Способ локализации взрыва газов при тушении подземных пожаров

(21) 4 (22) 0 (46) 2 (71) В научно горнос выработке (ТВ) возводят пенную пробку из гелеобраэной пены с переменнойкратностью по длине пенной пробки.Кратность пены изменяют плавно отбольшей величины кратности пены состороны очага пожара к ее меньшейвеличине или дискретными чередующимися полосами пены большей и меньшейкратности. Между кровлей ТВ и верхней поверхностью пенной пробки формируют воздушный зазор. Через негоосуществляют отвод пожарных газовиз изолированной части ТВ. Распространяющаяся по пенной пробке с чередующимися по ее длине участками различной кратности ВВ генерирует сериювстречных ударных волн, в промежутках между которыми находится волнаразрежения. Встречная ударная волнатормозит увлекаемый поток воздухаи снижает его скорость. Распространяющаяся следом волна разреженияснижает давление в этом потоке воздуха. 3 ил.ССР1986. е волны ий ее жаю ов д овой тся к горнойт быть испольдземных пожаИзобретение отно ная пробраэлич промышленности и мозовано при тушении повышение э -рывноиусловий ени ее самогашен На фиг,1 ботка с разм ной пенной прказан тупиковая выраней гелеобразплавным измееннойбкой с г,2 - сечение нением ности н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО 176786/22-037.01.873,05.89. Бюл, Р 19осточное отделение Всесоюз.Ю.Палеев и В.А.Лапин22.8728 (088.8)вторское свидетельст457, кл. Е 21 Г 5/00ент ПНР Яф 86802,21 Р 5/ОС, 1974.орское свидетельство С741, кл, Е 21 Р 5/00,(54) СПОСОБ ЛОКАЛИЗАЦИИ ВЗРЫВА ГАЗОПРИ ТУШЕНИИ ПОДЗЕМНЫХ ПОЖАРОВ(57) Изобретение относится к горной пром-сти и позволяет повысить тивность локализации взрывной (ВВ) за счет обеспечения усло самогашения. Для этого при уг щем повышении концентрации га взрывоопасного предела в тупик ров в угольных шахтах Цель изобретения фективности локализаци волны за счет обеспечА-А на фиг1 на фиг.3 - пенка с чередующимися участкаминой кратности,Пенная пробка 1 выполнена из гелобразной пены переменной кратности.Кратность пены меняют от большей произвольно взятой величины в началепенной пробки 1 до меньшей произвольно взятой величины в конце пеннойпробки 1, Между кровлей 2 тупиковойвыработки 3 и верхней частью 4 пеннопробки 1 устраивают воздушный зазор5, Пенная пробка 1 может быть выполнена и с чередующимися по ее длине участками 6 и участками 7, имеющими соответственно большую и меньшую про 5 извольно взятую кратность пены. При этом между участками б и,7 формируют резкую границу 8 разделаСпособ реализуется следующим образом.При невозможности потушить пожар в забое тупиковой выработки 3 и угрожающем повышении концентрации га 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 мощью вентиляционного трубопровода(не показан), между кровлей 2 выра. - ботки 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 0 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 му движению, чем взрывная волна в пенной пробке 1, обгоняет ее. Однако лишенная подпора со стороны двигающейся с меньшей скоростью основной взрывной волны в пенной пробке501, 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 верхнейчасти 4 пенной пробки 1 Испытавсильное расширение после выхода иэвоздушного зазора 5 в тупиковую выработку 3, эта часть взрывной волны12 окончательно теряет оставшийсязапас кинетической энергии, а по воздушному зазору 5 в обратном направлении уходит волна разрежения, снижающая давление в воздушном зазоре5 до атмосферного. Нижняя, основнаячасть взрывной волны 12 частично отражается от передней границы 9 раздела и входит в пенную пробку 1, теряя скорость и возбуждая в ее вязкойструктуре сложный комплекс ударноволновых процессов. Распространяясьпо пенной пробке 1. с переменной подлине кратностью, взрывная волна постоянно переходит из среды ме:.".еплотной в более плотную (в данномслучае иэ среды с большей кратностьюв среду с меньшей кратностью). Пенчая пробка 1 состоит как бы из большого числа границ раздела, от каждойиз которых происходит частичное отражение переднего фронта взрывнойволны. В резучьтате на гранипах раздела Формируется серия отраженныхударных 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. Нарядус возбуждением серии встречных ударных волн энергия ра.спространяющейсяпо пенной пробке 1 взрывной волнырассеивается также на перемещениеи упругое сжатие пенной структуры сповышением ее дисперсности. Образуется высокоплотная пенная структурас большой суммарной площадью контакта пузырьков вязкого каркаса, Приэтом воздушный зазор 5 между кровлей2 выработки 3 и верхней частью 4 пенной пробки 1 ликвидируется. Возрастание дисперсности и высокая скоростьдвижения взрывной волны влекут засобой резкое повышение величины динамического предела текучести гелеобразной пены. Гелеобразная пена снижается до тех пор, пока давление нафронте взрывной волны не сравниваетсяс динамическим пределом текучести,после чего начинается замедленное,вязкопластическое течение гелеобраз 148ной пены с реологическими параметрами, определяемыми скоростью сдвига ячеек вязкого каркаса. В этой части пенной пробки 1 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 прекращаетсяхарактеризуя 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 волныФ 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,14296взрывная волна, распространяющаясяпо пенной пробке 1 с чередующимисяпо ее длине участками 6 и 7, генерирует серию встречных ударных волн, 5в промежутках между которыми находится волна разрежения. В результате на взрывную волну действуют двадополняющих друг друга типа воздействия: встречная ударная волна тормозит увлекаемый взрывной волной поток воздуха и снижает его скорость,а распространяющаяся следом волнаразрежения снижает давление в этомпотоке воздуха. Такое периодическоегасящее воздействие на распространяющуюся ко пенной пробке 1 взрывнуюволну в сочетании с потерей ее интенсивности на перемещение и упругоесжатие пенной структуры, а также напреодоление внутреннего трения пенных слоев значительно повышает эффективность локализующего действияпенной пробки 1.25Формула изобретенияСпособ локализации взрыва газовпри тушении подземных пожаров, включающий заполнение горной выработки ЗО воздушно-механической пенок с образованием пенной пробки, о т л и -ч а ю ш и й с я тем, что, с цепьюповышения эффективности локализациивзрывной волны за счет улучшения условий ее самогашения, пенную пробку 35образуют гелеобразной пеной с переменной кратностью по длине пеннойпробки, при этом кратность пены изменяют плавно от большей величиныкратности пены со стороны очага пожара 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,Тираж 411 Подписноеого комитета по изобретениям и открытиям35, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5