Технические науки / 13. Охрана труда

Дикенштейн И.Ф.,  Яковлева Н.С.,  Король А.А.,  Диденко А.А.

НИИ горноспасательного дела и пожарной безопасности «Респиратор»

Толкачёв О.Э.

Донецкий национальный технический университет

Автоматическая противопожарная защита башенных копров

Анализ аварийности на предприятиях угольной промышленности Украины показал, что башенные копры являются одними из наиболее пожароопасных объектов поверхностного комплекса угольных шахт. На этих объектах происходит от 3 до 5 пожаров в год, которые приводят к значительным материальным ущербам. Пожары, возникшие на башенных копрах, создают угрозу распространения пламени и продуктов горения по всей шахте, поскольку башенные копры расположены над скиповыми и воздухоподающими стволами.

В случае несвоевременного применения средств пожаротушения пожары могут охватить большую часть башенного копра и угрожать выходом в соседние помещения и строения. Например, пожар на шахте «Самсоновская-Западная», который возник на отм. +8 м, распространился до отм. +78 м, вследствие чего полностью сгорела кабельная продукция по всей высоте башенного копра и шахта больше месяца не работала.

В настоящее время на шахтах Украины эксплуатируются 59 башенных копров, на каждом из которых имеется от 3 до 6 пожароопасных помещений. Все это обуславливает необходимость использования для их защиты автоматических средств пожаротушения.

В соответствии с НАПБ 01.009-2004 «Правила пожарной безопасности для предприятий угольной промышленности Украины» [1] наиболее пожароопасные помещения башенных копров (машинные залы с маслонаполненными редукторами, помещения маслостанций, трансформаторных подстанций, распределительных устройств, роторных сопротивлений, компрессорные) должны быть оборудованы автоматическими установками порошкового пожаротушения.

В НИИГД «Респиратор» (Украина, г. Донецк) были разработаны автоматические системы водяного и газопорошкового пожаротушения для пожароопасных объектов подземного и поверхностного комплекса угольных шахт [2], в том числе для башенных копров.

Типовая структурная схема автоматической системы порошкового пожаротушения шахтной (АСПШ) представлена на рисунке 1. В состав системы входят: автоматическая установка порошкового пожаротушения АУПП (или ее модификации) с пусковыми блоками (механического или электрического пуска), световыми и звуковыми сигнализаторами, распределительными трубопроводами (перфорированными или с форсунками-распылителями), станция пожарной сигнализации с комплектом пожарных тепловых или дымовых извещателей и шлейфов сигнализации и коммутации.

 

Рисунок  1  - Общий вид автоматической системы пожаротушения типа АСПШ.

Работают системы порошкового и комбинированного пожаротушения следующим образом. При пожаре, возникающем в защищаемой зоне, срабатывает ближайший к очагу возгорания пожарный извещатель, электрический сигнал от которого поступает на станцию пожарной сигнализации. Станция включает световую и звуковую тревожную сигнализацию и выполняет логическую оценку поступившего импульса. При этом проверяется целостность шлейфов извещателей, отсутствие или наличие в их цепи тока короткого замыкания. Результаты диагностики выдаются на контрольную панель.

В случае срабатывания второго извещателя станция подает управляющий электрический сигнал для запуска установки пожаротушения.

Запуск автоматических установок осуществляется с помощью пусковых устройств (блоков).

Извещатели АСПШ располагаются под перекрытием защищаемых помещений.

Характер пожаров, возникающих в помещениях башенного копра, предполагает применение локального поверхностного способа пожаротушения [3]. Огнетушащий порошок подается из распределительного трубопровода на поверхность горения. Например, в помещении маслостанции возможен случай пролива масла из бака и растекания его по полу помещения, в результате чего площадь горения к моменту срабатывания АСПШ может быть больше зоны, накрываемой порошковым факелом. Наоборот, если принимать площадь защищаемой зоны равной всей площади помещения, то это приведет к значительному превышению запаса порошка в АУПП по сравнению с необходимым. Поэтому стоит задача на основании изменения средней температуры вблизи перекрытия защищаемого помещения при свободно развивающемся пожаре определить к моменту срабатывания пожарных извещателей площадь горения и необходимую массу огнетушащего порошка.

Максимальная усредненная  температура  поверхности  перекрытия помещения, ТWmax, °С согласно [4] определяется по выражению:

                                                                        (1)

где  -  начальная температура поверхности перекрытия помещения, С;  - удельное значение пожарной нагрузки, кг/м2, для защищаемого помещения:

                                                                                            (2)

где РHi - низшая теплота сгорания i-го компонента материала пожарной нагрузки, МДж/кг;

S - площадь пола помещения, равная S=V0,6678, м2;

 - суммарная площадь проемов помещения, м2;

  - низшая теплота сгорания древесины, МДж/кг.

Время достижения максимального значения усредненной температуры поверхности перекрытия, tmax, мин:

                                                                                             (3)

Изменение средней температуры поверхности ТWп, °С:

                                                     (4)

Построив   график   изменения   средней   температуры   поверхности   во времени для защищаемого помещения, , при температуре ,

где  - температура тепловых пожарных извещателей АУПП, находим время срабатывания АСПШ, tин, мин.

Определяем площадь горения к моменту времени t = tин .

-  при  круговом  распространении  пламени  по  горючим  материалам

(например,   горение   пролитого   жидкого   горючего   на   полу,   защищаемого помещения):

                                         ,                                         (5)

где vл - линейная скорость распространения горения, м/с;

- при горении материалов на площади в виде полосы с шириной   m, м (например, горение кабельной трассы):

                                                                                (6)

где n- число направлений распространения пламени по полосе;

m - ширина кабельной трассы, м.

Отсюда минимально необходимая масса огнетушащего порошка М, кг:

                                                                                          (7)

где - норма подачи, кг/м2.

При выбранном способе тушения

                                                                                                         (8)

Запас огнетушащего порошка АУПП:

                                                   ,                                                       (9)

где М3 - масса заряда порошка в АУПП, кг;

kост  - коэффициент остатка.

Внедрение разработанных систем пожаротушения для защиты пожароопасных помещений башенных копров позволит снизить количество пожаров на объектах поверхностного комплекса угольных шахт.

 

Литература:

1.  НАПБ 01.009-2004 Правила пожарной безопасности для предприятий угольной промышленности Украины.

2.    Дикенштейн И.Ф., Пилипенко А.А., Толкачёв О.Э. Критерий срабатывания автоматических средств пожаротушения в тупиковых забоях угольных шахт//Вісті Донецького гірничого інституту  № 1-2 – 2012 – с.96-101.

3.         Інженерне обладнання будинків та споруд. Системи протипожежного захисту. ДБН В. 2.5. - 56:2000.

4.    3.  ГОСТ   Р  12.3.04.7-98   Пожарная безопасность  технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.