Вода для тушения рудничных пожаров

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.

Следовательно, при полном использовании воды в качестве огнегасительного средства, 1 л воды способен поглотить 619 ккал тепла. Вода не только действует охлаждающим образом на горящее тело, но и изолирует его от окружающего воздуха: образующийся из воды пар оттесняет воздух от горящего тела. При полном испарении из каждого литра воды образуется 1700 л пара.

Вода для тушения рудничных пожаров может быть использована в виде компактной струи, подаваемой под давлением, или в распыленном виде, или, наконец, в виде струи пара, подаваемого под давлением. В первом случае действие воды на горящее тело усиливается благодаря механическому эффекту: благодаря удару струи горящие частицы дробятся и струя глубоко проникает в горящее тело. B угольных шахтах и рудниках для усиления механического действия водяной струи используют гидромониторы с насосами, развивающими давление до 10 ат.

При разбрызгивании или распылении образуется сразу большая поверхность соприкосновения воды с горящим телом, что увеличивает скорость теплопередачи и образования изолирующего слоя. В распыленном виде вода может применяться для тушения как твердых, так и жидких горящих материалов, а также для охлаждения пожарных газов в целях предупреждения распространения огня. В угольных шахтах распыленная вода используется для образования водяных завес, останавливающих распространение огня в подземных выработках.

Вода в виде струй пара, подаваемых к очагу пожара в большиx количествах, в качестве самостоятельного средства пожаротушения применяется в нефтяной промышленности для тушения пожаров нефтяных фонтанов.

Растворение в воде некоторых солей повышает ее охлаждающие и изолирующие свойства. Растворы солей обладают больней удельной теплоемкостью и более высокой температурой кипения по сравнению с чистой водой; кроме того, разложение солей при высокой температуре также происходит с поглощениеем тепла. При тушении горящих веществ растворами солей поверхность этих веществ покрывается коркой соли, препятствующей доступу кислорода. Образующаяся при разложении углекислых солей двуокись углерода также оттесняет воздух от cоприкосновения с горящим телом. Эти свойства растворов позволяют их применять для тушения глубоких пожаров разрыхленных масс, например горящих отвалов породы с примесью горючих веществ (угля, углистого сланца). В качестве добавок, усиливающих огнегасительные свойства воды, применяются: двууглекислый натрий NaHCO₃, хлористый натрий (поваренная соль) NaCl, углекислый натрий (сода) Na₂CO₃, хлористый аммоний (нашатырь) NН₄Cl, cернокислый натрий (глауберова соль) Na₂SО₄, сернокислый магний MgSO₄, хлористый кальций CaCl₂, углекислый калий (поташ) K2CO3. Добавление к двууглекислого натрия может усилить се охлаждающую способность на 30 ккал.

Несмотря на перечисленные качества, вода не является универсальным средством тушения подземных пожаров по следующим причинам:

1. Воду опасно применять при тушении электроустановок проводов под током, так как струя воды, в особенности компактная, является проводником электрического тока. Сопротивление воды, в которой растворено значительное количество солей, во много раз меньше сопротивления пресной воды. Приводимость морской воды, например, в сто раз выше проводимости дождевой воды.
2. При тушении горящих веществ при температуре 1000° и выше происходит диссоциация воды — разложение ее на водород и кислород; образовавшаяся гремучая смесь может давать взрывы значительной силы.
3. В ограниченном пространстве подземных выработок образование больших количеств пара опасно, так как при быстром заполнении  выработок пар может  вызвать тяжелые ожоги людей.
4. Вода в виде компактной струи (т. е. при отсутствии специальных разбрызгивателей) непригодна для тушения горящих жидкостей: вследствие большего удельного веса она не остается на поверхности, а вызываемое струей разбрызгивание горящей жидкости содействует распространению огня.

Одним из основных условий успешного использования воды для тушения рудничных пожаров является возможность ее обильного расходования. К месту пожара вода может подаваться одним из трех способов:

• а) по шахтной водопроводной сети или по временно приспособленной для этой цели сети сжатого воздуха;
• б) при помощи пожарного насоса дальнего действия;
• в) путем доставки вагонетками и использования насоса ближнего действия.

Обилие воды для тушения огня и качество водяной струи (компактность струи или равномерность распыления, дальнобойность) во всех случаях зависят:

• а) от емкости резервуара, из которого доставляется вода;
• б) от пропускной способности  водопроводной системы или мощности насоса;
• в) от сопротивления системы выкидных рукавов и результирующего давления воды у спрыска ствола.

Достаточная емкость резервуара  и  пропускная способность водопроводной сети обеспечиваются согласно Правилам технической эксплуатации шахт и рудников самими предприятиями. Расчет шахтных  водопроводных сетей производится обычно одновременно или в связи с расчетом рудничного водоотлива, методами, аналогичными расчету коммунальных водопроводных сетей. Особенностью проектирования шахтной водопроводной сети является необходимость учета высоких гидростатических давлений, возникающих на глубоких горизонтах, при подаче воды с верхних горизонтов. Обычно предусматривается снабжение подземных противопожарных водопроводов водой  из резервуаров, размещенных  на  вышележащих горизонтах, но не выше 50—75 м над водопроводной сетью, учитывая, что стандартная противопожарная арматура рассчитывается на рабочее давление до 10 ат (100 м вод. ст.).

В угольной промышленности большинство крупных шахт оборудовано и продолжает оборудоваться подземными противопожарными водопроводами, общая протяженность которых достигает многих сотен километров.

Контроль за состоянием водоемов (поверхностных и подземных), а также водопроводной сети осуществляется в порядке профилактической работы работниками ВГСЧ. Правилами технической эксплуатации предусматривается, чтобы давление воды в водопроводе или приспособленной воздухопроводной сети в конечном пункте было не меньше 4 ат.

На рис. 107 показана примерная схема противопожарною оборудования устья ствола шахты. Не далее 100 м от ствола устраивается противопожарный водоем 14 емкостью не меньше 300 м3, соединенный при помощи труб 7, 11 и 10 с шахтным водоотливным ставом труб, а также с поверхностным водопроводом (при наличии такового). При наличии нескольких стволов к каждому из них прокладывается отдельный отвод от магистрали 7. Такое устройство позволяет наполнять водоем как от поверхностного водопровода, так и от шахтного водоотлива. Водоем отепляется и оборудуется насосом 9.

Рис. 107. Схема противопожарного оборудования устья рудничного ствола: 1 — шахтный ствол; 2, 3, 4 — разбрызгиватели; 5 — трубопровод диаметром 40 мм; 6 — трубопровод диаметром 50 мм; 7 — магистральный трубопровод; 8 — пожарный вентиль; 9 — насос; 10 — став труб рудничного водоотлива; 11 — соединительный трубопровод; 12 — сливная труба; 13 — труба для исполнения водоема; 14 — противопожарный водоем

Противопожарный водопровод оборудуется системой разбрызгивателей 2, 3, 4, создающих при включении плотную водяную завесу. Околоствольный двор и прилегающие к нему камеры и выработки также снабжаются системой водоразбрызгивателей (рис. 108). Система вентилей магистрального и распределительных трубопроводов позволяет питать пожарную сеть и разбрызгиватели от става шахтного водоотлива при отсутствии воды в водоеме. Противопожарный водопровод, подведенный к стволу, обычно находится без воды и заполняется только в момент возникновения пожара. Исправность всех описанных противопожарных устройств проверяется не реже одного раза в месяц.

Рис.108. Противопожарное оборудование околоствольного двора: 1 — пожарные краны; 2 — ящики с воздушнопенными стволами и пенообразователем; 3 — водопроводная магистраль; 4 — разбрызгиватели

При отсутствии противопожарного водопровода планом противопожарной защиты шахты (рудника) и планом ликвидации аварии должны быть предусмотрены запасы воды в подземных выработках, в подстволках и специальных водосборниках, приспособленных для забора воды пожарными насосами.

Подача воды к месту пожара от пожарного водопровода с небольшим напором или подземного водоема производится либо непосредственно пожарным  насосом,  либо,  при значительном удалении очага  пожара от водоема или отсутствия водопровода — посредством перевозки в вагонетках. Специальные вагонетки для перевозки воды имеются в составе подземных противопожарных поездов (рис. 109).

Пожарные насосы входят в состав технического оснащения ВГСЧ.

От шахтного водопровода с достаточным давлением или от пожарного насоса вода подается к месту ее использования по выкидным рукавам. Степень использования давления воды для создания эффективной струи зависит от правильности расположения места присоединения к водопроводной магистрали, места расположения насоса, расчета диаметра и длины ныкидных рукавов и характеристик пожарного ствола.

Фиг. 109. Вагонетка для доставки воды: 1 — кузов; 2 — крышка; 3 — люк для наполнения; 4 — сливное отверстие

Для присоединения выкидных рукавов к любой точке водопровода ВГСЧ оснащены специальными присоединительными приспособлениями.

В шахтах и рудниках, оборудованных пожарными водопроводами, в последних предусматриваются отводы с вентилями для присоединения выкидных рукавов. При отсутствии специального пожарного водопровода или устройств для переключения трубопровода сжатого воздуха под водопровод   горноспасательные части применяют следующие приспособления для присоединения пожарных рукавов:

• а) заглушки для присоединения к концам труб с муфтовыми и фланцевыми соединениями;
• б) комбинированное сверло-вентиль для присоединения в любом месте трубопровода;
• в) переходники и разветвления для быстросмыкающихся соединений разных диаметров.
  Заглушка типа ЦНИЛ ПК-М