Преимущества автоматических систем

Как известно, взрывы метана и угольной пыли возможно разделить на следующие стадии, в зависимости от их мощности:

• горение/вспышка;
• балансирующие взрыв;
• слабый взрыв;
• сильный взрыв;
• детонационный взрыв.

Каждая из стадий взрыва характеризуется скоростями распространения фронтов пламени и ударной волны, а также давлением на фронте ударной волны.

При воздействии ударной волны на заслон, он должен сформировать облако огнетушащего средства до подхода фронта пламени, кроме того, время жизни этого облака должно быть достаточным для локализации подошедшего фронта пламени - только в этом случае возможно эффективное подавление взрыва. Если огнетушащее облако не успело сформироваться, либо уже осело из атмосферы горной выработки, то фронт пламени пройдет через установленный заслон, вызывая дальнейшие новые взрывы по сети горных выработок.

Водяной заслон начал применяться в 50-х годах 20 века. Он состоит из рядов водяных мешков или корыт с водой. Для формирования взвешенного водяного аэрозоля в атмосфере горной выработки требуется не менее 150 мс. Высокая инерционность не позволяет подавлять взрывы с большими скоростями распространения фронта пламени. Также водяная аэрозоль быстро (примерно через 0,25 с) оседает на почву выработки, не локализуя медленно подходящий фронт пламени от балансирующих взрывов. Поэтому водяной заслон может показать свою эффективность только на слабых взрывах, и не в состоянии подавить балансирующие или сильные взрывы.
Кроме того, воду сложно перевести в мелкодисперсную аэрозоль и часто при взрывах она распыляется только на крупные капли, что уменьшает область локализации возможных взрывов.

Сланцевый заслон начал применяться на угольных шахтах в конце 19 века. Он состоит из деревянных полок с насыпанной на них инертной пылью. Для формирования облака инертной пыли требуется более 200-400 мс - в силу значительной инертности тяжелых конструкций заслона и огромной массы инертной пыли. Это не позволяет подавлять взрывы с большими скоростями распространения фронта пламени. Также сланцевая пыль быстро оседает на почву выработки, не локализуя медленно подходящий фронт пламени от самых слабых балансирующих взрывов. Поэтому сланцевый заслон может показать свою эффективность только на развившемся балансирующем взрыве и при начале слабого взрыва, и не в состоянии подавить начальные балансирующие, развившиеся слабые или сильные взрывы.
Кроме того, инертная пыль в заслоне проявляет тенденцию к слеживаемости и накоплению влаги. Тяжелая, слежавшаяся и слипшаяся масса инертной пыли в таком заслоне просто не поднимется в воздух при воздействии на нее ударной волны от взрыва, и заслон либо не сформируется, либо область локализации возможных взрывов уменьшится еще больше (сам принцип действия пассивных заслонов обуславливает их недостаток, состоящий в том, что допускается существенное развитие взрывного процесса до его локализации).

Автоматические системы АСВП-ЛВ.1М (АСВП-ЛВ.МФ) нашли применение на шахтах в 21 веке. Они не являются пассивным (как сланцевый или водяной) заслоном. При воздействии ударной волны от произошедшего взрыва на приемный щит, система активно срабатывает, выбрасывая эффективный огнетушащий порошок запасенной энергией сжатого воздуха. В силу эффективной конструкции, а также из-за значительного давления запасенного сжатого воздуха (120 атмосфер) выброс порошка производится практически мгновенно - формирование взрывоподавляющего облака производится за время, меньшее 25 мс, что позволяет успеть сформировать надежную ингибирующую атмосферу до прихода фронта пламени от самых быстро распростряняющихся сильных взрывов - вплоть до детонационных. Огнетушащий порошок в системе обладает высокой взвешиваемостью - время жизи облака такого порошка превышает 370 секунд (более 6 минут!), что позволяет локализовать фронт пламени от самых медлено распространяющихся взрывов. Более того, в случае прихода повторного взрыва, он также может быть локализован заранее сформированным облаком - что принципиально невозможно при применении сланцевых или водяных заслонов. Кроме того, огнетушащий порошок в системе надежно герметично упакован, защищен от намокания и не подвержен слеживаемости, что, в отличие от сланцевого заслона, делает систему эффективной даже по прошествии месяцев от последнего технического обслуживания.
Таким образом, автоматическая система взрывоподавления-локализации взрывов надежно подавляет балансирующие, слабые и сильные взрывы.

Автоматическая система АСВП-ЛВ.МФУ - инновационная разработка, которая впитала в себя все преимущества систем АСВП-ЛВ.1М и АСВП-ЛВ.МФ. Но дополнительно она позволяет предупретидить взрыв, срабатывая от воспламенения. Это наиболее важно, т.к. основная задача взрывозащиты шахты - не допустить развития взрыва.
Кроме того, системы АСВП-ЛВ.МФУ могут включать набор выносных датчиков (ударной волны или вспышки метана), что повзолит системе реагировать на подход взрыва с разных направлений или из сопрягаемых выработок. АСВП-ЛВ.МФУ могут объединяться в сеть в горной выработке и срабатывать одновременно, обеспечивая заблаговременную защиту участка от взрыва.

Кроме того, системы взрывоподавления-локализации взрывов:

• компактны, надежны и проста в эксплуатации, легко монтируются в подземной горной выработке;
• в зависимости от типа могут функционировать без электропитания;
• имеют минимальные эксплуатационные затраты;
• не требуют частого обслуживания и замены огнетушащего порошка.

Преимущества АСВП-ЛВ.1М по сравнению с водяными заслонами

	АСВП-ЛВ.1М	Водяной заслон
Расстояние распыления облака огнетушащего вещества	30-31 м – длина однородного облака порошка с концентрацией в разы превышающей достаточную для локализации взрывов	Водяной туман протяженностью 3-5 м
Среднее время жизни облака	370-390 с (большое время жизни, с запасом достаточно для локализации подошедшего фронта пламени)	Для сосудов ≥ 0,25 с Для водяных карманов ≥ 0,16 с (часть взрывов не может быть локализована, т.к. водяная пыль уже осядет на почву)
Быстродействие	< 25 мс (срабатывание происходит до прихода фронта пламени)	150 мс (часть взрывов не может быть локализована, т.к. водяной заслон не успевает сформироваться)
Огнетушащее вещество	Надежно упакованный мелкодисперсный огнетушащий порошок – масса 25 кг	Вода, в количестве 440 л на квадратный метр сечения выработки на большом ее протяжении
Крепление	Выбирается в соответствии с конкретными горношахтными условиями, непосредственный подвес под кровлей выработки	Необходимо производство специальных полок для сосудов и крюков для мешков в большом количестве на протяжении выработки
Обслуживание	Редкое техническое обслуживание	Постоянное обслуживание с заменой мешков и доливом воды
Прочие аспекты	Размер 90% частиц огнетушащего порошка составляет менее 20 мкм; порошок высоколетучий и заполняет все пространства и пустоты	Вода зачастую распыляется на крупные фракции, не защищающие всю площадь сечения выработки, что может дать возможность взрыву пройти через заслон
	Ударная волна подхватывает распыляемый порошок и дополнительно способствует его распространению по длине выработки	Опытно установлено, что длина распыления воды по выработке невысока

Экономический эффект от замены сланцевого заслона на АСВП-ЛВ.1М

Затраты при использовании автоматической системы АСВП-ЛВ.1М:		Затраты при использовании сланцевого заслона:
Единовременные затраты на покупку автоматической системы	265 тыс.руб.	Затраты на изготовление, монтаж и обслуживание одной полки сланцевого заслона в год	4.4 тыс.руб.
Годовое (со 2-го года) обслуживание автоматической системы	7,5 тыс.руб.	Количество полок в заслоне	34 шт.
Срок службы автоматической системы	10 лет	(сечение выработки 15 м2; количество пыли в заслоне – 6 т)
Итого за 10 лет:	332,5 тыс.руб.	Итого за 10 лет:	1 496,0 тыс.руб.

Срок окупаемости автоматической системы АСВП-ЛВ.1М по сравнению со сланцевым заслоном составляет 1,5 года.

Экономия при замене сланцевого заслона на автоматическую систему АСВП-ЛВ.1М за 10 лет эксплуатации составит более 1,2 миллиона рублей.