Спосіб профілактики пожежонебезпечної площі торф’яного родовища

Реферат: Спосіб профілактики пожежонебезпечної площі торф'яного родовища включає визначення контуру і створення бар'єра по контуру найбільш пожежонебезпечних ділянок осередків загорання під час пожеж. На першому етапі визначають межу пожежонебезпечної площі торф'яного родовища, на другому - рекогносцирування поверхні цієї площі, на третьому розмітку малих ділянок у визначеній площі із створенням на межі у виявлених пожежонебезпечних ділянок стінок - бар'єрів із буронабивних паль у ґрунтоцементній оболонці і/або азбестоцементних труб із водостійким захистом, заповнених природним (кварцовий пісок, каолін) і/або штучним дисперсним вогнетривким матеріалом (шамот, шлак), виступаючими над рівнем поверхні ділянки верхніми кінцями стінки, а нижніми - зануреними до рівня мінерального ґрунту або до рівня ґрунтових вод родовища. Всередині кожної малої ділянки пожежонебезпечної площі родовища через розрахункову радіальну відстань від умовного центра до периметра ділянки, поряд із розміткою на радіальній прямій розрахункових точок по результатах заміру температур в місцях їх знаходження, виконують буріння торф'яних стволів, введення в них по внутрішньому діаметру поверхні стволів азбестоцементних труб із поступовим заповненням і одночасним механічним перемішуванням з ущільненням сухою суміші глини з вогнетривким природним (кварцовий пісок, каолін) і/або штучним дисперсним матеріалом (шамот, шлак) із покладами торфу по глибині його залягання. UA 104989 U (54) СПОСІБ ПРОФІЛАКТИКИ ПОЖЕЖОНЕБЕЗПЕЧНОЇ ПЛОЩІ ТОРФ'ЯНОГО РОДОВИЩА UA 104989 U UA 104989 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до екологічної і пожежної безпеки торф'яних родовищ, а також збереження енергоресурсів. Досягається контроль за станом саморозігріву площі торф'яного родовища, можливістю планування організації заходів по попередженню імовірного швидкого виникнення і розвитку торф'яної пожежі на окремих ділянках родовища. Відомий спосіб запобігання або виявлення і гасіння торф'яних пожеж і установка для реалізації способу, що опублікований в статті "Метод і автоматизований комплекс виявлення, запобігання і гасіння торф'яних пожеж "Інтернет - журнал" "Технології техносферної безпеки" (http://ipb.mos.ru (ttb) / Випуск №5(33) - жовтень 2010 p.». Спосіб включає приготування інертного газу і його подачу в торф. Перед подачею інертного газу в торф вимірюють температуру в ньому в декількох точках, а подачу інертного газу виконують під тиском, і в залежності від значень вимірюваної температури в область виявленого таким чином осередку саморозігріву торфу. При цьому інертний газ отримують по технології термомагнітної сепарації повітря і перед подачею охолоджують до температури нижче 0 °C. Вимірювання температури і подачу інертного газу в торф виконують за допомогою торф'яних стволів термозондів, кожний із яких виконаний у вигляді торф'яного ствола, оснащеного двома датчиками температури, один із яких знаходиться в кінці ствола, інший - всередині. Технічним результатом, що забезпечує цим способом запобігання торф'яних пожеж або виявлення і їх гасіння, є значне уповільнення саморозігріву. Авторам відомий спосіб локалізації підземних пожеж, суть якого полягає в тому, що додатковий інертний газ запускають у відпрацьований простір під контуром пожежі, і в момент зміни величини перепаду тиску газу між відпрацьованим простором і зовнішньою поверхнею, визначають появу на поверхні газу, що запущений, і зміну концентрації пожежних газів, вимірюють інтервали часу між запуском і виходом газу на поверхню, і між зміною перепаду тиску і зміною вмісту пожежних газів на поверхні. Недоліком приведених способів, поряд із великими одночасними експлуатаційними витратами, є неможливість його використання на торф'яниках, які іще не експлуатуються. Прототипом є відомий авторам безводний спосіб, який полягає у створенні бар'єра по контуру найбільш пожежонебезпечних ділянок до виникнення осередків загорання і під час пожежі. Бар'єр складається із суміші подрібнених карбонатвмісних (із вмістом карбонату магнію (MgCО3) і/або карбонату кальцію (СаСО3) в сумі не менше 90 %) і опалкристолобалітової (із вмістом оксиду кремнію не менше 80 %) порід, взятих у співвідношенні 2:1 з додатком 7 % глинистих мінералів, 3 % кремнієфтористого натрію (Na2SiF6) до 100 % до основної суміші. Як карбонатовмісні породи можуть бути використані магнезит, доломіт, вапняк, діатоліт. При наближенні пожежі до траншеї мінеральний матеріал нагрівається і розкладається з виділенням вуглекислого газу (СО2), який змішується з повітрям, знижуючи вміст кисню. Оксиди магнію і кальцію в свою чергу починають взаємодіяти з аморфним оксидом кремнію і приведеними додатками з утворенням стійких до високих температур сполук, створюючи пористий бар'єр, перешкоджаючий розповсюдженню вогню за межі бар'єра. Недоліком цього способу, поряд із значними експлуатаційними витратами на його здійснення, є неможливість його використання на торф'яниках, які іще не експлуатуються. Актуальність розробки нових методів і засобів для запобігання і гасіння загорань торф'яників є очевидною, адже до сих пір щорічні масштабні торф'яні пожежі на Україні є цьому підтвердження. Погіршення екологічної ситуації в результаті горіння торфу спонукає утворенню продуктів повного і неповного окислення, піролізу (термічний розклад органічних сполук без доступу повітря) торфу - метан, водень, сажа, дим, що створює зростаючу загрозу для дітей і людей з дихальними захворюваннями, серцевими захворюваннями, порушеннями кровообігу, неврастенією, анемією, діабетом, захворюванням нирок. Тому проблема боротьби з торф'яними пожежами потребує постійної уваги з боку держави і є державною проблемою. Окремі кардинальні заходи по боротьбі з торф'яними пожежами в момент їх появи потребують значних фізичних і матеріальних зусиль, що навіть часто супроводжуються людськими жертвами. Але поряд з радикальними заходами по гасінню відомими способами окремого осередку пожежі, що виник, доцільно проводити завчасні комплексні спостереження, а також системний підхід для профілактики пожежонебезпечної площі родовища з метою визначення окремих небезпечних ділянок і організації заходів по запобіганню масштабних пожеж з великими витратами. Враховуючи існування в Україні великих територій торф'яного родовища, визначення і профілактика значно меншої пожежонебезпечної площі на цьому родовищі є найбільш прийнятною для аналізу і прийняття попереджувальних заходів проти виникнення осередку пожежі. 1 UA 104989 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Отже, задачею є розробка способу профілактики визначеної пожежонебезпечної площі торф'яного родовища для контролю за станом саморозігріву, встановленню найбільш небезпечних ділянок, прийняття заходів по запобіганню виникнення широкого фронту площі торф'яної пожежі. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб профілактики пожежонебезпечної площі торф'яного родовища на першому етапі визначає межу пожежонебезпечної площі торф'яного родовища, на другому - рекогносцирування поверхні цієї площі, на третьому - розмітку малих ділянок у визначеній площі із створенням на межі у виявлених пожежонебезпечних ділянок стінок-бар'єрів із буронабивних паль у ґрунтоцементній оболонці і/або азбестоцементних труб із водостійким захистом, заповнених природним (кварцовий пісок, каолін) і/або штучним дисперсним вогнетривким матеріалом (шамот, шлак), виступаючими над рівнем поверхні ділянки верхніми кінцями, а нижніми - зануреними до рівня мінерального ґрунту або до рівня ґрунтових вод родовища; всередині кожної малої ділянки пожежонебезпечної площі родовища через розрахункову відстань від умовного центру до периметра ділянки, поряд із розміткою на радіальній прямій розрахункових точок по результатах заміру температур в місцях їх знаходження виконується буріння торф'яних стволів, введення в них по внутрішньому діаметру поверхні стволів азбестоцементних труб з поступовим заповненням і одночасним механічним перемішуванням з ущільненням сухої суміші глини з вогнетривким природним (кварцовий пісок, каолін) і/або штучним дисперсним матеріалом (шамот, шлак) із покладами торфу по глибині його залягання. Загальновідомо, що гасити осередок тління торфу доцільно, коли він починає зароджуватись і заглиблюватись в осушений торф'яник. Але для того, щоб цьому запобігти, на торф'яному родовищі потрібно проводити протипожежну профілактику. З цією метою першочергово здійснюють визначення межі пожежонезбезпечної площі торф'яного родовища. Спочатку орієнтовано, в різних точках вибраної площі здійснюють шляхом буріння або втикання в поверхню торфу стволів термозондів, в кожному із яких знаходяться два датчики температури, один в кінці ствола, другий - в середині. Таким чином, при вимірюванні отримуємо значення двох температур або їх градієнт. Приведемо технологічну схему способу профілактики пожежонебезпечної площі торф'яного родовища, яка вміщує чотири етапи виконання. На першому етапі 1, при визначенні градієнта температур на певному локальному місці спостереження зафіксоване мінімальне значення градієнта температур, яке свідчить про відсутність раптової пожежонебезпечної ситуації на досліджуваній ділянці спостереження. В цьому випадку встановлюють обмежувальний знак межі площі торф'яного родовища, як профілактичного знаку безпеки. Розміщення чергових обмежувальних знаків на площі спостереження залежить від величини градієнта температур, отриманих за допомогою термозондів. Більший градієнт температур свідчить про існування зони небезпеки пожежі і обмежувальні знаки будуть визначати межу цієї площі. Другим етапом 2 способу профілактики здійснюють рекогносцирування поверхні пожежонебезпечної площі торф'яного родовища. Вона включає візуальну фіксацію умов рельєфу поверхні, наявність водних ділянок, присутність чагарників, дерев. Додатковим завданням для рекогносцирування поверхні визначають рівень залягання ґрунтових вод і рівня залягання мінерального ґрунту шляхом буріння і визначення товщини залягання торфу. Врахування цих особливостей є необхідною умовою для прийняття своєчасних профілактичних заходів по попередженню імовірного загорання небезпечної площі. Третім етапом 3 здійснюють розмітку малих ділянок небезпечної площі торф'яного родовища з метою локалізації найбільш небезпечних осередків загорання (див. креслення). Розмітку малих ділянок виконують із залученням показників градієнта температур термозонда і обмежувальних знаків по периметру визначеної ділянки з наступним бурінням торф'яних стволів і введення в них буронабивних паль у ґрунтоцементній оболонці і/або азбестоцементних труб із водостійким захистом із засипкою всередину кварцового піску або каоліну, або молотих шамоту, або шлаку. Щільно розміщені палі і/або азбестоцементні труби повинні утворювати стінку, що виконує функцію протипожежного бар'єра проникненню палаючого торфу на суміжні малі ділянки поверхні торф'яної площі і по всій глибині залягання торфу. Виконання функції стінки-бар'єра і локалізація ділянки пожежі за допомогою паль або труб у верхній частині підсилить ізоляцію верхньої частини стінки, якщо зробити підсипку із внутрішньої і зовнішньої стінки-бар'єра сумішшю глини з піском або каоліном, або молотим шамотом, або шлаком. Утворений таким чином замкнутий ізольований контур кожної малої ділянки поверхні дозволить, у випадку необхідності залити і зберегти на певний час воду у вигляді суцільного шару на площі гасіння для блокування і розповсюдження пожежі, що 2 UA 104989 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ефективно можливо лише шляхом локалізації площі, на якій знаходиться осередок пожежі. Така локалізація вже існує з використанням канавокопачів або вибухів з подачею води із місцевого водного джерела, але організація таких заходів породжує багато організаційних і технічних незручностей при їх виконанні на торф'яному родовищі. Виготовлення буронабивних паль у ґрунтоцементній оболонці, забезпечує їх міцність і можливість використання в нестійких ґрунтах, зокрема, у заторфованих ґрунтах і торфі [ДСТУ Б.В.2.1-2-96]. Ефективність досягається тим, що у розпушений ґрунт по глибині пробуреної свердловини вводять водоцементний розчин з паралельним перемішуванням утвореної ґрунтоцементної суміші. Далі не пізніше ніж через 7 днів бурять порожнину в затверділій ґрунтоцементній суміші на необхідну висоту палі, вводять в отвір бетонну суміш, або послідовно арматурний каркас і бетонну суміш. Товщина циліндричної стінки після пробурення отвору в ґрунтоцементній суміші складає 100-200 мм, або глибина стінки досягає рівня водотривкого шару, або перевищує його на 200-300 мм. Використання запропонованого способу улаштування буронабивної палі шляхом її ізоляції твердою ґрунтоцементною сумішшю захищає палю від ґрунтової корозії. Досягнення цього способу є виготовлення буронабивних паль безпосередньо у польових умовах, що значно скорочує економічні витрати на їх виготовлення. [Петруняк М.В. Буронабивна паля у оболонці з грунтоцементу: автореф. Дис. Канд. Техн. наук. 05.23.02 / Петруняк М.В. - Полтава: Полт. НТУ. 2011. - 20 с.]. Підсилюючим четвертим етапом 4 в способі профілактики пожежонебезпечної площі торф'яного родовища є розмітка розрахункових точок в малих ділянках. Визначення таких, всередині малих ділянок площі родовища, здійснюють через розрахункову радіальну відстань від умовного центру до периметра ділянки шляхом заміру температури в торфі за допомогою стволів термозондів. Якщо на радіальній відстані від центру до периметра малої ділянки визначені 3 розрахункові точки, то в кожній із них визначають абсолютне значення двох вимірюваних температур і вираховують температурний градієнт в кожній із трьох точок. Наприклад, кількість радіальних прямих в одній із малих ділянок площі родовища складає 4, то загальне число розрахункових точок 12, котрі мають 12 значень градієнтів температури. Якщо різниця значень температур ряду розрахункових точок буде змінюватись, то це означає про виявлення небезпечного стану саморозігріву сектора площі в конкретній розрахунковій точці, до якого потрібно запроваджувати попереджувальні заходи. Ці заходи можуть бути реалізовані в місцях, в яких виявлено небезпечний стан саморозігріву, шляхом буріння торф'яних стволів, введенням в них по внутрішньому діаметру поверхні стволів азбестоцементних труб з поступовим їх заповненням сухою сумішшю глини з вогнетривким природним (кварцовий пісок, каолін) і/або штучним дисперсним матеріалом (шамот, шлак) з обов'язковим механічним перемішуванням і ущільненням суміші із покладами торфу по глибині його залягання. Механічне перемішування і ущільнення суміші із покладами торфу різко вплине на хід реакції горіння торфу, знизить зростання температури в осередку саморозігріву аж до повної її зупинки. Отже, створення малих ділянок на пожежонебезпечній площі торфяного родовища, контроль за їх станом розігріву за допомогою розрахункових точок значно спрощує проведення способу профілактики та пошуку зароджуючого осередку пожежі, і дозволяє прийняти своєчасні заходи для попередження пожежі. Враховуючи державну увагу захисту від торф'яних пожеж на території України, доцільність створення діючого спеціального органу при Міністерстві надзвичайних ситуацій, відповідального за профілактику пожежонебезпечних торф'яних родовищ не викликає сумніву. В цьому плані реалізація запропонованого способу профілактики є завданням спеціального органу, що забезпечує: 1) участь в заходах фахівців протипожежної безпеки; 2) створення підрозділу, на яке покладені протипожежна профілактика і заходи протипожежної безпеки; 3) затвердження щорічного плану першочергових профілактичних заходів для боротьби з пожежею; 4) встановлення порядку залучення штатного складу фахівців на певні етапи профілактичних заходів, забезпечення асортиментом вимірюваних приладів, протипожежних матеріалів та інструментом для гасіння; 5) створення постійно діючих пожежо-спостережних постів із термозондами в районі торфяного родовища; 3 UA 104989 U 5 10 15 6) забезпечення рухомою штатною технікою гасіння і створення необхідних умов для її розгортання і впровадження в процес гасіння осередку пожежі; 7) регулярна інформація Міністерству надзвичайних ситуацій про стан і ступінь пожежної безпеки, готовності особового складу по результатах моніторингу конкретного торф'яного родовища. Проблема боротьби із торф'яними пожежами з кожним роком наростає і все більше загострюється. В багатьох випадках з цими пожежами, що виникають, занадто пізно починають боротьбу через відсутність завчасних профілактичних заходів, і тому потребують залучення значних фінансових витрат для їх ліквідації. Не менш гострими залишаються питання пошуку фінансів місцевих бюджетів для боротьби з пожежами. Запропонований спосіб націлений в першу чергу на профілактику пожежонебезпечної площі торфяного родовища, яка дозволяє організувати попереджувальні заходи по виявленню небезпечних осередків пожежі, планування завчасної боротьби з ними, зменшенню витрат на їх раптову появу і ліквідацію. Вказані ознаки дають можливість використанню запропонованого технічного рішення в область екологічної і пожежної безпеки торф'яних родовищ, збереженню енергоресурсів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 1. Спосіб профілактики пожежонебезпечної площі торф'яного родовища, що включає визначення контуру і створення бар'єра по контуру найбільш пожежонебезпечних ділянок осередків загорання під час пожеж, який відрізняється тим, що на першому етапі визначають межу пожежонебезпечної площі торф'яного родовища, на другому - рекогносцирування поверхні цієї площі, на третьому - розмітку малих ділянок у визначеній площі із створенням на межі у виявлених пожежонебезпечних ділянок стінок - бар'єрів із буронабивних паль у ґрунтоцементній оболонці і/або азбестоцементних труб із водостійким захистом, заповнених природним (кварцовий пісок, каолін) і/або штучним дисперсним вогнетривким матеріалом (шамот, шлак), виступаючими над рівнем поверхні ділянки верхніми кінцями стінки, а нижніми зануреними до рівня мінерального ґрунту або до рівня ґрунтових вод родовища. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що всередині кожної малої ділянки пожежонебезпечної площі родовища через розрахункову радіальну відстань від умовного центру до периметра ділянки, поряд із розміткою на радіальній прямій розрахункових точок по результатах заміру температур в місцях їх знаходження виконують буріння торф'яних стволів, введення в них по внутрішньому діаметру поверхні стволів азбестоцементних труб із поступовим заповненням і одночасним механічним перемішуванням з ущільненням сухою суміші глини з вогнетривким природним (кварцовий пісок, каолін) і/або штучним дисперсним матеріалом (шамот, шлак) із покладами торфу по глибині його залягання. 4 UA 104989 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5