Анотація до роботи:

Король А.О. Обґрунтування параметрів подавання вогнегасних порошків при дистанційному гасінні підземних пожеж. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.02 – «Пожежна безпека» – Державний Макіївський науково-дослідний інститут з безпеки робіт у гірничій промисловості Міністерства палива та енергетики України, Макіївка – 2005.

Дисертація присвячена обґрунтуванню параметрів подавання вогнегасних порошків під час гасіння підземних пожеж дистанційним способом. У роботі за результатами аналітичних і експериментальних досліджень визначено витрати, ефективну дальність подавання та змінення витрат повітря у гірничий виробці під час подавання вогнегасних порошків у разі гасіння пожеж дистанційним способом. Розроблено пристрої подавання тонкодисперсних порошків у вентиляційний потік з використанням енергії повітряного потоку, створюваного шахтними вентиляторами. Обґрунтовано умови рівномірного і регульованого подавання порошків протягом необхідного проміжку часу. Встановлено емпіричні залежності тривалості подавання порошків під час гасіння пожежі від їх дисперсності та відстані до осередку пожежі. Основні результати роботи використано під час розроблення низки галузевих нормативних документів, а також під час створення пристроїв подавання вогнегасних порошків "Вихрь" та "Буря", які знайшли застосування в гірничорятувальних підрозділах України і Росії.

В диссертационной работе представлены результаты исследований, направленные на решение актуальной научно-технической проблемы повышения эффективности тушения подземных пожаров путем установления закономерностей движения тонкодисперсных огнетушащих порошков в вентиляционном потоке горных выработок, уточнения механизма распределения их концентраций по сечению и длине выработок, раскрытия условий равномерной подачи порошков в поток в течение необходимого времени, что позволило обосновать параметры и создать технические средства подачи тонкодисперсных огнетушащих порошков при тушении подземных пожаров дистанционным способом.

Основные научные и практические результаты и выводы, полученные при выполнении исследований, заключаются в следующем:

1. Анализ применяемых средств тушения подземных пожаров показывает, что тонкодисперсные огнетушащие порошки благодаря высокой огнетушащей способности и возможности их транспортирования во взвешенном состоянии по горным выработкам к очагу пожара с обеспечением огнетушащей концентрации практически со скоростью вентиляционного потока могут быть использованы как эффективное средство тушения пожаров дистанционным способом. Известные исследования по динамике движения огнетушащих порошков в вентиляционном потоке горных выработок проводились без учета турбулентности вентиляционного потока, стесненности движения частиц порошка и их осаждения на поверхностях выработки, что не дало возможности обосновать основные параметры подачи порошка (начальная концентрация, расход и эффективная дальность подачи) при тушении подземных пожаров дистанционным способом.

2. В результате исследований процесса движения огнетушащих порошков в вентиляционном потоке горных выработок установлена аналитическо-эмпирическая зависимость распределения концентрации порошков по сечению и длине выработок от их физико-химических характеристик, начальной концентрации, коэффициентов турбулентного перемешивания и осаждения на поверхность выработки и ее геометрических размеров, а также скорости вентиляционного потока, что позволило обосновать расход порошка, подаваемого в вентиляционный поток, обеспечивающий огнетушащую концентрацию в зоне горения.

3. Получены зависимости, определяющие эффективную дальность подачи порошков и их расхода, а также изменение расхода воздуха, поступающего в выработку при подаче порошка. Установлено, что максимальная эффективная дальность подачи огнетушащих порошков со средневзвешенными диаметрами частиц 5… 30 мкм достигается при их начальной концентрации не менее
0,4 кг/м независимо от скорости вентиляционного потока. Это позволило обосновать диапазон производительности технических средств и тактику их применения.

4. Раскрыты условия равномерного ввода огнетушащего порошка в смесительную цилиндрическую перфорированную камеру устройства подачи его в вентиляционный поток, в результате чего получена зависимость радиусов отверстий перфорации от угла их наклона к центральной вертикальной оси и радиуса отверстия верхнего (центрального) продольного ряда. Это дало возможность обосновать конструктивные параметры устройства, обеспечивающего эффективное использование энергии воздушного потока, создаваемого вентилятором, для равномерной подачи огнетушащего порошка в вентиляционный поток.

5. Разработана принципиальная схема и созданы технические средства тушения подземных пожаров дистанционным способом «Вихрь» и «Буря», обеспечивающие равномерную регулируемую подачу огнетушащих порошков в вентиляционный поток горных выработок в течение необходимого времени.

6. Экспериментальные исследования процессов дистанционной подачи огнетушащих порошков в горную выработку вентиляционным потоком и режимов работы технических средств, проведенные в наиболее приближенных к реальным условиям, удовлетворительно подтверждают результаты теоретических исследований (относительная погрешность не превышает 19 %).

7. Результаты огневых экспериментальных исследований подтвердили возможность и эффективность тушения тонкодисперсными порошками подземных пожаров, распространившихся на расстояние до 135 м, дистанционным способом, при этом получены эмпирические зависимости продолжительности тушения пожара огнетушащими порошками различной дисперсности от расстояния между местом их подачи и зоной горения.

8. Разработаны алгоритм и методики расчета параметров подачи огнетушащих порошков при тушении подземных пожаров дистанционным способом, а также конструктивных параметров технических средств, которые реализуют такую технологию пожаротушения.

9. Годовой экономический эффект от создания и применения разработанного технического средства «Вихрь» равен 16959 грн.

Публікації автора:

1. Козлюк А.И., Ивченко А.И., Король А.А., Мамаев В.В. О возможности дистанционного тушения подземных пожаров огнетушащим порошком //Горноспасательное дело: Сб.науч.тр.– Вып. 7.– Кемерово: ВО ВНИИГД , 1976. – С. 32-36.

2. Ивченко А.И., Король А.А., Зельберт М.И. Определение параметров дистанционного тушения подземных пожаров тонкодисперсным порошком
// Современные методы и средства противопожарной защиты шахт: Сб. науч. тр.
/ ВНИИГД.– Донецк, 1983.- С. 64-68.

3. Козлюк А.И., Гущин А.И., Король А.А. Оценка влияния движущегося огнетушащего порошка на параметры вентиляционного потока в наклонной выработке/Всесоюзный научно-исследовательский институт горноспасательного дела.– Донецк, 1987. – 9 с. –Рус. – Деп. в ЦНИЭИуголь 05.03.87, № 4065–Уп 87.

4. Король А.А. Дистанционное тушение подземных пожаров тонкодисперсным порошком // Пожежна безпека: Збірник наукових праць.– Львів: Сполом, 2001. – С. 213-215.

5. Пашковский П.С., Король А.А. Математическая модель переноса тонкодисперсного огнетушащего порошка в проветриваемой горной выработке // Науковий вiсник УкрНДI пожежної безпеки.- Київ: УкрНДIПБ МНС України: 2002.- № 1 (5).- С. 43-48.

6. Король А.А. Движение тонкодисперсных порошков в горных выработках / Горноспасательное дело: Сб. науч. тр. / НИИГД "Респиратор".– Донецк, 2002.– С. 37-46.

7. Пашковский П.С., Король А.А., Зинченко И.Н., Яковлева Н.С. Влияние воздушно-порошковой смеси на режим проветривания // Проблемы пожарной безопасности. Ликвидация аварий и их последствий: Тезисы докладов Международной научно-практической конференции, 24-25 декабря 2002 г. Донецк, Украина. – Донецк: НИИГД, 2002. – С. 110 -111.

8. Король А.А. Тушение пожаров тонкодисперсными огнетушащими порошками // Уголь Украины.– 2003.– № 1.– С. 42-43.

9. Король А.А. Расходно-временные параметры дистанционного тушения подземных пожаров огнетушащим порошком // Горноспасательное дело: Сб. науч. тр./ НИИГД "Респиратор".– Донецк, 2003.– С. 71-76.

10. Пашковский П.С., Зинченко И.Н., Король А.А. Распределение огнетушащего порошка в горной выработке // Пожарная безопасность 2003: Материалы VI научно-практической конференции. – Харьков: Академия пожарной безопасности Украины, 2003.– С. 144-146.

11. Способ тушения подземных пожаров огнетушащим порошком: А.с. 1149031 СССР, МКИ Е21F5/00. / А.И. Козлюк, А.И. Ивченко, В.П. Чарков, А.А. Король, М.И. Зельберт, В.М. Аксельрод (СССР). – № 3609297/22-03; Заявлено 23.06.83; Опубл. 07.04.85, Бюл. № 13.–3 с.

12. Устройство для тушения подземных пожаров: А.с. 1384790 СССР, МКИ Е21F5/00. / А.И. Ивченко, А.А. Король, Н.С. Яковлева, И.Ф. Дикенштейн (СССР). – № 4052832/22-03; Заявлено 06.01.86; Опубл. 30.03.88, Бюл. № 12.–3 с. ил.

Личный вклад диссертанта в публикациях:

[1] – участие в теоретических исследованиях процесса движения одиночной частицы огнетушащего порошка в вентиляционном потоке по горной выработке; [2] – постановка задачи, научное руководство и анализ полученных результатов по определению параметров дистанционного тушения; [3] – исследование влияния концентрации огнетушащего порошка на гравитационный напор в наклонной выработке; [5] – разработка математической модели переноса огнетушащего порошка с учетом турбулентности вентиляционного потока и осаждения частиц на поверхность выработки; [9] – определение влияния концентрации огнетушащего порошка на аэродинамические параметры вентиляционного потока; [10] – исследование влияния начальной концентрации огнетушащего порошка на изменение концентрации его по сечению и длине горной выработки;
[11] – оптимизация дальности подачи огнетушащего порошка в зависимости от его начальной концентрации; [12] – предложена конструкция смесительной цилиндрической перфорированной камеры с отверстиями различных диаметров.