Pasywne gaszenie pożarów podziemnych

Gaszenie pasywne polega na otamowaniu przestrzeni zaognionej. Przestrzeń otamowana nazywa się polem pożarowym. Otamowanie zaognionej części kopalni tamami pożarowym ma na celu odcięcie dopływu powietrza do ognia i wskutek braku tlenu pożar zostaje zagaszony. Przede wszystkim dążymy do ugaszenia środkami aktywnymi , lub wybrania węgla z miejsca zagrożonego. Szybkie ugaszenie pożaru następuje gdy :

-otamowana przestrzeń jest mała, liczba tam jest jak najmniejsza

-otamowanie pożaru wykonuje się jak najszybciej

-tamy są szczelne, strumień objętości powietrz wpływający do pola pożarowego jest najmniejszy

W kopalniach węgla obowiązuje następującą zasada : z chwilą zauważenia najmniejszego pożaru należy dążyć do jego ugaszenia, a także przystąpić do przygotowania tam które można zamknąć w razie niepowodzenia gaszenia aktywnego.

11.1 Wybór miejsca na tamy

Przy wyborze miejsca na tamy pożarowe należy przede wszystkim pamiętać :

-otamowana część kopalni powinna być jak najmniejsza

-liczba tam powinna być minimalna

Należy zwrócić uwagę na szczelność, niepalność i dokładność wykonania tam pożarowych od strony dopływu powietrza do pola pożarowego miejsce na te tamy powinny być wybrane w skałach bez szczelin i możliwie o dużej wytrzymałości. Wykonanie wrębu sięgającego do zwięzłej calizny pozwoli na uzyskanie dużej szczelności. O wyborze miejsca na tamę decyduje bliskość opływowego prądu powietrza oraz bliskość dróg transportowych.

11.3 Kolejność zamykania tam pożarowych

Zamykanie tam pożarowych od strony dopływu powietrza świeżego do zaognionej przestrzeni jest łatwiejsze niż od strony wypływu gazów pożarowych . Po zamknięciu tych tam dopływ powietrza do ognia ulega ograniczeniu , co powoduje zmniejszenie intensywności spalania oraz przyczynia się do obniżenia temperatury gazów pożarowych wypływających z tamowanego pola . Aby ułatwić izolowanie zaognionego pola w kopalniach niemetanowych , należy w pierwszej kolejności zamykać tamy od strony dopływu powietrza , 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 . W przypadku kopalń metanowych przeważa pogląd , że tamy pożarowe należy zamykać jednocześnie . Niektórzy uważają , że aby uniknąć wybuchu gazów pożarowych w tamowanym polu , wskazane jest zamykanie w pierwszej kolejności tam wylotowych , dopiero później tam wlotowych . W polach metanowych przez zamknięcie w pierwszej kolejności tamy wlotowej , w wyniku ograniczenia dopływu powietrza można spowodować zwiększenie dopływu metanu , można więc łatwo przekroczyć dolna granicę wybuchowości metanu i wówczas nastąpi jego wybuch. Najniebezpieczniejszym okresem ze względu na wybuch jest okres zamykania pierwszych tam wlotowych. Tłumaczy się to tym , że w czasie zamykania tych tam zmniejsza się stopniowo dopływ tlenu do ognia , stwarza się warunki do odwrócenia prądów powietrza w tamowanej przestrzeni ( poza tamami ) ; w przypadku kopalń metanowych możliwe jest również zwiększenie wypływu metanu w tej przestrzeni . Wobec tego w określonym czasie zmieszane z powietrzem gazy pożarowe lub metan mogą utworzyć mieszaninę wybuchową , która po zetknięciu się z ogniskiem pożaru spowoduje wybuch.

11.4 Tamowanie pożaru w polach metanowych z zastosowaniem tam przeciwwybuchowych.

W celu ograniczenia skutków ewentualnego wybuchu gazów palnych ( zwłaszcza metanu ) w czasie tamowania pożaru , a przede wszystkim dla zabezpieczenia ludzi zatrudnionych w akcji pożarowej , wykonuje się zwykle tamy przeciwwybuchowe . Zadaniem tamy przeciwwyb. Jest przejęcie i zatrzymanie fali wybuchu gazów w polu pożarowym i niedopuszczenie do przeniesienia skutków wybuchu poza tamę . Ważniejsze rodzaje tam przeciwwyb. omówiono w rozdziale 11.2. Czas ukończania budowy tam przeciwyb. musi być krótszy od czasu τ , tj. czasu ewentualnego utworzenia się w tamowanym polu pożarowym roztworu wybuchowego gazów palnych . Zasadnicze znaczenie przy budowie tam przeciwwyb. ma szybkość ich wykonania . Dlatego tamy te nie są zbyt szczelne i ssą tamami tymczasowymi . Kolejność budowy i zamykania tam pożarowych w polach metanowych przy zwykłym tamowaniu ( bez stosowania gazów obojętnych ) może być następująca :

-tamy ostateczne buduje się jednocześnie z wykonywaniem tam przeciwwyb. , po ukończeniu budowy tam zamyka się równocześnie klapy oraz drzwi w tamach przeciwwyb. i ostatecznych zarówno po stronie dopływu jak i wypływu powietrza ze strefy objętej pożarem.

-tamy ostateczne buduje się po wykonaniu tam przeciwwyb. , natychmiast po ich zamknięciu (w przypadku bardzo wytrzymałych tam przeciwwyb. )

-tamy ostateczne buduje się po wykonaniu tam przeciwwyb. , po ich zamknięciu ( równocześnie na dopływie i wypływie powietrza ) oraz po odczekaniu czasu , w którym może nastąpić wybuch w polu pożarowym poza zamkniętymi tamami przeciwwyb. ; czas ten może być różny i wynosi zwykle od 8 do 24 h .

W wielu przypadkach tamy przeciwwyb. , jeśli są wykonane dokładnie i z odpowiednim wrębem mogą pełnić jednocześnie funkcję tam ostatecznych . dotyczy to zwłaszcza tam podsadzkowych i gipsowych . Każda tama przeciwwyb. powinna być zabezpieczona 200 – metrową strefą opylania lub zraszania oraz zaporą przeciwwybuchową ( pyłową lub wodną ) z co najmniej 400 kg pyłu kamiennego lub wody na 1 m² pola przekroju poprzecznego wyrobiska z zaporą

11.5 Tamowanie pożaru z zastosowaniem gazów obojętnych

Tamowanie pożaru z zastosowaniem gazów obojętnych jest stosowane wówczas , gdy chce się uniknąć niebezpieczeństwa wybuchu gazów palnych w tamowanej przestrzeni . Sposób ten może być stosowany tylko wtedy , gdy ilość gazu obojętnego , którą dysponujemy , jest wystarczająca do obniżenia stężenia tlenu w izolowanym polu do granic bezpiecznych ( tj. do około 10% przy CH₄ ), i to w czasie krótszym od czasu , w którym może nastąpić nagromadzenie się gazów palnych o stężeniu powyżej dolnej granicy wybuchowości . Jako gazy obojętne stosowane są : CO₂ , azot , lub zneutralizowane gazy spalinowe . Dobre efekty uzyskuje się przy stosowaniu gazów spalinowych z parą wodną , wytwarzanych za pomocą generatorów gazotwórczych o dużej wydajności ( rozdz. 10.7) .Ilość CO₂ niezbędnego do obniżenia stężenia tlenu do wartości granicznej , przy której nie zachodzi możliwość wybuchu gazów pożarowych oblicza się ze wzoru V_CO2=V(100-CO₂)/100*O₂gdzie:

V – strumień objętości powietrza wpływającego do tamowanego pola pożarowego lub przesączającego się przez zamknięte tamy pożarowe [m³/min] ;O₂ – stężenie tlenu w tym powietrzu. Jeśli przez pole pożarowe przepływa strumień objętości powietrza V , to dla wyparcia tlenu z tego powietrza do granicy bezpiecznej należy doprowadzić CO₂ w ilości obliczonej ze wzoru: V_CO2=5VΔO₂/100 gdzie : ΔO₂ – różnica między stężeniem tlenu w powietrzu przed zamknięciem tam pożarowych a stężeniem granicznym , przy którym nie zachodzi możliwość wybuchu gazów palnych w otamowanej przestrzeni [%] .Podawanie gazów obojętnych do tamowanego pola może nastąpić po wybudowaniu zwykłych tam tymczasowych wówczas , gdy nie ma możliwości odwrócenia się prądów powietrza w tym polu lub po wybudowaniu tam przeciwwybuchowych z włazami , gdy istnieje możliwość odwrócenia się prądów powietrza w tamowanej przestrzeni . Po utworzeniu się w tamowanym polu atmosfery obojętnej przystępuje się do budowy ostatecznych tam pożarowych . CO₂ jest bardziej skutecznym gazem obojętnym od azotu . Dla zobojętnienia pod względem wybuchowym mieszaniny metanowo- powietrznej konieczne jest doprowadzenie do niej 1,875 razy więcej azotu niż CO₂ . Najlepsze efekty zobojętniania atmosfery w izolowanej przestrzeni osiąga się przy otamowanych wlotach powietrza do pola pożarowego i otwartych włazach w tamach wylotowych . Skuteczność stosowania gazów obojętnych zależy od szczelności otamowania pola pożarowego i technologii podawania gazów obojętnych . Podawanie gazów obojętnych powinno zapewnić wypełnienie pola pożarowego nimi , oraz utrzymanie tego stanu do czasu zobojętnienia atmosfery w polu .Tamy wylotowe można zamknąć wtedy , gdy stężenie tlenu w otamowanej przestrzeni obniży się do 8÷10% . Wtłaczanie gazów obojętnych do zamkniętego pola pożarowego kontynuuje się aż do ustalenia się składu chemicznego atmosfery w tym polu .Potem przerywa się proces wtłaczania gazów obojętnych . Wznawia się go gdy skład chemiczny gazów w polu pożarowym wskazuje , że do pola tego dopływa powietrze ( wznowienie pożaru ).Stosowanie gazów obojętnych obniża temperaturę gazów i skał w polu pożarowym .

11.6 Kombinowane sposoby gaszenia pożarów podziemnych

Kombinowane gaszenie pożarów polega na tym , że jednocześnie z tamowaniem pożaru stosuje się środki do aktywnego gaszenia pożarów lub środki obniżające stężenie tlenu albo temperaturę w polu pożarowym . Stosuje się je gdy :

-nieskuteczne jest stosowanie wyłącznie aktywnego lub pasywnego sposobu gaszenia pożaru podziemnego

-konieczne jest zwiększenie bezpieczeństwa załogi zatrudnionej przy aktywnym lub pasywnym gaszeniu pożaru

-przewiduje się przyspieszone otwarcie pola pożarowego dla odzyskania otamowanych wyrobisk i ich wyposażenia

Często stosuje się kombinowane gaszenie pożaru z zastosowaniem wody jako środka gaśniczego , przy czym woda może być podawana do zaognionej przestrzeni w czasie tamowania pożaru lub po otamowaniu pola pożarowego . Innym kombinowanym sposobem jest zatapianie pól pożarowych , po oprzednim wykonaniu odpowiednio wytrzymałych tam wodnych . Zatapianie przeprowadza się po wycofaniu załogi z miejsc zagrożonych , przy czym konieczne jest kontrolowanie przepływu wody jak i poziomu wody w zatopionym polu pożarowym . Używa się wody z rurociągów przeciwpożarowych , podsadzkowych , węży pożarniczych itp. .W kopalniach stosujących podsadzkę hydrauliczną pole pożarowe podsadza się podsadzką hydrauliczną .Podsadzanie przeprowadza się przez jednorazowe doprowadzenie podsadzki hydraulicznej do pola pożarowego lub etapami przez skracanie odpowiednio rurociągu podsadzkowego . Przy kombinowanych sposobach gaszenia pożarów podziemnych często są stosowane gazy obojętne , które mają zapobiegać wybuchom metanu lub gazów pożarowych , jak również przyspieszać gaszenie pożaru . Metoda ta wymaga stosowania odpowiednich technologii budowy tam oraz transportu i podawania gazów obojętnych . W przypadku małych przestrzeni zaognionych stosuje się gaz obojętny ( CO₂ , N₂ ) sprowadzony na dół kopalni w butlach . Gdy pole pożarowe zajmuje przestrzeń 1000 do 5000 m³ można stosować ciekły azot podawany do pola pożarowego rurociągiem z przewoźnych zbiorników dołowych lub z powierzchni . W przypadku dużych pól pożarowych , powyżej 10000 m³ do kombinowanego gaszenia pożarów podziemnych potrzeba dużych ilości gazów obojętnych .W tym celu używane są specjalne generatory gazów obojętnych o dużych wydajnościach , np. GAG . Do wygaszania pożaru w otamowanej przestrzeni mogą być wykorzystane gazy pożarowe wytwarzane w polu pożarowym . Wprowadzenie tych gazów do pola pożarowego od strony tam wlotowych powoduje obniżenie stężenia tlenu w tej części pola , z której ognisko pożaru czerpie tlen do procesu spalania . Sposób ten wymaga połączenia strony wylotowej pola pożarowego ze stroną wlotową szczelnym lutniociągiem wyposażonym w wentylator lutniowy wprowadzający w ruch zneutralizowane gazy pożarowe (tzn. zawierające poniżej 5 % tlenu ) . W pewnych przypadkach w kopalniach metanowych stosuje się metan do skrócenia okresu występowania w polach pożarowych mieszanin wybuchowych . Wypełnienie metanem zaognionych przestrzeni odbywa się pod wpływem ciśnienia złożowego lub przez wtłaczanie go za pomocą specjalnej instalacji . Pobór metanu odbywa się z rurociągów odmetanowania . W metodzie tej tamy pożarowe muszą być wykonane jako tamy przeciwwybuchowe , uniemożliwiające przeniesienie się ewentualnego wybuchu z pola pożarowego do czynnych wyrobisk górniczych.