Предварительное планирование пожаров в подземных шахтах с твердыми породами: старые и новые риски

Загрузите полный текст исследовательской работы ниже:

Пожары в подземных шахтах могут представлять проблему для пожарных и спасателей, когда сложная окружающая среда и многочисленные факторы, влияющие на пожар, плохо учитываются при планировании до инцидента.

Примечание редакции *CTIF: Данная исследовательская работа посвящена пожарам в подземных шахтах с твердыми породами, но многие выводы могут быть адаптированы для предварительного планирования любого подземного участка или другого пространства, которое является замкнутым и/или имеет ограниченный доступ, вентиляцию и пути эвакуации.

Пожары в подземных шахтах создают проблемы, которые включают в себя трехмерную структуру шахты, большие расстояния, заполненные дымом, и ограниченное количество маршрутов для доступа к пожару. Существующие риски включают распространение дыма, падающие породы и пожары, влияющие на вентиляционный поток.

Новые риски могут включать внедрение аккумуляторных шахтных транспортных средств с различным поведением при пожаре, выброс токсичных веществ и изменение условий, с которыми столкнется пожарный и спасательный персонал.

В данном исследовании, посвященном планированию действий до аварии в подземных шахтах, использовались данные экспериментов, инвентаризации и проектных исследований пожаров. Был рассмотрен ряд вопросов, касающихся источников информации, моделирования пожара, учета сложности и использования сценариев пожара. При моделировании пожаров эмпирические модели могут быть использованы в дополнение к другим инструментам моделирования.

Исследование показало, что для моделирования пространственно протяженных участков шахт лучшим вариантом может быть использование моделирования пожара в шахте на основе вентиляционной сети. Используя аналитический инструментарий, итерационное тестирование планов и непрерывный процесс планирования, можно смягчить проблемы предварительного планирования для шахты.

Ключевым инструментом при проведении пожарно-спасательных операций является планирование до инцидента, которое помогает персоналу в процессе принятия решений и может устранить первоначальный недостаток информации. Основными проблемами при планировании до аварии в подземных шахтах являются сложная горная среда, постоянно меняющаяся планировка шахты и очень быстротечные и многочисленные варианты поведения пожара.

Вданной работе исследуется планирование до аварии в подземных шахтах с твердыми породами и предлагаются источники информации, инструменты моделирования и содержание этих планов. Рассматриваются следующие вопросы: Какие источники информации использовать? Как использовать моделирование пожара? Как учесть сложность шахты? В данном исследовании были использованы данные и выводы, полученные в ходе пожарных экспериментов, инвентаризации и проектных исследований пожаров.

Для изучения планирования пожаров до аварии в подземных шахтах использовались данные пожарных экспериментов, инвентаризации и проектных исследований пожаров. Рекомендуется использовать эмпирические модели, сфокусированные на конкретных явлениях, в дополнение к другим инструментам моделирования.

Использование эмпирических моделей может быть громоздким, поэтому альтернативой является использование программного обеспечения для моделирования пожаров в шахтах на основе вентиляционной сети. Проектные сценарии пожара и результаты моделирования являются ключевым инструментом при анализе поведения пожара и проверке плана, а также выступают в качестве контрольной точки в процессе планирования. Системы вентиляции шахт должны иметь инструкции по управлению системой и ее проверке на соответствие проектным сценариям пожара для участков шахты и резервных действий.

С помощью аналитических инструментов, итеративного тестирования планов и непрерывного процесса планирования можно снизить высокие риски пожара в подземной шахте.

Некоторые примеры из исследовательской работы приведены ниже:

(Полный текст статьи можно скачать в формате pdf в верхней части этого сообщения).

Каскадные эффекты

Подземный пожар может распространяться за пределы начального объекта, а пожарные газы могут воздействовать на объекты, расположенные дальше. Воспламенение соседнего топлива или распространение дыма может привести к возникновению дополнительных рисков. Эти каскадные эффекты должны быть выявлены, проанализированы и включены в план. При анализе каскадных эффектов ценными являются исходные данные, полученные в результате анализа рисков на участках шахты, описания производственного процесса и диапазона последствий пожара. Каскадные эффекты могут быть определены и описаны в плане, что позволит пожарным и спасателям разорвать цепь событий и смягчить последствия.

Альтернативные цепочки событий

Одной из ключевых частей планирования до инцидента являются альтернативные цепочки событий, которые увеличивают количество доступных тактических вариантов и предоставляют пространство для маневра. Планирование охватывает различные направления, которые может принять инцидент, и разработку запасных планов и действий. Планирование включает анализ возможных сценариев и подготовку тактических вариантов для противодействия последовательности событий. Подготовка тактических вариантов включает в себя получение или предварительное размещение специализированного оборудования и обучение персонала для конкретных ситуаций.

Подземные шахты с ограниченными путями доступа и возможностями вентиляции увеличивают необходимость планирования. Чувствительность и уязвимость в случае отказа системы увеличивает необходимость в резервном плане.

Маршруты доступа

Маршруты доступа должны быть тщательно спланированы, так как количество маршрутов доступа может быть ограничено, и они должны служить в качестве маршрутов нападения и путей эвакуации. Желательно, чтобы маршруты были разделены на основные и запасные маршруты атаки и эвакуации, чтобы ограничить риск того, что эти две операции будут мешать друг другу. При определении маршрутов доступа следует учитывать такие параметры, как положение пожара и существующие противопожарные и противодымные преграды. Выбор путей доступа должен быть синхронизирован с управлением вентиляцией шахты во время пожара. Выбор путей доступа не будет статичным, а будет меняться от пожара к пожару и во время пожара.

При планировании эвакуации на автотранспорте необходимо предотвратить образование пробок и обеспечить устойчивый транспортный поток. Существует также вероятность того, что транспортные средства будут двигаться сквозь дым с ограниченной видимостью. Необходимо проверить назначенные пути доступа для специализированного оборудования и транспортных средств, чтобы убедиться в их доступности и возможности разворота. Места, которые считаются критическими, могут быть определены в плане, и следует рассмотреть меры по облегчению разворота (например, освещение). Наклон спуска может быть включен, если он влияет на доступность. В план может быть включено время транспортировки для достижения позиций под землей.

Системы противопожарной защиты

В планах должны быть перечислены существующие автоматические системы пожаротушения, а также содержаться сведения о конструкции системы. Информация должна быть конкретной: предназначена ли система пожаротушения для тушения пожара или она предназначена для локализации пожара? Система пожаротушения в парковочном штреке с большими шахтными транспортными средствами может быть спроектирована для локализации пожара. Эта информация необходима, когда на место происшествия направляются дополнительные ресурсы пожаротушения и можно ожидать длительного задымления.

Общее отсутствие противопожарных дверей или барьеров в штреке и высокая частота движения транспортных средств делает применимым расчетный сценарий пожара (Hansen 2010a). Полученный результат будет полезен при планировании эвакуации, альтернативных цепочек событий и управлении вентиляцией шахты.

Система вентиляции

Предварительное планирование, связанное с вентиляционной системой, должно включать инструкции по управлению вентиляционной системой в случае пожара на участке шахты. В инструкциях должно быть указано, какие вентиляторы должны работать или не работать, какие двери должны быть открыты. План также должен содержать расположение вентиляторов, шахт, камер-убежищ и мест, где можно найти свежий воздух. План должен быть проверен на соответствие расчетным сценариям пожара для данного участка шахты. Необходимо спланировать резервные действия на случай потери электроэнергии или закрытия противопожарных преград. Следует определить и контролировать места, критически важные с точки зрения вентиляции шахты, и инициировать действия по резервному плану в случае неисправности барьера или распространения дыма в нежелательном направлении.

Тепловыделение и скорость роста пожара

Скорость роста пожара и тепловыделение при пожарах транспортных средств могут быть очень высокими из-за того, что транспортные средства загружены топливом. Высокая скорость выделения тепла вызывает отложение и сильное задымление, а высокая скорость роста пожара может вызвать эффект дросселирования, который серьезно влияет на вентиляцию шахты (Hansen 2020). На рисунке 2 показана скорость выделения тепла погрузчиком в подземной шахте (Hansen & Ingason 2013). Начальные скорости роста пожара и выделения тепла очень высоки и вызывают проблемы с вентиляцией шахты. Второй пик скорости выделения тепла наблюдается примерно через 50 минут. Это связано с тем, что топливо воспламеняется или поглощается на более поздних стадиях. Поэтому на более поздних стадиях можно ожидать периоды пиковой скорости тепловыделения.