Способ локализации взрыва газов при тушении подземных пожаров

 

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет повысить эффективность локализации взрывной волны (ВВ) за счет обеспечения условий ее самогашения. Для этого при угрожающем повышении концентрации газов до взрывоопасного предела в тупиковой выработке (ТВ) возводят пенную пробку из гелеобразной пены с переменной кратностью по длине пенной пробки. Кратность пены изменяют плавно от большей величины кратности пены со стороны очага пожара к ее меньшей величине или дискретными чередующимися полосами пены большей и меньшей кратности. Между кровлей ТВ и верхней поверхностью пенной пробки формируют воздушный зазор. Через него осуществляют отвод пожарных газов из изолированной части ТВ. Распространяющаяся по пенной пробке с чередующимися по ее длине участками различной кратности ВВ генерирует серию встречных ударных волн, в промежутках между которыми находится волна разрежения. Встречная ударная волна тормозит увлекаемый поток воздуха и снижает его скорость. Распространяющаяся следом волна разрежения снижает давление в этом потоке воздуха. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (А(1 с1 Е 21 F 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Г10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР > в ; „ (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4176786/22-03 (22) 07.01.87 (46) 23.05.89. Бюл. ¹ 19 (71) Восточное отделение Всесоюзного научно-исследовательского института горноспасательного дела (72) Д.Ю.Палеев и В.А.Лапин (53) 622.872 ° 8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1121457, кл. Е 21 F 5/00, 1984.

Патент ПНР ¹ 86802, кл. Е 21 F 5/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

N - 1268741, кл. E 21 F 5/00, 1986. (54) СПОСОБ ЛОКАЛИЗАЦИИ ВЗРЫВА ГАЗОВ

ПРИ ТУШЕНИИ ПОДЗЕМНЫХ ПОЖАРОВ (57) Изобретение относится к горной пром-сти и позволяет повысить эффективность локализации взрывной волны (ВВ) за счет обеспечения условий ее самогашения. Для этого при угрожающем повышении концентрации газов до взрывоопасного предела в тупиковой

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при тушении подземных пожаров в угольных шахтах.

Цель изобретения — повышение эффективности локализации взрывной волны за счет обеспечения условий ее самогашения.

На фиг. 1 показана тупиковая выработка с размещенной в ней гелеобразной пенной пробкой с плавным изменением кратности, на фиг.2 — сечение

2 выработке (ТВ) возводят пенную пробку иэ гелеобраэной пены с переменной кратностью по длине пенной пробки.

Кратность пены изменяют плавно от большей величины кратности пены со стороны очага пожара к ее меньшей величине или дискретными чередующимися полосами пены большей и меньшей кратности. Между кровлей ТВ и верхней поверхностью пенной пробки формируют воздушный зазор. Через него осуществляют отвод пожарных газов из изолированной части ТВ. Распространяющаяся по пенной пробке с чередующимися по ее длине участками различной кратности ВВ генерирует серию встречных ударных волн, в промежутках между которыми находится волна разрежения. Встречная ударная волна тормозит увлекаемый поток воздуха и снижает его скорость. Распространяющаяся следом волна разрежения снижает давление в этом потоке воздуха. 3 ил.

А-А на фиг ° 1,, на фиг.3 — пенная пробка с чередующимися участками различной кратности.

Пенная пробка 1 выполнена из гелеобразной пены переменной кратности.

Кратность пены меняют от большей произвольно взятой величины в начале пенной пробки 1 до меньшей произвольно взятой величины в конце пенной пробки 1. Между кровлей 2 тупиковой выработки 3 и верхней частью 4 пенной пробки 1 устраивают воздушный зазор

1481429

5, Пенная пробка 1 может быть выполнена и с чередующимися по ее длине участками 6 и участками 7, имеющими соответственно большую и меньшую про5 извольно взятую кратность пены. При этом между участками б и,7 формируют резкую границу 8 раздела„

Способ реализуется следующим образом.

При невозможности потушить пожар в забое тупиковой выработки 3 и угрожающем повышении концентрации га- 15 зов до взрывоопасного предела в тупиковой выработке 3 возводят пенную пробку 1 из гелеобразной пены переменной кратности,. При этом пределы кратности пены берут произвольно и 20 уменьшают ее, например, от 100 в начале пенной пробки 1 до 20 в конце пенной пробки 1. Благодаря этому плотность гелеобразной пены, а следовательно, и ее демпфирующие свойства постепенно увеличиваются с уменьшением ее кратности от передней 9 до задней 10 границ раздела. Чтобы сохранить нагнетательное проветривание забоя тупиковой выработки с по- 30 мощью вентиляционного трубопровода (не показан), между кровлей 2 выработки 3 и верхней частью 4 пенной пробки 1 устраивают воздушный зазор

5, через который осуществляют отвод пожарных газов из изолированной части 11 тупиковой выработки 3. При взрыве газов в забое тупиковой выработки 3 взрывная волна 12, подошедшая к пенной пробке 1, разделяется р0 на две неравные части. Одна часть перемещается в воздушном зазоре 5, а другая входит в пенную пробку 1.

Взрывная волна в воздушном зазоре 5, испытывая меньшее сопротивление свое- 5 му движению, чем взрывная волна в пенной пробке 1, обгоняет ее. Однако лишенная подпора со стороны двигающейся " меньшей скоростью основной взрывной волны в пенной пробке

1, она быстро затухает, теряя давление и скорость. Взрывная волна в воздушном зазоре 5 теряет свою интенсивность эа счет преодоления сил трения, возникающих от соприкосновения с кровлей 2 выработки 3, за счет вовлечения в движение воздуха в воздушном зазоре 5 а также за счет отрыва и вовлечения в движение прилегающей к воздушному зазору 5 верхней части 4 пенной пробки 1,. Испытав сильное расширение после выхода иэ воздушного зазора 5 в тупиковую выработку 3, эта часть взрывной волны

12 окончательно теряет оставшийся запас кинетической энергии, à IIQ воздушному зазору 5 в обратном направлении уходит волна разрежения, снижающая давление в воздушном зазоре

5 до атмосферного. Нижняя, основная часть взрывной волны 12 частично отражается от передней границы 9 раздела и входит в пенную пробку 1, теряя скорость и возбуждая в ее вязкой структуре сложный комплекс ударноволновых процессов. Распространяясь по пенной пробке 1. с переменной по длине кра- íîñòüþ,,взрывная волна постоянно переходит из среды ме:. е плотной в более плотную (в данном случае иэ среды с большей кратностью в среду с меньшей кратностью). Пенчая пробка 1 состоит как бы из большого числа границ раздела, от каждой из которых происходит частичное отражение переднего фронта взрывной волны. В резучьтате на гранипах раздела формируется серия отраженных ударных волн, которые распространяются навстречу потоку воздуха, вовлеченному в движение взрывной волной, тормозят его и взрывная волна, лишенная подпора, быстро теряет скорость и давление на своем фронте, превращаясь в волну сжатия. Наряду с возбуждением серии встречных ударных волн энергия ра.спространяющейся по пенной пробке 1 взрывной волны рассеивается также на перемещение и упругое сжатие пенной структуры с повышением ее дисперсности. Образуется высокоплотная пенная структура с большой суммарной площадью контакта пузырьков вязкого каркаса, При этом воздушный зазор 5 между кровлей

2 выработки 3 и верхней частью 4 пенной пробки 1 ликвидируется. Возрастание дисперсности и высокая скорость движения взрывной волны влекут за собой резкое повышение величины динамического предела текучести гелеобразной пены. Гелеобразная пена снижается до тех пор, пока давление на фронте взрывной волны не сравнивается с динамическим пределом текучести, после чего начинается замедленное, вязкопластическое течение гелеобраз148 ной пены с реологическими параметрами, определяемыми скоростью сдвига ячеек вязкого каркаса. B этой части пенной пробки i диссипация энергии взрывной волны происходит в основном за счет работы вязких сил и внутреннего трения пенных слоев. В момент равенства возмущающего импульса со стороны взрывной волны и статического предела текучести пены движение последней прекращается „ характеризуя окончательное гашение взрывной волны.

В момент окончания действия взрывной волны происходит обратное "восстановление" гелеобразной пены, т.е. ее движение в сторону, противоположную направлению действия взрывной волны.

Это движение является следствием действия упругой энергии, накопленной пенной системой в процессе ее деформирования. В случае использования гелеобразной пенной пробки 1 с чередующимися по ее длине участками 6 и 7 различной кратности ее формируют таким образом, чтобы обеспечить наиболее резкую границу 8 раздела между участками 6 и 7. В этом случае при распространении взрывной волны по пенной пробке 1, в которой участки

6 с большей величиной кратности чередуются по длине пенной пробки 1 с участками 7 с меньшей величино кратности, наблюдается та же картин, частичного отражения переднего фронта взрывной волны

Ф при переходе ее из участка 6 в участок 7 (т.е. при переходе переднего фронта взрывной волны из среды с меньшей плотностью в среду с большей плотностью).

Кроме того, при переходе переднего фронта взрывной волны из участка 7 в участок 6 образуется волна разрежения, распространяющая в противоположном направлении и снижающая давление в потоке воздуха, увлекаемом взрывной волной. Таким образом, 1429

6 взрывная волна, распространяющаяся по пенной пробке 1 с чередующимися по ее длине участками 6 и 7, генерирует серию встречньгх ударных волн, 5 в промежутках между которыми находится волна разрежения. В результате на взрывную волну действуют два дополняющих друг друга типа воздействия: встречная ударная волна тормозит увлекаемый взрывной волной поток воздуха и снижает er o скорость, а распространяющаяся следом волна разрежения снижает давление в этом потоке воздуха. Такое периодическое гасящее воздействие на распространяющуюся ко пенной пробке 1 взрывную волну в сочетании с потерей ее интенсивности на перемещение и упругое сжатие пенной структуры, а также на преодоление внутреннего трения пенных слоев значительно повышает эффективность локализующего действия пенной пробки 1.

Формула изобретения

Способ локализации взрыва газов при тушении подземных пожаров, включающий заполнение горной выработки

З0 воздушно-механической пенок с образованием пенной пробки, о т л и— ч а ю ш и и с я тем, что, с цепью повышения эффективности локализации взрывной волны за счет улучшения условий ее самогашения, пенную пробку

35 образуют гелеобразной пеной с переменной кратностью по длине пенной пробки, при этом кратность пены изменяют плавно от большей величины

4 кратности пены со стороны очага поО жара к ее меньшей величине или дискретными чередующимися полосами пены большей и меньшей кратности, при этом между кровлей выработки и верхней

45 поверхностью пенной пробки формируют воздушный зазор.

1481429

Z ФУ iо

Составитель И.Федяева

Техред Л.Олийнык Корректор 3.Лончакова

Редактор Л.Зайцева

Заказ 2654/33 Тираж 411 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород„ ул. Гагарина,101