Технические средства тушения рудничных пожаров

Горение - химическая реакция, протекающая с относительно большой скоростью и с выделением тепла. Обычно под горением подразумевают химическую реакцию окисления твердых, жидких или газообразных веществ кислородом, однако всякая химическая реакция, связанная со значительными скоростью и выделением тепла, например горение сурьмы в хлоре, также подходит под это понятие. В горноспасательном деле приходится иметь дело почти исключительно с окислительными процессами.

Прекращение горения может быть достигнуто одним из трех способов:

1. удалением горючего вещества;
2. прекращением доступа кислорода к горючему веществу;
3. охлаждением горящего вещества до температуры — сперва ниже температуры воспламенения, а затем—ниже температуры, ускоряющей самонагревание.

Разборка и удаление горючих материалов применяется в угольных шахтах при ликвидации небольших очагов пожара: горящий уголь выгребается, погружается па вагонетки, откатывается и тушится небольшими порциями.

• Автоматические установки для тушения пожаров
• Подземные противопожарные поезда и склады противопожарных материалов

Большинство способов тушения рудничных пожаров основано на понижении температуры, или на прекращении доступа кислорода, или на комбинации того и другого принципов.

Основными средствами тушения рудничных пожаров в настоящее время являются:

1. вода, растворы солей, водяной пар;
2. пена;
3. твердые огнетушащие средства, инертные и активные, например двууглекислый натрий NaHCО₃, сухой лед (углекислый снег);
4. жидкие химические огнетушащие средства, например четыреххлористый углерод CCl₄, бромистый метил СН₃Вr;
5. инертные газы, например углекислый газ, азот.

Наиболее распространенным и дешевым средством тушения рудничных пожаров является вода. Она действует на горящее тело одновременно как охлаждающее и как изолирующее от воздуха средство. Ценным качеством воды является ее высокая теплоемкость и, следовательно — способность отнимать от горящего тела значительные количества тепла. Теплоемкость воды равна 1 ккал/кг·град.; для нагревания 1 л воды с начальной температурой 20 до 100° требуется (приблизительно принимая теплоемкость в этом интервале температyp постоянной) 80 ккал. Для превращения 1 л воды при  100° в пар с температурой 100" необходимо израсходовать. 539 ккал.

• Использование воды для тушения рудничных пожаров 

Одним из способов доставки воды к месту пожара является применение пожарных насосов дальнего действия;

Пенообразующие составы для борьбы с огнем были впервые предложены в 1904 г. русским химиком А. Лораном. Пена представляет собой массу пузырьков, стенки которых состоят из тонкой жидкостной пленки, вмещающей инертный газ или воздух в зависимости от способа ее получения, пенные огнетушители подразделяются на  химические (общеизвестные огнетушители типа «Богатырь») и воздушно-пенные, иногда называемые так же механически-пенными.

• Пенные огнетушители

Твердые огнетушащие вещества могут применяться в трех видах:

• а) в виде грубо-дисперсного инертного материала (песок, породная  мелочь)  для забрасывания  горящих жидкостей или электрооборудования под током. При тушении небольших количеств горящей жидкости такие сыпучие материалы удобны еще и тем, что не только изолируют горящую жидкость от воздуха, но и впитывают ее, не давая растекаться;
• б) в виде тонко-дисперсного материала — суспензии, взвешенной в воде; такой материал под названием пульпы, шлама или или применяется для процессов заиливания пожарных участков, причем вода является одновременно и дисперсной средой и охлаждающим средством, а твердый материал, осаждаясь в заиливаемом пространстве, покрывает поверхности изолирующим слоем; в тех случаях, когда пульпа подается в заиливаемый участок под давлением, она внедряется даже в небольшие трещины в породах, закупоривает их и сильно понижает газопроницаемость пород. Заиливание выработанных пространств, опасных в отношении самовозгорания остатков угля, или пожарных участков обычно производится с поверхности, через заиловочные скважины и пульпопроводы, специальными конторами по заиливанию. В горноспасательном деле редко приходится прибегать к заиливанию из подземных выработок в обстановке активной борьбы с пожаром. Иногда этот   способ применяется для «подъиливания»— снижения газопроницаемости пород, вмещающих изолирующую перемычку. Кроме того, горноспасательным частям нередко приходится возводить специальные водоустойчивые или фильтрующие перемычки для подготовки пожарного участка к заиливанию;
• в) в качестве активно действующих огнетушительных порошков применяются химикаты, разлагающиеся или сублимирующиеся с поглощением тепла. Таков, например, двууглекислый натрий NaHCO₃, при разложении 1 кг которого поглощается 180 ккал тепла. К охлаждающему действию добавляется и изолирующее— от освобождающихся при реакции углекислого газа и влаги. Действие порошка значительно усиливается, если его направлять на горящее тело при помощи сильной струи углекислого газа. При этом действие струи газа проявляется не только в охлаждающем эффекте, благодаря выходу ее из баллона с температурой порядка — 50°, но и в более равномерном распределении и глубоком внедрении порошка. На этом принципе работают так называемые сухие или порошковые огнетушители и пылевые огнегасители.

К активным порошкам следует отнести также и сухой лед (углекислотный снег), при сублимации которого поглощается около 100 ккал/кг. В практике тушения рудничных пожаров бывали случаи применения углекислотного снега вручную — посредством забрасывания его в охлаждаемую выработку. На принципе получения сухого льда при выходе жидкой углекислоты из стального баллона построены так называемые углекислотно-снежные огнетушители.

• Порошковые средства пожаротушения
• Сухие огнетушители и заиловочные агрегаты

Огнетушительные порошки, также как и инертные материалы, могут безопасно применяться для тушения электроустановок и электропроводов.

Из применяющихся в настоящее время огнетушащих жидкостей наибольшее распространение получили четыреххлористый углерод CCl₄ и бромистый метил СН₃Вr. Температуры кипения: первого 76°, второго 4°; при соприкосновении с горящим телом они сразу образуют тяжелые пары (соответственно в шесть и в три раза тяжелее воздуха), покрывающие горящее тело относительно устойчивым слоем. Диэлектрические свойства их таковы (четыреххлористый углерод не проводит тока даже при напряжениях порядка 200 000 в), что позволяют безопасно применять их для тушения токоведущих деталей и проводов. Низкая температура замерзания (для четыреххлористого углерода — 23°) обеспечивает их применимость в зимнее время.

При всех их положительных качествах тетрахлорные и бромистометиловые огнетушители могут быть рекомендованы для применения только на поверхностном автотранспорте ВГСЧ: оба продукта сами по себе являются довольно сильно действующими отравляющими веществами, четыреххлористый углерод — наркотиком, а бромистый метил — нервным ядом. При повышенных температурах оба вещества разлагаются, причем, в зависимости от условий разложения CCl₄, могут образоваться хлор, соляная кислота HC1 и фосген СОСl₂.

Поэтому для применения в подземных выработках огнетушащие жидкости не рекомендуются.

В целях предотвращения взрывов метанопылевоздушных смесей, а также смесей других горючих газов, образующихся при подземных пожарах, производится инертизация среды в районе действия пожара. Для этого на оснащении ВГСЧ находятся:

• парогазогенераторные агрегаты типа ГИГ - генератор инертных газов;
• газификаторы жидкого азота типа АГУ;
• оборудование для газификации и выпуска углекислого газа.

Применяемые для тушения  рудничных  пожаров  инертные газы называются так потому, что они являются  инертными  по отношению к горючим веществам, с которыми приходится иметь дело в подземных выработках. К инертным  газам,  пригодным для создания у очага пожара атмосферы, не поддерживаюшей горения, относятся — азот, углекислый газ, топочные газы и сернистый газ. Как видно из перечня, по отношению  к человеку большинство газов  не является  инертным, чем  и ограничивается область их применения.

• Инертные газы

Наименее опасным (не считая инертного и в отношении человека азота) является углекислый газ, который в настоящее время довольно широко используется горноспасательными частями. Топочные газы, предложенные для борьбы с пожарами инж. Д. В. Ермузевичем, до настоящего времени использовались в единичных случаях для заполнения пожарных участков с поверхности, через скважины. Сернистый газ, несмотря на его высокие противопожарные свойства (для прекращения горения к воздуху достаточно добавить 5—10%, в то время как углекислого газа требуется около 30%), в практике тушения рудничных пожаров горноспасательными частями не применялся вовсе из-за его сильного отравляющего действия.

По этой же причине в горноспасательном деле не нашли применения и противопожарные бомбы (шашки), быстро образующие в замкнутых помещениях высокую концентрацию инертного газа: поскольку его образование вызвано сгоранием смеси серы, селитры и угольного порошка, этот газ состоит главным образом из смеси сернистого и углекислого газов.