Исследование скорости тепловыделения горнодобывающих машин в подземных твердоскальных шахтах

Введение 3
1 Пожары в подземных твердоскальных шахтах 4
1.1 Пожарные риски, загрузка и распределение топлива 5
1.2 Характер распространения пожара 7
1.3 Распространение дыма 10
2 Возгорания транспортных средств, и скорости выделения тепла в подземных твердоскальных шахтах 12
2.1 Шахтный транспорт 12
Заключение 14

Огонь с древних времен присутствовал и влиял на жизни шахтеров. Нагрев скалы огнем, а затем в некоторых случаях резкое охлаждение пород с применением воды, использовалось несколько тысяч лет назад для разрушения горных пород в шахтах и сыграло важную роль в промышленности. Сегодня шахтеры не рассматривают огонь в качестве важного рабочего приема, вместо этого они расценивают его как основной риск.
Риски шахтеров в забое подземной шахты многочисленны и обширны, если должным образом не обращаться с ними. В угольных шахтах риски могут включать взрывы метана, пыли, самовоспламенение, возгорание оборудования и т. д. В рудных шахтах широкое распространение дыма от возгораний транспортного средства является основным риском для шахтеров. Распространение дыма в подземной твердоскальной шахте представляет собой большую проблему для служб горнодобывающей безопасности и вовлеченных спасательных организаций.
Пути к эвакуационному выходу могут быть заблокированы дымом в течение длительного периода времени, мешая эвакуации персонала и не давая аварийно-спасательным подразделениям добраться до шахтеров, которые остались под землей. Это может заставить службы горнодобывающей безопасности прибегать к таким решениям, как камеры-убежища или реверсивная эвакуация дыма. Возможный успех пожарной и спасательной операции в значительной степени зависит от развития пожара и от мер, принятых для уменьшения воздействий. Вопросы пожарной безопасности в подземных твердоскальных шахтах во многом очень близки к проблемам, с которыми сталкиваются при строительстве тоннелей. Хотя далее описывается и обсуждается природа пожаров в подземных шахтах, возгорания транспортных средств и других видов горючих материалов, выводы и результаты исследования могут быть применены также при строительстве туннелей.
Самый распространенный вид пожаров в подземных твердоскальных шахтах это возгорание транспортного средства. Возгорания транспортных средств могут привести к высоким уровням тепловыделения, обширному распространению дыма и трудной, сложной эвакуации из шахты. Горнодобывающие машины можно найти в большом количестве в каждой шахте, и это не ограничивается определенным количеством мест. Они бывают различных видов. Это могут быть гигантские фронтальные автопогрузчики, буровые установки, сервисный транспорт или автобусы. Загрузка топливом и устройство будут отличаться в зависимости от типа транспортного средства. Фронтальные автопогрузчики отличаются очень большими шинами, буровые установки, полностью загруженные гидравлическим маслом, и гидравлические шланги.
Сегодня серьезной проблемой является отсутствие документально подтвержденных пожарных экспериментов в таких транспортных средствах или других видах передвижного оборудования. Документальная информация о скоростях тепловыделения для горнодобывающих машин — это жизненно важные знания и до некоторой степени необходимость при оценке выемочных полей. Излишне говорить, что существует большая потребность в более качественной информации о кривых скорости тепловыделения в горнодобывающих машинах.
Расходы на полномасштабные пожарные эксперименты, которые могут быть весьма трудоемкими, являются значительными. Проведение полномасштабных пожарных экспериментов на различных горнодобывающих машинах, а затем использование результатов для подтверждения результатов теоретических методологий в итоге приведет к потенциальным методологиям, которые могут быть применены к другим горнодобывающим машинам без проведения дорогостоящих натурных экспериментов.
Альтернативными экспериментальными методами являются мелкомасштабные испытания, которые менее трудоемки и менее дорогостоящи. Хорошая научная методология заключается в использовании теоретического моделирования, которое проверяется и подтверждается и в масштабе модели и полном масштабе.

Было выявлено, что самой частой причиной пожаров в подземных шахтах была легковоспламеняющаяся жидкость, распыленная на горячие поверхности, а наиболее частым объектом пожара было транспортное средство. Кроме того, серьезной проблемой стало отсутствие документально подтвержденных пожарных экспериментов на транспортных средствах и, следовательно, велика потребность в соответствующих кривых скорости тепловыделения.
Были проведены теоретические расчеты скорости выделения тепла нескольких компонентов топлива на постоянных расстояниях в штреке шахты/тоннеля, результаты расчетов были сопоставлены с результатами из соответствующих пожарных экспериментов.
Был дополнительно исследован вопрос об увеличенном и неравномерном расстоянии между элементами топлива, в сравнении расчетных показателей скоростей тепловыделения с проведенными пожарными экспериментами. Были сделаны выводы, что критический критерий теплового потока показывает очень хорошее согласование с проведенными пожарными экспериментами, но, как правило, в случае больших расстояний между элементами топлива — слишком малое время возгорания. С другой стороны, критерий температуры воспламенения не очень хорошо согласуется с результатами экспериментов, но оказалось, что точность значительно улучшилась, когда расстояние между элементами топлива был увеличен, тем самым увеличивая применимость критерия. Очевидным следующим шагом будет проверка различных критериев и наборов выражений по сравнению с полномасштабными пожарными экспериментами в горнодобывающей технике.