Особенности развития эндогенных пожаров

Эндогенные пожары имеют свою специфику развития.

В процессе развития эндогенного пожара выделяют следующие стадии:

1) самонагревания;

2) раннюю стадию самовозгорания

3) стадию горения угля.

 

Самонагревание угля начинается, как только создаются условия для аккумуляции теплоты. Интенсивное нагревание угля на этой стадии невозможно, поскольку выпаривание содержащейся в угле влаги отнимает значительное количество теплоты. Стадия самонагревания длится в течение нескольких недель или месяцев, в основном определяет длительность инкубационного периода процесса самовозгорания и протекает в интервале температур, начиная со значений, характерных для условий данной выработки, и до критической температуры самовозгорания. По достижении критической температуры начинается ранняя стадия самовозгорания угля. В этой стадии развития эндогенного пожара быстро разогревается уголь, что приводит к его воспламенению (табл.1).

 

Таблица 1 - Критическая температура самовозгорания различных углей

 

Вид угля	Критическая температура самовозгорания tкр оС	Температура воспламенения tв оС
Бурый уголь	70-90	150-200
Каменный уголь (Vdaf > 20 %)	90-120	300-350
Тощие угли (Vdaf < 20%)	1200-1400	600-700

 

 

В процессе развития эндогенного пожара, кроме изменения температуры в очаге пожара, происходят существенные изменения состава воздуха аварийного участка: уменьшается содержание кислорода, увеличивается выделение оксидов углерода, водорода, предельных и непредельных углеводородов, содержание которых значительно превышает фоновые значения.

Признаком самонагревания угля на контролируемом участке является устойчивое превышение объемной доли СО и Н₂ над фоновым их содержанием СО_ф» (6-10) 10^-7 и Н_2ф» (3-5) 10^-7 %.

 

Внешним визуальным признаком самонагревания на этапе выпаривания влаги угля может быть наличие тумана в выработке и запотевания металлических предметов.

Характерной особенностью стадии самонагревания и ранней стадии самовозгорания угля является выполнение условия

 

Однако по результатам определения превышения оксида углерода и водорода над фоновым их содержанием и приведенного выше соотношения невозможно отличить стадию самонагревания от ранней стадии самовозгорания. Вместе с тем определение стадии развития эндогенного пожара имеет большое значение, поскольку ранняя стадия самовозгорания угля при благоприятных условиях может длиться всего несколько часов. Эти стадии можно определить по температуре угля в очаге эндогенного пожара на основании данных соотношения этилена С₂Н₄ и ацетилена С₂Н₂ в пробах воздуха аварийного участка, так как на стадии самонагревания и ранней стадии самовозгорания, вплоть до температуры воспламенения летучих веществ рост доли этилена опережает рост доли ацетилена, вследствие чего соотношение этих компонентов закономерно увеличивается. После достижения температуры воспламенения угля, в зависимости от массы угольного скопления и расхода поступающего к нему воздуха, может происходить дальнейший рост соотношения этилена и ацетилена или его резкое уменьшение до значений, характерных для температур ниже критической. Таким образом, по изменению объемных долей этилена и ацетилена и их соотношений можно идентифицировать стадии развития эндогенных пожаров и приближенно определять температуру угля до момента его воспламенения.

Температуру угля в очаге самонагревания определяют по формуле:

 

где t - превышение температурой угля температуры вмещающих пород, °С (определяется по табличным данным в зависимости от марки угля соотношения фактических объемных долей этилена и ацетилена С_эт/С_ац, выделяющихся из угля на контролируемом участке);t_о - температура вмещающих угольный пласт пород, °С; Dt_n - максимальная ошибка в определении превышения температурой угля температуры вмещающих пород, %.

Стадия самовозгорания угля начинается по достижении углем температуры воспламенения. Внешними признаками этой стадии являются устойчивый специфический запах, наличие дыма и появление открытого огня. В пожарном участке резко снижается содержание кислорода и увеличивается содержание оксидов углерода, водорода, предельных, непредельных и ароматических углеводородов.