CC BY
61
Известия Тульского государственного университета Естественные науки. 2009. Вып. 3. С. 326-330 = Науки о земле
У/1 К 622.817: 622.258
Классификация нефтегазоопасных зон при строительстве и эксплуатации подземных рудников
С.Г. Страданченко, А.Ю. Прокопов, В.Л. Склепчук
Аннотация. На основании опыта сооружения вскрывающих выработок подземного рудника «Удачный» АК «Алроса» разработаны критерии для отнесения выработок к опасным по нефтегазопро-явлениям. Определены основные производственно-технологические факторы, влияющие на степень взрывоопасности воздушной среды в выработках или их зонах. Разработана классификация выработок (зон) по уровню газоопасности и по нефтепроявлениям.
Ключевые слова-, подземный рудник, строительство и эксплуатация, нефтегазопроявления, опасные зоны, классификация, производственно-технологические факторы, вертикальные стволы.
С 2004 г. Акционерная Компания «АЛРОСА» начала строительство подземного рудника «Удачный» Удачнинского ГОКа. Вскрытие месторождения предусматривалось 3 вертикальными стволами и наклонным съездом с бермы карьера. Пересекаемые породы представлены доломитами с переслаиванием трещиноватых и кавернозных известняков. С отметки -190,0 м прослеживается высокие битуминозность и нефтепроявления, с отметки -540,0 м выделение в воздух выработок горючих газов (метана с примесями водорода и тяжелых углеводородов) и флегматизаторов горения (азота, диоксида углерода и небольшого количества инертных газов). По заключению ИПКОН РАН горючие газы по своему составу относятся к категории I взрывоопасных смесей («метан на подземных горных работах»).
Подземные воды представлены хлоридо-кальциевыми рассолами с минерализацией до 420 г/л.
Проходка стволов вследствие сложных горно- и гидрогеологических условий, обусловленных высоким гидростатическим напором рассолов и нефтега-зопроявлениями, велась специальным способом — предварительным тампонажем пород из забоя ствола с глубины 600,0 м.
В связи с отнесением строящегося рудника «Удачный» к категории опасного по газонефтепроявлением порядок организации безопасного ведения горных работ на руднике регламентировался специальными мероприятиями [1].
При проходке вентиляционно-вспомогательного ствола, которую осуществляет ОАО «Роетовшахтоетрой», в зоне нефтегазопроявлений при производстве взрывных работ на отметке 657,5 м 9 августа 2006 г. произошло воспламенение нефти и вспышки газовоздушной смеси, в результате чего произошло нарушение целостности обшивки проходческого копра и деформация фахверков. 22 ноября 2007 г. на отметке 890,0 м произошел второй взрыв, приведший к деформированию труб вентиляции, повреждению 18 сэндвичпанелей и деформациям вертикальных стоек проходческого копра. Аналогичная авария произошла и при проходке скипового ствола рудника «Удачный», которую осуществлял «Альянс Горных Предприятий».
Для разработки мероприятий газового режима при дальнейшей проходке стволов было необходимо определить причины возникновения аварий, выявить основные критерии отнесения выработок к опасным по нефтегазопро-явлениям, а также разработать классификацию газонефтеопаеных зон, в зависимости от которой рекомендовать к применению те или иные мероприятия газового режима.
Критериями для отнесения выработок к опасным по газонефтепроявле-ниям являются:
— явные признаки нефтепроявлений в горных выработках (натеки битумов, выделение или капеж жидкой нефти или конденсата с поверхности пород выработки, из скважин, шпуров и трещин);
— прогнозируемые и имеющиеся напорные выделения подземных вод, содержащих горючие газы;
— прогнозируемые или имеющиеся напорные выделения горючих газов (струйные интенсивностью до 1 м3/мин и суфляры с дебитом более 1 м'! мин);
— содержание углеводородов (кроме метана) более 10 % от общего объема горючих газов в исходящих вентиляционных струях подготовительных и других выработок, блоков и рудника в целом;
— содержание в рудничном воздухе горючих газов выше допустимых норм.
Под газонефтеопасной зоной понимается единичная выработка или комплекс аэродинамически связанных выработок, в которых в связи с возможным образованием разной степени взрыво- или пожароопасности окружающей среды при ведении работ требуется выполнение специальных организационных и технических мероприятий.
Причинами возникновения взрывоопасных и пожароопасных ситуаций в условиях рудника «Удачный» являются возможные динамические газопроявления (суфляры), струйные газовыделения, а также выделения жидкой нефти и битумов. Газовыделения прогнозируются на основе анализа результатов геологической разведки, статистических данных о динамических и обыкновенных газопроявлениях за истекший год, а также оценки производственно-технологических факторов, влияющих на степень взрывоопасности воздушной среды в выработках (зонах), к которым относятся:
тип выработки — сквозная или тупиковая, горизонтальная (наклонная) или вертикальная;
технологическая стадия — проходческие и очистные работы (ведутся работы, связанные с разрушением массива), эксплуатация (разрушение массива не ведется, выполняются работы машинами с электрическим или дизельным приводом), консервация (работы не ведутся);
вентиляция — свежая или исходящая струя;
газоносность пород— газоносные (зоны повышенной трещиноватости, тектонических нарушений, газонефтеносные коллекторы) или малогазоносные (кимберлит, породы вне коллекторов);
аэродинамическая связь с выработками — вентиляция обособленная или существует опасность загазирования из сопряженных выработок.
Все зоны (выработки), в которых производятся горные работы, по уровню газоопасности можно разделить на следующие классы:
/ класс. Особо опасные по газу зоны (выработки), в которых прогнозируется или выявлена возможность суфлярного выделения большого количества природных газов, в результате чего при проектных параметрах вентиляции может быстро образоваться среда с высоким уровнем взрывоопасности: суммарное содержание горючих газов 0,5 % и выше по объему (10 % и выше НКПР) или с низким содержанием кислорода («мертвый воздух») как непосредственно в районе горных работ, так и в выработках, расположенных на исходящей из этой зоны вентиляционной струе.
II класс. Опасные по газу зоны (выработки), в которых прогнозируется или выявлена возможность струйного или диффузионного выделения природных газов, в результате чего при проектных параметрах вентиляции может образоваться газовая смесь с содержанием горючих газов от 0,2 до 0,5 % по объему (от 4 до 10% НКПР).
III класс. Зоны (выработки) низкой газоопасности, в которых при проектных параметрах вентиляции и прогнозируемых или фактических газопроявлениях концентрация горючих газов в воздухе выработок не превышает 0,2 % по объему (4 % НКПР) или не фиксируются экспресс-методом.
Если в забое выработки происходит взрыв газовоздушной смеси после взрыва ВВ, то независимо от концентрации горючих газов эту выработку относят к 1 классу газоопасности до выявления и устранения причин этих явлений.
По нефтепроявлениям зоны (выработки) делятся на три группы:
1 группа. Зоны (выработки), которые характеризуются наличием струйных и капельных обильных выделений жидкой нефти по периметру выработки, способных образовать на почве выработки скопления нефтепродуктов. К этой зоне относятся также граничащие с местами выделения и скопления нефти участки выработок протяженностью от этих мест по 10 м в каждую сторону.
2 группа. Зоны (выработки), где наблюдается пропитка пород нефтепродуктами (пленочные покрытия) без свободного истечения их в выработки
и незначительные капельные выделения, неспособные образовать на почве выработки скопления нефтепродуктов.
3 группа. Зоны (выработки), где нефтепроявления отсутствуют.
Данная классификация позволила дифференцированно (по зонам) проектировать организационно-технические мероприятия взрывозащиты ствола, обеспечившие безопасность их дальнейшей проходки.
Список литературы
1. Специальные мероприятия газового режима при ведении горных работ на подземном руднике «Удачный» в условиях нефтегазопроявлений на период строительства до выхода на проектную мощность. Мирный: ЯкутНИПРОалмаз, 2008. 143 с.
Поступило 06.09.2009
Страдапчепко Сергей Георгиевич (ssg72@mail.ru), д.т.н., профессор, директор, зав. кафедрой, кафедра подземного, промышленного, гражданского строительства и строительных материалов, Шахтинский институт, филиал Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасский политехнический институт).
Прокопов Альберт Юрьевич (prokopov72@rambler.ru), к.т.н., зам. директора, доцент, кафедра подземного, промышленного, гражданского строительства и строительных материалов, Шахтинский институт, филиал ЮжноРоссийского государственного технического университета (Новочеркасский политехнический институт).
Склепчук Вячеслав Леонидович, ассистент, кафедра подземного, промышленного, гражданского строительства и строительных материалов, Шахтинский институт, филиал Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасский политехнический институт).
Classification of oil- and gasdangerous zones at the construction and operation of underground mines
S.G. Stradanehenko, A.J. Prokopov, V.L. Sklepchuk
Abstract. On the basis of experience of a construction of opening developments of underground mine "Udaehny"JSK "Alrosa"criteria are developed for reference of developments to dangerous on oil and gas shows. The cores are defined is industrial-teehnology factors, influencing degree of explosion hazard of the air
environment in developments or their zones. Classification of developments (zones) by level. Eng gas hazard and on petrodisplays is developed.
Keywords: underground mine, construction and operation, oil and gas manifestations, dangerous zones, classification, industrial-technology factors, vertical shafts.
Stradanchenko Sergey (ssg72@mail.ru), doctor of technical sciences, professor, director, chair of department, department of underground, industrial, civil construction and building materials, Shakhty Institute, branch of South-Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute).
Prokopov Albert (prokopov72@rambler.ru), candidate of technical sciences, vice-director, associate professor, department of underground, industrial, civil construction and building materials, Shakhty Institute, branch of South-Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute).
Slepchuk Vjacheslav, assistant, department of underground, industrial, civil construction and building materials, Shakhty Institute, branch of South-Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute).
