeni między tamą pożarową TP1 i tama dławiącą TR1 rys(c).Wentylator pracuje w obiegu zamkniętym powietrza :przestrzeń przed tamąTR1 – okienko w tamie TR1 – przestrzeń między tama TR1 i tama pożarowa TP1 – wentylator – przestrzeń przed tamą TR1.Gdy warunki lokalne nie pozwalają zbudować tamy dławiącej TR1 z wentylatorem ssącym , buduje się tam regulacyjną TR2 z wentylatorem tłoczącym powietrze do przestrzeni między tamą TR2 a wydechowa tamą pożarową TP2.Tama dławiąca TR1 bądź TR2 może być wykonana jako tama deskowa lub murowa z drzwiami oraz oknem i zasuwą regulacyjna . W celu kontroli działania instalacji jest konieczne zabudowanie manometru wodnego przed tamą dławiącą, przy czym jedno jego ramie powinno być połączone z przestrzenia za tama pożarowa, drugie natomiast ramie łączy się z przestrzenią między tamą dławiącą i pożarowa. Rys 1 .Najczęściej za pomocą zasuwy regulacyjnej w tamie dławiącej sprowadza się słupki wody w obu ramionach manometru U – rurki do tego samego poziomu. Działanie tamy dławiącej z wentylatorem należy stale kontrolować, gdyż mogą zachodzić zmiany w pracy wentylatora. Jeżeli pole pożarowe jest otamowane dużą liczbą tam pożarowych, należy dążyć do stosowania możliwie jak najmniejszej liczby tam dławiących TR1 TR2, z wentylatorami, które obejmują swym działaniem większa liczbę tam pożarowych .
11.8.4.Wyrównanie potencjałów aerodynamicznych za pomocą tamy dławiącej i wentylatora pomocniczego(wtórnego)
Stosuje się je najczęściej wtedy ,gdy pole pożarowe jest odizolowane od reszty kopalni dużą liczba tam pożarowych ,przy czym ze względów ruchowych jest niedopuszczalne zmniejszenie strumienia objętości powietrza w żadnym rejonie wentylacyjnym kopalni. Jeżeli w kopalni z rys. a),ze względu na niekorzystnie ukształtowane pole potencjału aerodynamicznego rys. b),trzeba wyrównać potencjały wokół pola pożarowego, nie można natomiast zmniejszyć strumienia objętości powietrza w bocznicach 2-K1-6-7-8-9 i 2-3-4-5-K2-9 ,to należy w bocznicy 2-3 zabudować tamę dławiącą TR1, w bocznicy 5-K2-9 zaś zainstalować wentylator pomocniczy Wp rys. c).Opór tamy dławiącej i spiętrzenie wentylatora pomocniczego powinny być odpowiednio dobrane do warunków lokalnych. Pole potencjalne ukształtowane wokół pola pożarowego
Po zastosowaniu tamy dławiącej TR1 i wentylatora pomocniczego Wp ilustruje schemat potencjalny rys. d). Kontrolę wyrównania potencjałów aerodynamicznych przeprowadza się mierząc dysypacje energii w tamach wdechowych i wydechowych.
11.8.5.Wyrównanie potencjałów aerodynamicznych za pomocą tamy dławiącej i wentylatorów głównych.
Pole pożarowe w kopalni przedstawionej na rysunkach znajduje się w bocznicy przekątnej. Pewne tamy pożarowe są pod wpływem drugiego wentylatora głównego rys. a). Regulację pracy jednego z wentylatorów przeprowadza się zasuwą TR1 rys. a) i b).Wyrównanie potencjału aerodynamicznego wokół tego pola pożarowego można uzyskać przez usunięcie tamy (zasuwy) TR1 i zbudowanie tamy TR2 rys. c) i d). Jeśli zasuwa TR1 rys. b) w kanale wentylacyjnym jest całkowicie otwarta , to wyrównanie potencjałów aerodynamicznych można uzyskać przez zbudowanie tamy TR2 oraz odpowiednie dobranie spiętrzenia wentylatorów głównych z uwzględnieniem zapotrzebowania na powietrze w kopalni. W tym przypadku spiętrzenie wentylatorów głównych dobiera się operując zasuwami w kanałach wentylatorów , obrotami wirników, kątami ustawienia łopatek, kierownic, bądż nawet stosując szeregową lub równoległą pracę wentylatorów zainstalowanych przy jednym szybie.
11.8.6.Wyrównanie potencjałów aerodynamicznych za pomocą jednostronnych komór gaszących.
Przyspieszenie likwidacji pól pożarowych usytuowanych między szybem wdechowym a wydechowym rys. a) i b) za pomocą jednostronnych komór gaszących polega na wykonaniu przed wylotową tamą pożarową TP2 komory , w której będzie wytworzone takie ciśnienie , jakie występuje przed wlotową tamą pożarową TP1.Komorę gaszącą otrzymujemy przez zbudowanie przed wylotową tamą pożarową TP2 dodatkowej tamy z okienkiem regulacyjnym TR2 w celu uzyskania zamkniętego odcinka wyrobiska w postaci komory K rys. b).W komorze gaszącej należy wytworzyć takie ciśnienie , jakie panuje przed tamą pożarową TP1, uniemożliwi to przepływ powietrza w polu pożarowym. W tym celu komorę gaszącą należy połączyć z atmosferą zewnętrzną za pomocą rurociągu obiegowego R rys. b). Rurociąg obiegowy R, łączy komorę gaszącą z atmosferą zewnętrzną, jest bocznicą wentylacyjną równoległą do bocznicy , którą jest szyb wdechowy. Pole pożarowe natomiast przy zastosowaniu jednostronnej komory gaszącej zmienia swój charakter z bocznicy wentylacyjnej równoległej rys.c) na bocznicę przekątną rys. d). Kierunek przepływu gazów w polu pożarowym zależy wówczas od oporów bocznic sąsiadujących z polem pożarowym. Opory rurociągu obiegowego R i tamy TR2 rys. b) można zmienić za pomocą zasuwy zainstalowanej w rurociągu R i w tamie TR2, wobec czego uzyskuje się wyrównanie potencjałów aerodynamicznych wokół pola pożarowego. Pole potencjalne ukształtowane wokół otamowanej przestrzeni przed zastosowaniem jednostronnej komory gaszącej oraz po wykonaniu takiej komory przedstawiono na rys. c) i d). Rurociągi obiegowe, w zależności od długości i przewidywanej szczelności tamt TR2, mogą być wykonane z rur średnicy 100, 150, 180, 200 mm lub z lutni kołnierzowych średnicy 300, 400, 500, 600, 700 lub 800 mm.
11.8.7.Wyrównanie potencjałów aerodynamicznych za pomocą wielostronnych komór gaszących.