Причины возникновения рудничных пожаров и факторы, влияющие на процесс самовозгорания

Рудничным пожаром называется всякий пожар в шахте или на поверхности, когда продукты горения попадают в шахту вместе с вен­тиляционной струей. К рудничным относятся также пожары, которые при своем развитии проникают с поверхности в шахту.

По причинам возникновения рудничные пожары делятся на две основные группы: экзогенные, возникающие под действием внешних источников высокой температуры, и эндогенные, воз­никающие при самовозгорании некоторых полезных ископаемых и вмещающих пород.

Экзогенные пожары могут возникать на рудниках от действия электрической искры при коротком замыкании электрического тока, небрежного обращения с открытым огнем, горения кабеля, наруше­ний правил безопасности при сварочных и автогенных работах и ряда других причин. Более детально вопросы борьбы с экзогенными по­жарами рассмотрены в курсе «Техника безопасности и противопожар­ная техника».

Эндогенные пожары возникают при разработке месторождений полезных ископаемых с большим содержанием соединений металлов (цинка, меди, свинца, железа, никеля и др.), так называемых суль­фидов. Под действием кислорода сульфиды окисляются с выделением тепла. В тех случаях, когда генерация тепла больше теплоотдачи его во внешнюю среду, массив самовозгорается. По мере повышения температуры ускоряется процесс окисления и одновременно увеличи­вается теплоотдача.

Самовозгоранием называют процесс воспламенения вещества без подведения тепла извне. При эндогенных пожарах температура ве­щества повышается за счет химических процессов. Наиболее часто эндогенные пожары возникают от самовозгорания полезного иско­паемого в выработанных участках, завалах, где по различным причи­нам могло остаться полезное ископаемое, склонное к окислению, и крепежный лес, в выработанном пространстве с некачественно возведенной закладкой.

Процесс окисления и самовозгорания сульфидных руд протекает на поверхности или неглубоко от нее, поэтому плотные руды не само­возгораются до их отбойки и разрыхления. Опасности самовозгора­ния подвергаются разрыхленные руды, а также массивы руды, на­ходящиеся в целиках, разбитых трещинами, в которые проникают воздух и влага, способствующие окислению и самовозгоранию. Опасными в пожарном отношении являются участки месторождения со скоплениями отбитой руды, рудной мелочи и пыли. Большую пожарную опасность представляют участки, где имеются скопления расщепленной древесины, перемешанной с отбитой рудой и мелочью.

Температура воспламенения древесины 300—600^е С, но при дли­тельном воздействии кислых вод в древесине происходит процесс гидролиза, и температура воспламенения ее понижается до 250° С.

Таким образом, самовозгорание колчедана может привести к вос­пламенению древесины, что в свою очередь ускорит загорание по­лезного ископаемого.

Эндогенные пожары возникают в колчеданных рудниках при взаимодействии многих факторов, из которых особое значение имеют: присутствие в выработках раздробленного колчедана, сульфидной мелочи и пыли в условиях, способствующих окислению; наличие в шахте крепежного леса в контакте с колчеданной мелочью и пылью в старых выработках, подвергающихся горному давлению, где крепежный лес деформируется и расщепляется, а руда измельчается, увеличивая поверхность контакта; значительная кислотность руднич­ных вод; приток воздуха в выработанное пространство; выделяемая теплота при окислении руд; электротехнические токи, образующиеся при контакте минералов с различными естественными потенциалами; благоприятные условия (в особенности термические свойства пород и применяемых закладочных материалов) для местной аккумуляции теплоты.

Определенное значение при самовозгорании полезного ископае­мого имеют термические контакты —.теплопроводность, температуро­проводность и теплоемкость.

Эндогенные пожары возникают в основном при разработке мощ­ных месторождений (от 5—10 м и более). Это объясняется тем, что при разработке маломощных месторождений тепло, выделяемое при окислении руд, быстро рассеивается в окружающем породном массиве.

§ 2. Распознавание пожаров в рудниках, методы обнаружения

Отсвоевременности обнаружения рудничных пожаров зависит успех борьбы с ними. Рудничные пожары распознают по внешним признакам, газоаналитпческим и физическим (пирометрическим) методами.

По внешним признакам начинающиеся рудничные пожары об­наруживают по увеличению влажности воздуха вблизи пожара. С увеличением температуры возгораемого массива в выработках об­разуются туманы, а на более холодных стенках пары воды конден­сируются и оседают в виде капель выпотов. В районе возникающих рудничных пожаров увеличивается температура рудничного воздуха и воды, появляется характерный кисловато-битуминозный запах. При окислении колчеданных руд выделяется также сернистый газ с острым запахом и вкусом, сильно разъедающий слизистую обо­лочку глаз.

Газоаналитический метод обнаружения рудничных пожаров за­ключается в систематическом опробовании и анализе рудничного воздуха. Признаком начинающегося рудничного пожара является

резкое уменьшение в рудничной атмосфере кислорода и увеличение количества окиси углерода.

Физический, или пирометрический, метод обнаружения руднич­ных пожаров заключается в измерении температуры в скважинах, оконтуривающих место предполагаемого пожара. Результаты заме­ров температуры наносят на вертикальный разрез участка. Соединив точки с одинаковой температурой, определяют эпицентр пожара.

Наиболее надежным и точным методом своевременного обнаруже­ния рудничных пожаров является систематический контроль за химическим составом рудничного воздуха и воды в сочетании с за­мерами температуры в выработках.

В шахтах, опасных по возникновению эндогенных пожаров, организуется контрольно-наблюдательная служба, в задачи которой входят своевременное распознавание признаков пожара и контроль за соблюдением установленного на предприятии противопожарного режима. Работники контрольно-наблюдательной службы должны регулярно осматривать выработки, а также замерять температуру и набирать для анализа пробы рудничного воздуха и воды. Место набора проб, их число и время набора устанавливаются главным инженером шахты по согласованию с ВГСЧ. Пршрезких изменениях температуры или состава воздуха в пожарном участке набор проб должен производиться ежесуточно.