Новые диагностические методы обнаружения очагов возгорания в шахтных пространствах
Для реализации действенных мер в области пожарной безопасности необходимы эффективные методы, способные диагностировать источники возгорания на конкретном производственном объекте, расположенного под землей (шахты, рудники и т.д.). Но, к сожалению, в настоящее время это является проблемой, решением которой занимаются специалисты многих профильных отраслей.
Эффективность противопожарных мероприятий, прежде всего, зависит от способности соответствующих аварийных служб своевременно распознавать очаги возгораний и фиксировать их точное место.
Существует проверенное эмпирически утверждение, что в процессе горения угольного продукта присутствует излучение (акустическое). Это происходит как раз в самые критические моменты, предваряющие появление открытого огня. Также очевидным признаком подобного явления является самостоятельное нагревание углеводорода. Именно этот основополагающий принцип и лег в основу новых разработок по ранней диагностике подземных пожаров в угольных выработках.
Акустическое излучение с физической точки зрения – это волны продольного типа, которые провоцируют колебательные движения, являющиеся нормальным по направлению к фронту распространения. Подобные процессы появляются при формировании свободных зон в период образования трещин в угольных пластах, ставших причиной горения продукта. Непосредственно сами трещины образуются тогда, когда совокупность микроскопических разрывов достигает определенной концентрации в своих критических значениях. Напряжение пласта вызывается его структурной неравномерностью в горящем состоянии.
Необходимо понимать, что излучение различается в зависимости от конкретных факторов и условий образования пласта. Это, в свою очередь, влияет на залегание угля. Поэтому крайне важно учесть специфические свойства горения угля, а для этого необходимо осуществить так называемую тарировку акустических излучений. Этот процесс предполагает четкое определение амплитудных и частотных характеристик поступающих сигналов, а также фиксацию частоты импульсов.
Таким образом, измерительное диагностическое оборудование, основанное на подобных принципах, должно представлять из себя комплекс датчиков, которые являются чувствительными к нормальным акустическим колебаниям.
В настоящее время в отрасли имеются измерительные системы, способные улавливать и идентифицировать акустические сигналы на предприятиях горнорудной промышленности. Используя накопленный в отрасли опыт целесообразней всего применять геофоны, основанные на электродинамическом и пьезоэлектрическом принципе.
В состав данного диагностического устройства входят фильтры, контуры резонансного типа для усиления, а также специальная арифметическая и логическая система, призванная выработать правильное решение. Датчики, получив определенную информацию в виде сигнала, направляют ее в соответствующий блок, где она посредством фильтров очищается, усиливается и подвергается анализу. Сам аналитический процесс состоит из двух этапов. На первом из них все характеристики сравниваются с конкретными нормативными показателями, каждый из которых соответствует определённому значению горения угля. Оно устанавливается при тарировке, проведенной предварительно.
Второй этап является следствием первого, и он предусматривает, в конечном итоге, пеленгацию источника сигнала, который исходит как раз из того места, которое наиболее подвержено возгоранию угольного пласта. А определяется он благодаря акустическому излучению, потому что, как мы выяснили, оно специфично для каждого типа горения угольного пласта. Все это достигается разнородностью временных отрезков поступления сигнала и знанием местоположения каждого из размещенных в угольной выработке датчика.
При возможности доступа из соседних выработок датчики необходимо фиксировать на открытую поверхность пласта, уже находящегося в огне, или непосредственно в почву (возможно и в кровлю).
Если рассматривать, например, самый простой случай, когда процессу возгорания подвержен один угольный пласт, то для того, чтобы запеленговать акустический сигнал можно ограничится всего лишь тремя датчиками. При наличии более одного пласта и, как следствие, нескольких очагов горения, тремя измерительными приборами уже не ограничишься – приборов необходимо гораздо больше.
Подобные системы определения очагов возгорания пластов можно использовать не только в подземных угольных выработках, но и в открытых разработках. Именно поэтому тарированный процесс на этих производственных объектах приобретает последнее время в отрасли всё больший интерес. Уже разработанное по этой технологии оборудование было опробовано на конкретном угольном разрезе, где показал себя с наилучшей стороны. Данный метод в настоящее время подвергается модернизации. Она заключается в том, что теперь замеры можно сделать в одной единственной точке, расположенной в обнаженной части пласта. Следующий этап совершенствования технологии– это диагностика процессов горения подземного угольного пласта непосредственно «с улицы».