PL217083B1 - Sposób i urządzenie dozujące proszek gaśniczy do zwalczania zagrożeń pożarowych w podziemnych wyrobiskach górniczych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie dozujące proszek gaśniczy do zwalczania zagrożeń pożarowych w podziemnych wyrobiskach górniczych, który polega na równoczesnym wykorzystaniu gazów inertnych i proszków gaśniczych.

Zakłady górnicze eksploatują na coraz większych głębokościach pokłady skłonne do samozapalenia w dużym zagrożeniu metanowym i tąpaniowym. Powstanie zagrożenia pożarowego lub wybuchowego grozi katastrofami górniczymi o rozmiarach i skutkach trudnych do przewidzenia szczególnie w kopalniach metanowych.

Znane metody likwidacji zagrożenia wybuchowego opierają się głównie na odpowiednim ukształtowaniu pola potencjałów aerodynamicznych, regulacji rozpływu powietrza, stosowaniu pomocniczych urządzeń wentylacyjnych i odmetanowania, uszczelnianiu wyrobisk górniczych. Z kolei, przy zwalczaniu zagrożenia pożarowego lub wybuchowego w zrobach lub zwalczaniu aktywnym tych zagrożeń podaje się niezależne gazy inertne, środki mineralne i chemiczne.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 121 845 sposób inertyzacji i wychładzania przestrzeni zaognionych w kopalniach, w którym wykorzystuje się gazy obojętne oraz recyrkulację i chłodzenie gazów pożarowych, z jednoczesnym znanym stabilizowaniem potencjału aerodynamicznego dla ograniczenia dopływu powietrza do przestrzeni zaognionej. Sposób ten polega na wtłaczaniu do przestrzeni zaognionej zamglonych gazów obojętnych w postaci roztworu rozpylanej wody i azotu lub dwutlenku węgla, z wymuszaniem ich przepływu z gazami pożarowymi poprzez tą przestrzeń dla inertyzacji atmosfery gazowej, stopniowego wychładzania nagrzanego górotworu i spowalniania procesu spalania. Po czym odsysa się nagrzane gazy, odpyla je, oczyszcza z tlenku węgla i skrapla część pary wodnej oraz wstępnie ochładza się i kieruje do głębokiego chłodzenia. Ochłodzone gazy miesza się z rozpyloną wodą i azotem lub dwutlenkiem węgla i ponownie kieruje się do przestrzeni zaognionej.

Znany jest sposób i układ do inertyzacji zrobów górniczych z polskiego opisu patentowego nr 191 996 polegający na tym, że z chwilą osiągnięcia w trzech ostatnich pomiarach wartości wskaźnika Grahama wyższej od 0,005 lub wzrostu stężenia tlenu w zrobach ponad 8% i/lub wystąpienia zjawiska zmian różnic ciśnień z dodatnich na ujemne powodujących oddychanie zrobów, zostaje doprowadzony do zrobów gaz inertny. Natomiast w warunkach występowania zagrożenia metanowego skojarzonego z możliwością powstania w zrobach iskier mechanicznych, zroby powinny być inertyzowane w sposób ciągły. Obojętny gaz inertny wprowadza się z odpowiednią intensywnością porcjami lub w sposób ciągły do zrobów ściany podczas jej eksploatacji i/lub jej postoju do czasu osiągnięcia w kolejnych trzech pomiarach przez wskaźnik Grahama wartości mniejszej lub równej 0,0025 i/lub osiągnięcia zawartości tlenu w zrobach poniżej 8% lub osiągnięcia zawartości tlenku węgla w powietrzu na wylocie ze ściany poniżej 0,0026%. Gaz inertny wprowadza się do zrobów ściany od strony chodnika podścianowego lub chodnika nadścianowego doprowadzającego do niej powietrze. W zależności od warunków lokalnych gaz inertny w zrobach rozprowadzany jest punktowo w odstępach a = 20 - 80 m. Pierwszy punkt zadawczy zlokalizowany jest w przecince ścianowej, przy czym w tak prowadzonej inertyzacji rozprowadzanie gazu w zrobach rozpoczyna się na głębokości x = 2 - 8 m.

Znane są sposoby inertyzacji i urządzenia do wytwarzania gazów inertnych takich jak azot lub dwutlenek węgla polegające na zgazowywaniu ciekłych gazów opublikowane 2002 r. między innymi w „Zasadach prowadzenia akcji ratowniczych i prac profilaktycznych z wykorzystaniem gazów inertnych opracowanych na podstawie wieloletnich doświadczeń przez Centralną Stację Ratownictwa Górniczego w Bytomiu. Urządzenia składają się ze zbiorników ciekłego gazu, parownic do jego zgazowywania, układów redukcji ciśnienia oraz instalacji rurociągów do podawania gazów inertnych do wyrobisk górniczych.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 172 195 fluidyzacyjny podajnik transportu pneumatycznego. Podajnik pneumatyczny według wynalazku w postaci zbiornika ciśnieniowego z zamykanym otworem zasypowym wyposażony jest w dolnej stożkowej części w dysze doprowadzające sprężone powietrze i dysze do transportu materiału. Podajnik charakteryzuje się tym, że wylot do zbiornika, w postaci dyszy doprowadzającej sprężone powietrze jest usytuowany poniżej wylotu. Odpowiedni układ i konstrukcja dwóch oddzielnych dysz powoduje, że materiał między dyszami pod wpływem sprężonego powietrza przepływającego z dołu do góry ulega już w zbiorniku ciśnieniowym podajnika procesowi fluidyzacji to jest przejścia w stan upłynnienia czyli solgaz, a następnie jest unoszony i wtłaczany do dyszy odprowadzającej rurociągu transportującego. Część powietrza przepływająca przez cały materiał znajdujący się w zbiorniku, powoduje spulchnienie tego materiału, ułatwiając swoPL 217 083 B1 bodne opadanie do obszaru fluidyzacji, a następnie uchodzi przez otwory w ścianie dyszy odprowadzającej solgaz i otwór w górnej części podajnika (zbiornika) do rurociągu transportującego.

Znany jest z opisu patentowego PL 178 816 układ ważący w systemie podajnika komorowego pracującego w systemie wysokociśnieniowego transportu pneumatycznego materiałów sypkich i pylistych, którego istotą jest układ ważący podajnika komorowego w skład, którego wchodzą dwa przeguby wahliwe zamontowane w dwóch podporach podstawy podajnika komorowego. Element ważący osadzony jest w trzeciej podporze podstawy i połączony jest z odpowiednio wyskalowanym wskaźnikiem ilości i masy materiału znajdującego się w podajniku komorowym. Wskaźnik ilości masy połączony jest poprzez sterownik z układem sterowania załadunkiem materiału do podajnika komorowego jak i z układem sterowania przepływem sprężonego powietrza w instalacji wysokociśnieniowego transportu pneumatycznego.

Celem wynalazku jest zwiększenie skuteczności zwalczania zagrożeń pożarowych w podziemnych wyrobiskach górniczych.

Sposób zwalczania zagrożeń pożarowych w podziemnych wyrobiskach górniczych, charakteryzuje się tym, że gazy inertne podaje się do zrobów wraz z dozowanym do gazu inertnego proszkiem gaśniczym w ilości od 0,2 - 10% wagowych w stosunku do gazu inertnego. Z tym że medium transportującym proszek gaśniczy w urządzeniu dozującym jest gaz interny, a po zakończeniu dozowania gazu inertnego z proszkiem gaśniczym następuje cykl oczyszczenia rurociągu z proszku gaśniczego najkorzystniej gazem inertnym. Przy czym, dozowanie proszku gaśniczego do gazu inertnego odbywa się na powierzchni kopalni lub w wyrobiskach górniczych.

Urządzenie do zwalczania zagrożeń pożarowych w podziemnych wyrobiskach górniczych, charakteryzuje tym, że do rurociągu z gazem inertnym podłączone jest co najmniej jedno urządzenie dozujące proszek gaśniczy, przy czym zasilanie tych urządzeń połączone jest z rurociągiem gazu inertnego, trójnikiem wlotowym przez zawór wylotowy gazu inertnego, z kolei wylot urządzenia dozującego proszek gaśniczy podłączony jest poprzez zawór wylotowy proszku gaśniczego i trójnik tłoczny. Z kolei trójnik dozujący wyposażony jest w dyszę eżektorową.

Wynalazek umożliwia uzyskanie nieoczekiwanego efektu zwiększenia skuteczności w zwalczaniu zagrożeń pożarowych w podziemnych wyrobiskach górniczych poprzez wspólne wykorzystanie gazów inertnych i proszków gaśniczych, przy zaangażowaniu niewielkich dodatkowych środków technicznych i finansowych.

Proszki gaśnicze wykorzystane w sposobie według wynalazku są jednorodną mieszaniną ciał stałych złożoną z kilku nieorganicznych soli mających właściwości gaśnicze. Podstawowymi składnikami proszków są: kwaśny węglan sodu, siarczan potasowy oraz fosforany i siarczany amonowe.

Proszki gaśnicze użytkowane w ochronie przeciwpożarowej posiadają atesty stwierdzające, że nie stanowią one zagrożenia dla ludzi i środowiska oraz nie są materiałami klasyfikowanymi jako niebezpieczne. Możliwe jest też wykorzystanie proszków gaśniczych nawet po upływie terminu ważności. Zgodnie z obowiązującymi przepisami w ochronie przeciwpożarowej, po upływie terminu ważności proszku, czyli 5 lat od daty napełnienia gaśnicy musi nastąpić jej wycofanie z użytkowania lub wymiana proszku na nowy. Po upływie terminu ważności proszki gaśnicze tylko częściowo tracą swoją skuteczność, co spowodowane jest pogorszeniem się ich własności fizycznych, a przede wszystkim zwiększeniem granulacji. Zmiana składu proszków, a co się z tym wiąże utrata skuteczności jako inhibitorów procesu spalania po upływie okresu gwarancji w praktyce nie występuje. Proszki gaśnicze ABC oraz BC są antypirenami, czyli substancjami aktywnie oddziaływującymi na termodynamikę procesu spalania i stanowią jeden z najskuteczniejszych środków do gaszenia pożarów cieczy palnych (grupa poż. „B”) gazów palnych (grupa poż. „C”) oraz proszek ABC pożarów ciał stałych (grupa poż. „A”) w zarodku. Szczególnie efektywne jest oddziaływanie inhibicyjne proszków na pożary gazów palnych. Podawane do takich pożarów nawet w niewielkich ilościach w postaci obłoku proszki gaśnicze skutecznie dezaktywują aktywne rodniki procesu spalania ograniczając tym samym szybkość rozwoju pożaru, co w efekcie prowadzi do całkowitego jego stłumienia. Wprowadzenie proszku do strefy potencjalnego zapłonu lub wybuchu gazów nawet pomimo tego, że po pewnym czasie osiądzie on na podłożu, spowoduje po jego uniesieniu podmuchem efekt podobny do działania pyłowych zapór przeciwwybuchowych.

Wyniki ogólnodostępnych badań wykazują, że aktywne składniki proszków gaśniczych stanowiące sole nieorganiczne typu mocznik, chlorek sodu, kwaśny węglan sodowy, węglan wapnia, siarczan potasowy oraz fosforany i siarczany amonowe w kontakcie z węglem zalegającym np. zrobach poeksploatacyjnych działają jako substancje antypirogeniczne obniżając skłonność węgla do samoza4

PL 217 083 B1 grzewania się i w efekcie samozapalenia. Najskuteczniejszymi antypirogenami, składniki proszków gaśniczych ABC oraz BC, czyli substancjami obniżającymi aktywność chemiczną węgla wobec tlenu a tym samym obniżające skłonność węgla do samozagrzewania i wydłużającej okres inkubacji pożaru endogenicznego są: NH4H2PO4 i NaHCO3. Stwierdzono podwójne działanie w/w antypirogenów na węgiel. Mechaniczne poprzez blokowanie porów przez cząstki mineralne zawarte w badanym preparacie a tym samym ograniczenie dostępu tlenu do powierzchni wewnętrznej węgla oraz chemiczne poprzez ograniczenie aktywności chemicznej węgla, a tym samym zmniejszenia szybkości utleniania.

Podawanie proszków gaśniczych do przestrzeni, w których występuje zagrożenie pożarowe oraz do przestrzeni zagrożonych wybuchem gazów sposobem według wynalazku, na przykład do zrobów lub otamowanych pól pożarowych przy pomocy nośnika, którym jest gaz inertny taki jak azot lub dwutlenek węgla jest najbardziej efektywne.

Przedmiot wynalazku w przykładach realizacji jest odtworzony na schemacie blokowym, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie dozujące proszek gaśniczy z wykorzystaniem sprężarki, fig. 2 urządzenie dozujące proszek gaśniczy poprzez trójnik tłoczny z wbudowaną dyszą eżektorową, fig. 3 - urządzenie dozujące proszek gaśniczy pneumatycznym podajnikiem komorowym.

Sposób zwalczania zagrożeń pożarowych w podziemnych wyrobiskach górniczych polega na podawaniu do zrobów górniczych Z gazu inertnego G wraz z proszkiem gaśniczym Pr w ilości od 0,2 - 10% wagowych w stosunku do gazu inertnego G. Z kolei medium transportującym proszek gaśniczy Pr w urządzeniu dozującym proszek gaśniczy A lub Aa lub Ab, jest gaz interny G. Po zakończeniu dozowania gazu inertnego z proszkiem gaśniczym MGPr następuje cykl oczyszczenia rurociągu z proszku gaśniczego Pr najkorzystniej gazem inertnym G. Do stosowania sposobu według wynalazku mogą być wykorzystywane dotychczasowe typowe instalacje do podawania gazów inertnych, między innymi powszechnie stosowane instalacje do podawania azotu lub dwutlenku węgla wyposażone dodatkowo w urządzenia dozujące proszek gaśniczy A lub Aa lub Ab.

Urządzenie dozujące proszek gaśniczy A do zwalczania zagrożeń pożarowych w podziemnych wyrobiskach górniczych według pierwszego przykładu wykonania (fig. 1) składa się z szeregowo połączonej sprężarki 1 zaopatrzonej w filtr 2 oraz z zamkniętego zbiornika proszku gaśniczego 3, które z kolei podłączone są równolegle do rurociągu 4 tłoczącego gaz inertny poprzez trójnik wlotowy 5 i zawór wlotowy gazu 6 oraz poprzez zawór wylotowy 7 proszku gaśniczego Pr i trójnik tłoczny 8. Przez trójnik wlotowy 5, zawór wlotowy gazu 6 i filtr 2 sprężarka 1 zasysa gaz interny G z rurociągu 4. Sprężarka 1 pozwala jednocześnie na utrzymywanie w zbiorniku proszku gaśniczego 3 ciśnienia, które przewyższa ciśnienie w rurociągu 4 tłoczącego gaz o około 0,3 MPa. Regulowana zaworem wlotowym gazu 6 ilość zasysanego przez sprężarkę 1 gazu inertnego G jest niewielka i nie powoduje przerwania ciągłości podawania gazu inertnego w rurociągu 4. Sprężarka 1 po zamknięciu zaworu wlotowego gazu 6 może w sytuacjach awaryjnych poprzez zawór powietrzny 9 zasysać powietrze także z atmosfery.

Urządzenie dozujące proszek gaśniczy Aa do zwalczania zagrożeń pożarowych w podziemnych wyrobiskach górniczych według drugiego przykładu wykonania (fig. 2) składa się z zamkniętego zbiornika proszku gaśniczego 3a, podłączonego w swej górnej części poprzez trójnik wlotowy 5a i zawór wlotowy gazu 6a z rurociągiem 4a tworząc poduszkę ciśnieniową. Natomiast wylot proszku gaśniczego Pr zbiornika proszku gaśniczego 3a połączony jest z rurociągiem 4a tłoczącym gaz inertny poprzez trójnik tłoczny 8a z dyszą eżektorową 10.

Urządzenie dozujące proszek gaśniczy Ab do zwalczania zagrożeń pożarowych w podziemnych wyrobiskach górniczych według trzeciego przykładu wykonania (fig. 3) składa się z zamkniętego zbiornika proszku gaśniczego 3b oraz z pneumatycznego podajnika komorowego 11. Zamknięty zbiornik proszku gaśniczego 3b połączony jest z wlotem pneumatycznego podajnika komorowego 11, którego wylot połączony jest poprzez zawór wylotowy proszku gaśniczego 7b i trójnik tłoczny 8b z rurociągiem 4b do tłoczenia gazu inertnego G. Wlot gazu technologicznego do pneumatycznego podajnika komorowego 11 z rurociągu 4b podłączony jest poprzez trójnik wlotowy 5b i zawór wlotowy gazu 6b.

Urządzenia do dozowania proszku gaśniczego A lub Aa lub Ab do rurociągu 4 lub 4a lub 4b gazu inertnego G, mogą być zainstalowane w podziemnym wyrobisku górniczym WG lub na powierzchni kopalni P.

PL 217 083 B1

Wykaz pozycji:

- sprężarka,

- filtr,

3, 3a, 3b - zbiornik proszku gaśniczego,

4, 4a, 4b - rurociąg gazu inertnego,

5, 5a, 5b - trójnik wlotowy,

6, 6a, 6b - zawór wlotowy gazu,

7, 7a, 7b - zawór wylotowy,

8, 8a, 8b - trójnik tłoczny,

- zawór powietrzny,

- dysza eżektorowa,

A, Aa, Ab - urządzenie dozujące proszek gaśniczy,

G - gaz interny,

MGPr - mieszanina gazu inertnego z proszkiem gaśniczym,

Pr - proszek gaśniczy,

P - powierzchnia kopalni,

WG - podziemne wyrobisko górnicze,

Claims (4)

1. Sposób zwalczania zagrożeń pożarowych w podziemnych wyrobiskach górniczych polegający na podawaniu gazów inertnych do zrobów, znamienny tym, że gazy inertne (G) podaje się do zrobów wraz z dozowanym do gazu inertnego proszkiem gaśniczym (Pr) w ilości od 0,2 - 10% wagowych w stosunku do gazu inertnego (G), z tym że medium transportującym proszek gaśniczy (Pr) w urządzeniu dozującym jest gaz interny (G), a po zakończeniu dozowania gazu inertnego z proszkiem gaśniczym (MGPr) następuje cykl oczyszczenia rurociągu z proszku gaśniczego (Pr) najkorzystniej gazem inertnym (G).

2. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że dozowanie proszku gaśniczego (Pr) do gazu inertnego (G) odbywa się na powierzchni kopalni (P) lub w wyrobiskach górniczych (WG).

3. Urządzenie do zwalczania zagrożeń pożarowych w podziemnych wyrobiskach górniczych składający się ze zbiorników ciekłego gazu inertnego, parownic do jego zgazowywania, zaworów, układów redukcji ciśnienia oraz instalacji rurociągów do podawania gazów inertnych do wyrobisk górniczych, znamienne tym, że do rurociągu (4), (4a), (4b) z gazem inertnym (G) podłączone jest co najmniej jedno urządzenie dozujące proszek gaśniczy (A), (Aa), (Ab), przy czym zasilanie tych urządzeń połączone jest z rurociągiem (4), (4a), (4b) gazu inertnego (G), trójnikiem wlotowym (5), (5a), (5b) przez zawór wylotowy gazu inertnego (6), (6a), (6b), z kolei wylot urządzenia dozującego proszek gaśniczy (A), (Aa), (Ab) podłączony jest poprzez zawór wylotowy proszku gaśniczego (7), (7a), (7b) i trójnik tłoczny (8), (8a), (8b).

4. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że w trójnik dozujący (9a) wyposażony jest w dyszę eżektorową (10).