Исследование характеристик гашения пожара в выработке угольной шахты
Томский государственный университет
Рис. 1. Распределение температуры газа по пространству выработки
В сфере угледобычи для подавления пламенного горения, возникающего в ходе аварийных ситуаций, применяются специализированные огнепреградительные устройства. Среди конструктивных решений выделяется модификация с использованием сетчатых элементов в комбинации с системами водяного распыления, формирующими гидрозаслон при развитии пожароопасной ситуации.
Следует отметить, что сетчатые компоненты в отсутствие водного орошения способны выполнять роль интенсификаторов горения. Согласно результатам исследований, представленных в [1], эффективность подавления пламени напрямую коррелирует с массовым расходом воды: при недостаточных значениях данного параметра наблюдается проскок пламени, а при полном отсутствии орошения фиксируется его ускорение после прохождения через сетчатую структуру.
Настоящий доклад развивает положения работы [1] и посвящён численному моделированию процессов локализации пожара в конвейерной выработке угольной шахты посредством орошения потока пожарных газов диспергированной водой из установок автоматического пожаротушения. В рамках модели предполагалось следующее: установки автоматического пожаротушения размещены на своде выработки на фиксированном удалении от потенциального очага возгорания; активация системы происходит по сигналу температурного датчика, после чего осуществляется распыление диспергированной воды с заданной массовой скоростью в единицу времени.
Цель исследования заключалась в установлении критериев подавления волны горения с учётом следующих параметров: объёмной скорости распыляемой воды; дисперсности капель; протяжённости зоны подачи диспергированной воды.
В ходе работы выполнены расчёты для трёх модельных сценариев распространения пожара. Длительное развитие пожара, при котором стенки выработки прогреваются до предельной температуры и сохраняют её на постоянном уровне. Кратковременное развитие пожара, когда стенки выработки не успевают прогреться под воздействием потока пожарных газов. Квазистационарный режим теплообмена между пожарными газами и стенками выработки, характеризующийся сформировавшимся установившимся температурным профилем стенок.
По результатам расчётов определены условия успешной локализации пожара для каждого из рассмотренных сценариев. Иллюстрация полученных данных представлена на рис. 1. Отображённый на рисунке случай соответствует ситуации достаточного орошения, приводящего к полному подавлению пламени.
Из серии параметрических расчетов определены случаи успешного гашения пожара и сделаны оценки эффективности работы системы орошения.
Исследования выполнены при поддержке Программы развития Томского государственного университета, проект 2.5.6.26 ИГ.
1. Моисеева К.М., Крайнов А.Ю., Тлеуленов Р.Р., Флоря Н.Ф. Численное моделирование взаимодействия пламени с сетчатыми огнепреградителями // Химическая физика и мезоскопия. 2025. Т. 27. № 2. С. 202-213.
