А.Ф. Галанин Расчет пожароопасности угольных разрезов и обоснование мер по предотвращению эндогенных пожаров

1

1. Цель работы: ознакомиться с методикой расчёта пожароопасности разрезов и выбора мер по предотвращению эндогенных пожаров при планировании противопожарных мероприятий.

2. Теоретические положения

Общие сведения Одним из источников загрязнения атмосферы разрезов и близле-

жащих территорий и жилых посёлков являются эндогенные и экзогенные пожары, среди продуктов которых могут быть не только механические взвеси (сажа), но и отравляющие и токсичные вещества (окись углерода - СО, сернистый газ - SO3, углеводороды и др.).

Повышенной склонностью к самовозгоранию среди метаморфического ряда углей обладают бурые угли высокой влажности и с большим содержанием сажистого фюзенового материала (Харанорское месторождение). Разрезы, разрабатывающие такие угли, относятся к категории весьма пожароопасных: развитие пожаров на них при благоприятных метеорологических условиях носит стихийный лавинообразный характер.

Потребность в эффективном снижении эндо- и экзогенной пожароопасности, коренном улучшении экологической обстановки на разрезах и в рабочих посёлках диктует необходимость разработки более совершенного комплекса техногенных мероприятий по профилактике и тушению пожаров на разрезах.

Склонность угля к самовозгоранию - это способность угля и угли-

стых пород в окислительно-восстановительных процессах под воздействием кислорода и других окислителей при температуре окружающей среды (воздуха, горных пород) самовозгораться. Она определяется на стадии проектирования разрезов.

Самонагревание угля - это процесс самопроизвольного повышения температуры угля и углистых пород в результате окислительновосстановительных реакций; в конце этой стадии (инкубационного периода) температура достигает критического уровня, при котором окис- лительно-восстановительный процессы принимают необратимый характер.

Самовозгорание угля (эндогенный пожар) - это физико- и электрохимический процесс, приводящий к возгоранию скоплений угля и уг-

2

лесодержащих пород вследствие того, что выделение тепла превышает теплоотдачу в окружающую среду.

Эндогенная пожароопасность − это совокупность природных свойств угля и углистых пород, геологических и горнотехнических условий, а также климатических факторов, которые обусловливают потенциальную возможность возникновения эндогенных пожаров по истечении инкубационного периода.

Экзогенная пожароопасность − это совокупность свойств угля и углистых пород, а также метеорологических факторов, которые обусловливают быстрое возгорание горючего материала от внешнего теплового источника (очаг эндогенного пожара, костёр, сварка, искры от локомотива, горящий окурок и др.) и распространение открытого огня по угольным обнажениям.

Потенциально пожароопасные участки − это технологические объекты по добыче и хранению угля, которые характеризуются наиболее благоприятными условиями для протекания процессов самонагревания, самовозгорания, возгорания от внешних тепловых источников и распространения открытых очагов пожаров. Такими объектами являются:

-кровля вскрытого пласта, нарушенная при взрывании пород вскрыши и некачественно зачищенная от разрыхленного угля;

-верхняя бровка угольного уступа, неудовлетворительно зачищенная при превышении высоты уступа над высотой черпания экскаватора;

-откос угольного уступа; при некачественной оборке угля, на оползневых участках, в районе геологических нарушений при вскрытии открытыми работами подземных горных выработок;

-целики угля на контакте с породами внутренних отвалов при бестранспортной вскрыше;

-угольные и смешанные уступы, оставляемые на длительную консервацию;

-осыпи (породно-угольные скопления, прилегающие к откосу уступа), образующиеся при послойной разработке пластов большой мощности без оставления транспортных берм между слоями, при некачественной зачистке элементов уступа и при выветривании породноугольного массива под воздействием атмосферных факторов;

-навалы (породно-угольные скопления конусной или плоской

формы со степенью сосредоточенности В/А ≥ 2 м3/м2 и высотой ≥ 2 м),

3

образующиеся при неполной выемке взорванных угольных и смешанных блоков, при неполной зачистке бульдозером почвы пласта (рабочего горизонта), на перегрузочных пунктах при железнодорожном и конвейерном транспорте;

-насыпи под железнодорожными путями и конвейерными линиями, насыпи на путепроводах тоннельного типа и автотракторных съездах, сформированные из горной массы, содержащей горючий материал;

-внутренние бульдозерные отвалы, сформированные на отвалах бестранспортной вскрыши, содержащие горючий материал;

-внешние породные отвалы, в горной массе которых содержится большое количество горючих материалов (угля или углесодержащих пород);

-штабели резервных складов угля и разубоженных углей, предназначенные для гидрообогащения.

Своевременное обнаружение пожаров − это обязательное выпол-

нение организационных мер по выявлению очагов пожаров на начальных стадиях с целью сокращения энергетических и трудовых затрат на их ликвидацию.

Профилактика пожаров − это комплекс мероприятий организационного, технологического и технического характера и порядок их осуществления, направленный на устранение условий возникновения эндо- и экзогенных пожаров.

Тушение пожаров − это комплекс мероприятий организационного, технологического и технического характера и порядок их осуществления, направленные на предотвращение возникновения и распространения очагов открытого огня на угольных обнажениях.

3. Классификация разрезов по степени пожароопасности

Пожароопасность разрезов определяется рядом объективных факторов. Абсолютная значимость принятых для оценки пожароопасности разрезов факторов, выраженная определённым числовым интервалом (баллами), установлена по результатам многолетних исследований и опыту работы разрезов (табл. 1).

4

Таблица 1 Классификация разрезов по степени пожароопасности

Степень пожароопасности разреза По (количественный критерий,

по абсолютной величине которого устанавливается категория пожароопасности разреза) определяется по формуле

где К1 − коэффициент пожароопасности разреза, учитывающий влияние склонности углей к самовозгоранию; К2 − коэффициент пожароопасности, учитывающий влияние суммарной площади угольных обнажений, К2 = 0,75-2,0 (табл.3); Ф0 − суммарное числовое значение

объективных факторов, определяющих пожароопасность конкретного объекта (разреза), баллов.

где U 25(i) - константа скорости сорбции кислорода углем i-го разреза, мл/г.ч, принимается из табл.2; U 25(б) - константа скорости сорбции кислорода углем базисного объекта, мл/г . ч, U 25(б) = 0,29 мл/г.ч.

5

Таблица 2 Основные факторы пожароопасности на исследуемых разрезах

6

7

Рекомендуемые величины коэффициента К2 в зависимости от суммарной площади угольных обнажений ( ∑S , м2) приведены в табл. 3.

Таблица 3 Величина коэффициента К2 в зависимости от ∑S

где Ф1, Ф2 , … − объективные факторы, принятые для оценки пожароопасности разреза. Действительная величина числового значения каж-

8

дого фактора для конкретного разреза определяется, исходя из количественной характеристики их параметров (табл.4).

Таблица 4 Методика определения суммарного числового значения пожаро-

опасных факторов по разрезам

9

____________________- * в числителе - для каменных углей; в знаменателе - для бурых углей.