Средства водяного пожаротушения

Основным элементом системы водяного пожаротушения являются пожарно-оросительные трубопроводы, запитываемые с дневной поверхности и прокладываемые по горным выработкам в соответствии с проектом противопожарной защиты. Источники и средства подачи воды для пожаротушения определяются "Инструкцией по противопожарной защите угольных шахт". На промплощадке шахты должно быть устроено не менее двух утепленных пожарных резервуаров вместимостью по 250 м³ и более, постоянно наполненных водой. Питание резервуаров должно производиться не менее чем из двух независимых источников, причем в качестве одного может использоваться шахтная вода, подвергнутая очистке до санитарных норм. Из пожарных резервуаров подача воды в трубопровод должна осуществляться насосной станцией, оборудованной рабочим и резервным насосами производительностью не менее 0,022 м³/с (80 м³/ч), с двумя независимыми источниками энергопитания. Как резервный запас воды для подземного пожаротушения возможно использовать водосборники шахтного водоотлива и насосы водоотливных установок для подачи воды в пожарно-оросительную сеть.

С поверхности вода в горные выработки обычно подается самотеком по магистральным трубопроводам в вертикальных и наклонных стволах. На отводах магистральных трубопроводов на действующих горизонтах должны устанавливаться редукционные устройства для снижения давления. Сеть пожарно-оросительных трубопроводов должна быть постоянно заполненной водой под напором. Обязательно наличие основного и резервного магистрального трубопроводов по стволам, причем в качестве резервного может быть использован водоотливный став труб. Магистральный пожарно-оросительный трубопровод, проложенный с поверхности, в районе околоствольного двора должен быть соединен с водоотливными ставами.

В участковых выработках прокладываются участковые пожарно-оросительные трубопроводы, концы которых должны отстоять от забоя подготовительной выработки не более, чем на 20 м, на них должны быть установлены пожарные краны. Пожарные краны размещаются на сопряжениях выработок, у погрузочных пунктов, а также через определенные расстояния вдоль трубопровода в зависимости от вида выработки, например в выработках с ленточными конвейерами - через каждые 50 м и дополнительно на расстоянии 10 м по обе стороны приводной головки конвейера. На участках трубопроводов, где давление превышает 1,5 МПа, перед пожарными кранами должны устанавливаться редукционные устройства. Параметры участкового трубопровода определяются по условию обеспечения подачи воды для устройства водяных завес. Подача зависит от площади поперечного сечения выработки и скорости воздуха в ней, но не менее 0,014 м³/c.

Отключение отдельных участков пожарно-оросительного трубопровода производится с письменного разрешения директора шахты, о чем диспетчер делает запись в рабочем журнале. Для отключения отдельных участков трубопровода должны устанавливаться задвижки через каждые 400 м и на всех ответвлениях трубопровода.

Устройства понижения давления воды - редукционные клапаны - могут быть стационарными и переносными (табл. 5.7). Редукционный клапан гидравлический двухступенчатый РКГД (рис. 5.16) предназначен для понижения и поддержания заданного давления воды в пожарно-оросительном трубопроводе. Это регулятор прямого типа с двухступенчатым золотниковым дросселирующим устройством и мембранно-пружинным приводом. Переносной редукционный клапан ПРК применяется при оперативном отборе воды из пожарно-оросительного трубопровода для понижения давления до значения, установленного для применяемого пожарного оборудования и пожарных рукавов. Это регулятор прямого типа с одноступенчатым золотниковым дросселирующим устройством и мембранно-пневматическим приводом.

Таблица 5.7

Техническая характеристика редукционных клапанов

Стволы пожарные - обеспечивают подачу компактной, конусной или распыленной струи воды на очаг пожара.

Рукава пожарные напорные - применяются для подачи воды, инертного газа, пенообразующего раствора к очагу пожара, а также гипсового раствора при дистанционном возведении перемычки. Характеристика пожарных рукавов приведена в табл. 5.9.

Гидрант - пистолеты - предназначены для подсоединения пожарных рукавов к металлическим пожарно-оросительным трубопроводам, в том числе и находящимся под давлением, с целью отбора воды на пожаротушение. Гидранты-пистолеты разрешается применять в выработках со свежей и исходящей струей при доли метана не более 1 % в связи с тем, что пробивание отверстия в трубе происходит за счет энергии взрыва заряда пороха. Характеристика гидрант-пистолетов приведена в табл. 5.10.

Насосы применяются для подачи воды в емкости и из емкостей или водоемов для тушения пожара. Малогабаритный погружной насос МПН-5 с электродвигателем мощностью 1,2 кВт, обеспечивающий подачу до 5,0 м³/ч воды при давлении 0,25 МПа, используется для подачи воды из шахтных вагонеток или небольших водоемов.

Таблица 5.9

Характеристика пожарных рукавов

Таблица 5.10

Характеристика гидрант-пистолетов

Пневматические насосы Н-1М и БН-15х4 применяются для откачки воды из затопленной выработки и подачи воды к очагу подземного пожара. Указанные центробежные насосы обеспечивают соответственно подачу 15 и 25 м³/ч воды при давлении до 0,4 МПа. Работают от пневмосети при рабочем давлении 0,55...0,60 и 0,45...0,56 МПа с расходом воздуха 1 и 7 м³/мин на воздушные шланги диаметром 19 и 36 мм соответственно для Н-1М и БН-15х4. Масса насосов 14 и 25,8 кг.

Для подачи воды при тушении подземных пожаров применяется электрический насос 1В-20/10 с двигателем мощностью 8,0 кВт. Загрязненность перекачиваемой воды должна быть не более 5% по массе при крупности частиц не более 2,5 мм, температура воды до 50 °С. Насос обеспечивает подачу до 16 м³/ч воды при давлении до 1 МПа. Масса насоса с электродвигателем на раме 260 кг.

Водоразбрызгиватели. Для создания водяных завес на пути распространения пожарных газов, а также для непосредственной подачи распыленной воды на очаги горения в горных выработках применяется винтовой водоразбрызгиватель ВВР-1. Он снабжается сменными насадками двух типов: с углами среза граней винта 60 и 45 ° к оси винта. Первая обычно навинчивается на верхний щтуцер, вторая - на нижний. В выработках большого сечения и при быстром распространении пожара для создания водяной завесы устанавливаются несколько ВВР-1 на расстоянии 3-5 м друг от друга. Водоразбрызгиватели могут крепиться на специальных телескопических стойках, на досках толщиной до 40 мм, на стальных канатах или к борту шахтной вагонетки при помощи системы болтов.

Техническая характеристика ВВР-1

Расход воды через один разбрызгиватель

при давлении от 0,4 до 0,7 МПа, м³/ч 15...21

Дисперсность капель при давлении 0,6...0,7 МПа, мкм 150...200

Размеры факела (при давлении 0,4 МПа)

при угле схода граней 60 °, м:

ширина 7,0

глубина 5,0

То же при 45 °, м:

ширина 6,0

глубина 5,0

Габариты (без винтовых насадок), мм 343х225х165

Масса (без насадок), кг 5,0

Для создания водяных завес в вентиляционных штреках на расстоянии от лавы не более 100 м может устанавливаться автоматическая установка УВЗ-2, срабатывающая от теплового датчика при температуре выше 47 °С. Установка создает сплошную завесу распыленной воды на протяжении 6...7 м выработки, оснащена полидефлекторными разбрызгивателями и подключается к пожарно-оросительному трубопроводу при помощи автоматического клапана, имеющего побудительную полость, сообщающуюся с атмосферой при разрушении теплового замка датчика.

Техническая характеристика УВЗ-2

Рабочее давление, МПа от 0,4 до 2,0

Расход воды на 1 м² сечения выработки, м³/ч 0,50...0,75

Инерционность срабатывания установки при

температуре 100 °С, с 150

Площадь сечения защищаемой выработки, м² 4...9

Автоматические установки водяного пожаротушения. В выработках, оборудованных ленточными конвейерами, у всех приводных станций обязательно должен быть смонтированы стационарные автоматические установки водяного пожаротушения УВПК (рис. 5.17). Защита осуществляется водяной завесой, образованной факелом разбрызганной воды, поступающей из оросителя. В зависимости от конструкции распределительного трубопровода, количества оросителей, количества и размещения пожарных тепловых извещателей УВПК изготовляется трех модификаций. Установка подключается к пожарно-оросительному трубопроводу.

Установка УВПК в основном исполнении предназначена для защиты приводных станций с одним или двумя приводными барабанами при расстоянии между ними не более 2 м, выносного барабана расположенного от ближайшего к нему ведущего барабана на удалении до 6м, а также натяжного барабана последующего конвейера.

Рисунок. 5.17. Установка водяного пожаротушения УВПК

Установка УВПК-01 обеспечивает защиту приводных станций конвейеров, у которых расстояние между крайними ведущими барабанами 10 м и более, выносной барабан удален на расстояние более 6 м. Причем, при расстоянии между барабанами 10 м и более установка должна размещаться на каждой приводной станции.

В исполнении 02 установка предназначена для защиты приводных станций конвейеров с расстоянием между крайними ведущими барабанами соседних приводных станций менее 10 м.

Пожарные извещатели должны размещаться в местах наиболее вероятного загорания. Один пожарный извещатель обеспечивает эффективный контроль не более 12...15 м².

Техническая характеристика УВПК

Рабочее давление воды, МПа:

максимальное 2

минимальное 0,35

Статическое давление воды перед установкой, МПа, не более 2,5

Расход воды, м³/с, не менее:

УВПК 0,0122

УВПК-01 0,0099

УВПК-02 0,0122

Интенсивность орошения, м³/(с м²), не менее 0,1^. 10^-3

Длина защищаемой ленты, м, не менее

УВПК 18

УВПК-01 16

УВПК-02 20

Порог срабатывания, с, не более 60

В практике ликвидации аварий неоднократно отмечалось отсутствие воды или недостаточный ее напор в пожарно-оросительном трубопроводе. Для своевременного тушения пожаров на приводных станциях ленточных конвейеров и других объектах НПО "Респиратор" разработана и выпускается автоматическая пожаротушащая установка с автономным источником воды АПУ-500, имеющая следующие технические данные:

Техническая характеристика АПУ-500

Объем воды для тушения в двух баках, дм³ 500

Рабочее давление воды в баках при срабатывании

установки, МПа 1,0...0,4

Продолжительность работы, с 60 ± 10

Температура срабатывания теплового датчика, °С 47 или 72

Длина зоны защиты, м, не менее 10

Масса, кг, не более 400

Для локализации пожара и охлаждения продуктов горения в выработках, оборудованных ленточными конвейерами, с помощью водяных завес нормативный расход воды на 1 м² площади сечения зависит от скорости движения воздуха. Для скорости в диапазоне 1..5 м/с нормативный расход изменяется от 5 до 8м³/(ч^. м²). Водяная завеса при расходе воды 30 м³/ч может обеспечить эффективную локализацию зоны горения в выработке сечением неболее 5 м². Водяные завесы должны устанавливаться в местах, где нет за крепью выработки пустот и куполов, особенно заложенных горючими материалами. Количество эшелонов в водяной завесе зависит от скорости воздуха и сечения выработки. Число оросителей в эшелоне, места их расположения по сечению выработки и расход воды должны устанавливаться расчетным способом. Завеса должна обеспечить такое снижение температуры пожарных газов за ней, чтобы она не превышала 250-290 °С.

В области водяного пожаротушения исследования отечественных и зарубежных ученых и конструкторов направлены на повышение пожаротушащей способности единицы объема воды, дальности ее дистанционной подачи и на создание более совершенных конструкций технических средств подачи воды на горящие материалы и конструкции.

Повышение огнетушащей эффективности и изменение гидравлических характеристик воды достигается введением различных добавок. Эти добавки по преобладающему эффекту обусловили следующие названия: "легкая вода" - при добавке жидкой смеси фтора с углеводородом, "скользкая вода" - при добавке высокомолекулярного полиэтиленоксида (ПЭО) в виде порошка или жидкого полимера Polyox, "быстрая вода" - с добавкой пастообразного ПЭО и его производных, "вязкая вода" - при добавках по нескольким рецептурам желирующих реагентов. Причем наибольший эффект получается при подаче воды с добавками в виде распыленной струи. Для снижения аэродинамического сопротивления вводят полиакриламид и его производные в небольших количествах (тысячные и миллионные доли по массе), что позволяет существенно (до трех раз) увеличить дальность подачи воды.

"Вязкая вода" со сгущающими реагентами формирует компактную струю с малым разбрызгиванием а образующаяся на обрабатываемой горящей поверхности студнеобразная пленка затрудняет доступ кислорода, что способствует затуханию огня и охлаждению горящих материалов. В качестве загущающих добавок применяются производные целлюлозы, например, соли карбоксиметелцеллюлозы при доле в растворе 0,05%, щелочи NaOH и KOH (от 0,005 до 0,1 %). "Вязкую воду" рекомендуется применять при тушении деревянных конструкций, резины, полимерных материалов. При тушении жидких топлив эффективно применение добавки из смеси аминов с хладоном, а дополнительная подача в пожарный ствол диоксида углерода вызывает быструю желетинизацию и образование пленки на горящей поверхности.

Перспективным направлением является создание средств импульсного водяного пожаротушения. По способу получения импульсной подачи возможны три принципа устройства: от источника сжатого воздуха, от газогенерирующего заряда; от энергии горения (внутреннее сгорание). Указанные принципы реализованы в экспериментальных образцах, например, импульсного водомета для разрушения горных пород, а для тушения пожаров - аэрозольного огнетушителя с газогенерирующим устройством и установки импульсного мелкодисперсного орошения.

Установка импульсного водяного пожаротушения состоит из газового баллона с высоким давлением, буферной емкости для обеспечения требующегося давления воды перед пожарным стволом, регулятора давления, пневматического и обратного клапанов. Ствол заполняется водой из пожарно-оросительного трубопровода через обратный клапан. При открытом пневмоклапане вода вытесняется из ствола сжатым газом. Процесс импульса включает три стадии: рабочая (вытеснение воды сжатым газом), выхлоп сжатого газа, заполнение ствола водой при открытом обратном клапане. Выброс заряда жидкости из сопла водомета происходит в виде жидкостного стержня который потом распыляется, образуя туманообразное облако над очагом пожара, состоящее из капель различной дисперсности от 25 мкм до 1 мм. Большая наружная поверхность капель оказывает высокий охлаждающий эффект. Эффективность полезного использования единицы объема воды при тушении импульсными струями достигает 75-80% при 7-10% компактными струями. При испытаниях разработанного НИИГД импульсного водомета (экспериментальный образец) при рабочем давлении 1,7...1,8 МПа достигнута дальность полета струи 31...32 м.

Установленное еще в 20-х годах влияние внешнего электрического поля на процесс горения до настоящего времени не нашло практической реализации. В НИИГД проведены поисковые исследования, позволившие вплотную подойти к созданию эффективного способа тушения горения, например, конвейерных лент при создании внешнего электрического поля, приводящего к срыву пламени с горящей поверхности.