CC BY
33
УДК 622.235:222
В.П. Доманов (канд. техн. наук, заведующий лабораторией ОАО «Научный центр ВостНИИ по безопасности работ в горной промышленности»)
Р.В. Соленцов (государственный инспектор Южно-Сибирского управления Ростехнадзора)
Безопасность применения и перспективы совершенствования предохранительных взрывчатых веществ для угольных шахт Кузбасса
Рассматривается аварийность при взрывных работах на угольных шахтах Кузбасса, анализ причин аварий и необходимость совершенствования предохранительных взрывчатых веществ в части снижения их склонности к выгоранию, чувствительности к механическим воздействиям и повышения работоспособности.
Ключевые слова: ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА, ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ, БЕЗОПАСНОСТЬ ВЗРЫВАНИЯ, ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ ВВ, СРЕДСТВА ИНИЦИИРОВАНИЯ, УГЛЕСПУСКНЫЕ ВЫРАБОТКИ, ВСПЫШКА МЕТАНА
В угольных шахтах Кузбасса в настоящее время используются предохранительные взрывчатые вещества, которые можно подразделить на две группы - аммиачноселитренные, в которых сенсибилизатором является тротил, и нитроэфирсодержащие - на основе смеси нитроэфиров. Отмечено, что при традиционной компоновке состава ВВ процесс взрывчатого превращения идет при температуре, превышающей температуру воспламенения метановоздушной смеси. Однако, учитывая период индукции реакции окисления метана, наличие в зоне реакции ингибиторов этого процесса, массовую долю пламегасителей в составе ВВ и ряд других факторов, управление ими позволяет разрабатывать и иметь составы, обеспечивающие с достаточной степенью надежности требуемый уровень предохранительных свойств для конкретных условий применения ВВ.
В соответствии с действующей в России классификацией все ВВ промышленного назначения в зависимости от условий применения делятся на VII классов, из них к предохранительным относятся ВВ III - VII классов, которые по взрывчатым и предохранительным свойствам должны удовлетворять соответствующим техническим требованиям.
К первой группе относятся ВВ III класса - аммонит АП-5ЖВ и ВВ IV класса - аммониты ПЖВ-20 и Т-19. Ко второй группе относятся ВВ V класса - угленит Э-6 и VII класса - ионит, монозаряды МЗВ-2М. Взрывчатые вещества VI класса в настоящее время в России вообще не выпускаются.
Уровень безопасности указанных ВВ III и IV классов достигается за счет использования в качестве пламегасителя солей щелочноземельных металлов, совмещающих теплопоглощающие свойства с ингибирующей способностью по отношению к реакции окислителя метана. Количество этих солей в составе ВВ ограничено сочетанием уровня безопасности по предохранительным свойствам с эффективностью их действия. Безопасность применения таких ВВ должна обеспечиваться количеством воспламенений метановоздушной смеси не более 50% при их испытании в канальной мортире. Более высокого уровня предохранительности составов ВВ на основе тротила достичь не представляется возможным, поскольку увеличение доли содержания пламегасителя,
даже при использовании солей ионообменного типа, приводит к значительному снижению детонационной способности вплоть до ее полной потери. К предохранительным взрывчатым веществам V и VI классов применяются более жесткие требования. Они не должны воспламенять метановоздушную смесь при испытаниях в опытном штреке открытым зарядом, а также в канальной мортире или при взрывании зарядов в уголковой мортире, имитирующей возможное боковое обнажение колонкового заряда. При использовании тротила в качестве сенсибилизатора достичь такого уровня предохранительности для этих ВВ не представляется возможным, поэтому в их состав входят смеси жидких нитроэфиров.
Однако практика применения ВВ в угольных шахтах свидетельствует, что, несмотря на разработку ряда составов предохранительных ВВ, средств беспламенного взрывания, гидровзрывания, совершенствование и разработку новых конструкций забойки, способов инертизации взрывоопасной атмосферы, аварии при взрывных работах продолжают происходить.
Так, за 2009 г. в Кузбассе при производстве взрывных работ произошли четыре аварии:
- в ОАО «Шахта им. Дзержинского» УК «Прокопьевскуголь» 22.02.2009 при разбучивании углеспуска накладным зарядом аммонита ПЖВ-20 произошла вспышка метана, было травмировано 3 человека, в том числе два - смертельно;
- в ООО «Шахта «Распадская-Коксовая» 21.04.2009 при проведении водосборника после производства взрывных работ произошло загорание угля вскрытого ранее пласта;
- в ОАО «Шахта «Киселевская» 02.05.2009 при производстве взрывных работ по разбучи-ванию углеспуска произошла вспышка метана, было травмировано 6 человек;
- в ОАО «Шахта им. Ворошилова» 08.09.2009 производили несанкционированные взрывные работы по разбучиванию углеспуска, произошла вспышка метана, пострадало 5 человек.
Всего при производстве взрывных работ было травмировано 14 человек, в том числе два -смертельно.
По результатам технических расследований было установлено:
- основной причиной воспламенения метановоздушной смеси являлось применение взрывчатых веществ более низкого класса предохранительности, чем требовалось при разбучивании углеспусков. Персоналом шахт использовалось взрывчатое вещество аммонит ПЖВ-20 IV класса вместо монозарядов МЗВ-2М или ионита VII класса предохранительности;
- основными организационными причинами аварий явились отсутствие должного надзора за производством взрывных работ со стороны старшего инженерно-технического состава предприятий, а также их некомпетентность в данном вопросе. О некомпетентности руководителей старшего звена свидетельствует факт аварии в ОАО «Шахта им. Дзержинского» УК «Прокопьевск-уголь», когда заместитель директора по производству взял руководство взрывными работами на себя, в результате чего был смертельно травмирован сам и горнорабочий шахты.
Проанализировав аварийность и травматизм на шахтах гг. Киселевска и Прокопьевска и учитывая сложность ведения горных работ в этих шахтах (крутое падение), собственники предприятий приняли решение передать ведение взрывных работ специализированной подрядной организации.
В России в последние годы отсутствует интерес угледобывающих предприятий к новым разработкам по совершенствованию предохранительных ВВ [1]. Это можно объяснить тем, что владельцы угольных шахт не считают своей задачей финансирование таких разработок, учитывая снижение объемов потребления ВВ, а также усложнением системы допуска к применению новых составов.
Совершенствование предохранительных ВВ в России за последние годы ведется по двум направлениям. Одним из направлений является разработка составов новых ВВ традиционной рецептуры на основе смеси нитроэфиров. Взамен угленита Э-6 в ФГУП ФНПЦ «Алтай» было разработано высокопредохранительное ВВ V класса - угленит М, предназначенный для взрывных работ
в угольных шахтах, опасных по газу и пыли всех категорий, а также на пластах, опасных по внезапным выбросам угля и газа, за исключением их вскрытия.
Шахтные испытания угленита М показали, что он устойчиво детонирует в шпуровых зарядах массой от 0,4 до 2,0 кг при групповом короткозамедленном взрывании. По сравнению с углени-том Э-6 он имеет следующие преимущества: коэффициент использования шпура увеличился на 11,7%, удельный расход на бурение уменьшился на 17,9% , удельный расход ВВ уменьшился на 28,7% , содержание вредных газов в продуктах взрыва не превышает допустимых концентраций. В настоящее время обе марки этих угленитов востребованы угольными шахтами.
Другим принципиально новым направлением является разработка предохранительных эмульсионных ВВ. В их основу положены зарубежные аналоги и несколько модификаций отечественных ВВ под общим названием «порэмиты», разработанных головной организацией по этому виду продукции - ГосНИИ «Кристалл» [2]. Стендовые и производственные испытания порэмитов показали их преимущества перед другими ВВ аналогичного назначения - низкую чувствительность к внешним, в том числе к механическим, воздействиям, высокую водоустойчивость, низкую газовую вредность, хорошую восприимчивость к детонационному импульсу. Показатели эффективности действия таких ВВ находятся на уровне аммонитов IV класса.
Предварительные испытания порэмита ПП-^-36 согласно разрешению Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору проводились до первого квартала 2010 г. включительно в ОАО «Ольжерасское шахтопроходческое управление» в условиях ЗАО «Распадская угольная компания».
Предварительные результаты этих испытаний свидетельствуют о приемлемости такого состава для производственных условий и его соответствии показателям безопасности.
В этом же направлении по предложению «Межведомственной комиссии по взрывному делу при АГН» для взрывных работ в угольных шахтах, опасных по газу и пыли, была разработана конструкция порэмитного предохранительного монозаряда с ингибитором МППИ-^(^-36. В качестве ВВ в заряде использовано также водоустойчивое предохранительное эмульсионное ВВ IV класса -порэмит ПП-М-1. Такой монозаряд представляет собой сборную конструкцию, состоящую из самого ВВ и пластичного забоечного состава (ингибитора) ПЗС-2К, размещенных раздельно в полиэтиленовых оболочках с наружным диаметром 36 мм. Между собой оболочки с эмульсионным ВВ и забойкой соединяются стыковочной муфтой.
Ингибиторный состав ПЗС-2К при взрыве распыляется и создает в призабойном пространстве инертную атмосферу, предупреждая воспламенение метановоздушной смеси, и одновременно эффективно связывает ядовитые продукты взрыва, создавая более благоприятную атмосферу в забое выработки. По сравнению с эмульсионными ВВ, применяемыми на открытых работах с гарантийным сроком хранения всего 6-8 сут и имеющими в своем составе в качестве сенсибилизатора газогенерирующую добавку, у порэмита ПП-^-1 применяется микросфера МС-В и гарантийный срок хранения таких монозарядов составляет 6 мес. В настоящее время монозаряд МППИ-М(У)-36 находится на стадии приемочных испытаний, которые осуществляет ОАО «Ольжерасское шахтопроходческое управление» в производственных условиях ЗАО «Распадская угольная компания».
Кроме перечисленных выше эмульсионных предохранительных взрывчатых веществ IV класса, в настоящее время проводятся предварительные испытания патронированного предохранительного эмульсионного взрывчатого вещества ЭПП марки К5 III класса. Срок испытаний - до 01.12.2010.
Таким образом, в Кузбассе испытываются три вида новых эмульсионных предохранительных взрывчатых веществ одной и той же подрядной организацией. Данная ситуация позволит адекватно сравнить и оценить положительные и отрицательные стороны каждого вида взрывчатых веществ, что приведет к устранению выявленных недостатков со стороны разработчиков. В пер-
спективе неизбежен переход с аммонитов и нитроэфирсодержащих ВВ на предохранительные эмульсионные ВВ, что должно положительно сказаться на состоянии промышленной безопасности в угольных шахтах региона в целом.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 Джигрин, А.В. Состояние и перспективы применения на угольных шахтах России предохранительных ВВ / А.В. Джигрин, Ю.В. Горлов, К.В. Горлов // Взрывное дело. - Вып. № 95/52. -М., 2005. -С. 42-49.
2 Колганов, Е.В. Состояние и перспективы развития предохранительных взрывчатых веществ / Е.В. Колганов, В.А. Соснин, В.С. Илюхин // Взрывное дело. -Вып. № 98/55. - М., 2007.
- С. 150 - 165.
SAFE USAGE AND IMPROVEMENT PROSPECTS OF PREVENTATIVE EXPLOSIVES FOR KUZBASS COAL MINES V.P. Domanov, R.V. Solentsov
Accidents rate at blast works at coal mines of Kuzbass is considered as well as accident causes analyses and necessity to improve preventative explosives in order to reduce their inclination to burning-out, their vulnerability to mechanical impacts and in order to increase their availability
Key words: EXPLOSIVES, BLAST
WORKS, EXPLOSION SAFETY, PREVENTATIVE EXPLOSIVES, INITIATION MEANS, CHUTES, METHANE EXPLOSION
Доманов Виктор Петрович тел. (3842) 64-25-85 Соленцов Роман Вячеславович тел. (3842) 34-07-52
