CC BY
131
нтель
^гСч>>со>>Фгуп
А
к_ А. с
3аМесЪтеУ' Д°КТ°Р
КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ ПУНКТОВ КОЛЛЕКТИВНОГО СПАСЕНИЯ ПЕРСОНАЛА ПРИ АВАРИЙНОЙ СИТУАЦИИ
В статье представлена концепция организации пунктов коллективного спасения персонала, застигнутого аварийной ситуацией в подземных горных выработках угольных шахт. Представлены основные требования, варианты размещения и пути решения проблемы обеспечения жизнедеятельности работников в условиях пребывания в ПКСП.
Ключевые слова: ПУНКТ КОЛЛЕКТИВНОГО СПАСЕНИЯ ПЕРСОНАЛА, СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СРЕДСТВАМИ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ, ПРОВЕТРИВАНИЕ, ЗАГАЗИРОВАНИЕ, ПОВЕРХНОСТНЫЙ МОДУЛЬ, ПОДЗЕМНЫЙ МОДУЛЬ.
Высокая аварийность на шахтах России вынуждает искать новые методы и средства для уменьшения трагических последствий аварий в горных выработках.
Анализ показал, что существующая одноступенчатая система самоспасения шахтеров, которая предусматривает использование самоспасателей, не может обеспечить в достаточной степени безопасность людей при возникновении в горных выработках непригодной для дыхания среды. Это связано со значительной протяженностью аварийных маршрутов для выхода персонала на свежую струю воздуха.Эти причины в значительной части и привели к появлению дополнительных и обязательных требований в правилах безопасности угольных шахт [1]. В соответствии с требованиями п. 28 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности в угольных шахтах», вступившего в силу с 1 января 2015 года, для спасения людей в горных выработках шахт необходимо оборудовать пункты коллективного спасения персонала (ПКСП) в качестве дополнительного средства самоспасения персонала.
В настоящее время пункты коллективного спасения персонала применяются во многих странах и зарекомендовали себя с хорошей стороны, так например, в Австралии, США и Китае. В России на необходимость внедрения пунктов коллективного спасения персонала обратили внимание лишь после аварии произошедшей на шахте «Распадская» в 2010 г.
В настоящее время повышение безопасности на шахтах Кузбасса осуществляется за счет внедрения многоступенчатой системы самоспасения, которая учитывает разнообразие условий разработки угольных месторождений, степень безопасности шахт, профессию, расположение рабочих мест шахтеров и другие факторы. Эта система предусматривает использование в шахтах пунктов переключения в самоспасатели (далее ППС) и пунктов коллективного спасения персонала (ПКСП).
Важной составляющей системы самоспасения является
научно-технический журнал № 2-2015
ВЕСТНИК
определение мест расположения ПКСП. На шахтах место размещения, количество и вместимость пунктов коллективного спасения в горных выработках определяется в каждом отдельном случае проектной документацией. Периодически, по мере развития фронта горных работ, по решению технического руководителя угледобывающей организации проектная документация корректируются и утверждается.
Сеть действующих горных выработок шахты должна обеспечивать эвакуацию персонала при аварии из наиболее удаленных загазированных горных выработок на поверхность или в горные выработки со свежей струей воздуха по маршрутам, предусмотренным ПЛА, за время защитного действия средств индивидуальной защиты органов дыхания (далее - СИЗОД) изолирующего типа. (п. 27 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности в угольных шахтах»). Это положение безусловно должно выполняться, когда средства проветривания и вентиляционные устройства не разрушены и реализуется предусмотренный ПЛА аварийный вентиляционный режим. Однако, когда авария приобретает характер катастрофы (детонационный взрыв, масштабный внезапный выброс угля и газа с опрокидыванием вентиляционной струи), средства проветривания и вентиляционные устройства могут разрушаться, аварийный вентиляционный режим реализовать невозможно. В таком случае происходит загазирование большей части выработок, и предусмотренные ПЛА маршруты не обеспечивают выход людей в выработки со свежей струёй за время защитного действия СИЗОД. Кроме того, нарушение вентиляционного режима при катастрофах может увеличить вероятность повторного взрыва (при наличии источников с достаточным тепловым импульсом). Существует вероятность поражения выходящих из зоны аварии людей поражающими факторами повторного взрыва.
Материалы расследований масштабных катастроф на юге Кузбасса свидетельствуют о том, что большинство масштабных взрывов формируются в очистных забоях, выработанном пространстве, либо в подготавливаемых контурах планируемых к отработке выемочных участков. В этих же местах, как правило, концентрируется большая часть персонала.
При решении вопроса о наиболее целесообразном типе камер спасения и размещения их в горных выработках следует учитывать возросшую оперативность горноспасательных частей, оснащение их современными техническими средствами, позволяющими быстро прибывать к местам укрытия рабочих в подземных выработках даже в сложных условиях рудничных аварий, а также совершенствование конструкций и организации снабжения рабочих самоспасателями.
Оснащение выработок шахты пунктами коллективного спасения персонала и пунктами переключения в резервные самоспасатели должно осуществляться исходя из следующих критериев:
- при необходимости одного переключения в резервный самоспасатель по маршруту выхода из шахты на маршруте размещается пункт переключения в самоспасатели;
- при необходимости двух и более переключений на маршруте дополнительно оборудуется пункт коллективного спасения персонала;
- размещение в местах концентрации горных работ и, соответственно, на путях выхода основной массы работников при аварии;
- размещение в местах возможного нарушения вентиляцион
научно-технический журнал № 2-2015
ВЕСТНИК
Г II
Г» СП
■ и
ПКСП 1.
!
Рисунок 1 - Варианты размещения подземного модуля ПКСП
ного режима и вероятного загазирования выработок при масштабных взрывах;
- размещение на путях следования из отдалённых рабочих мест, по которым невозможен выход на поверхность за время защитного действия самоспасателя при масштабных взрывах (загазировании всех выработкок шахты);
- размещение в месте, позволяющих минимизировать воздействие на них ударной воздушной волны при взрыве в местах его наиболее вероятного возникновения.
К приоритетным местам размещения ПКСП необходимо отнести имеющиеся сбойки между горными выработками или специально пройденные для этой цели выработки.Для условий шахт Кузбасса применительно три варианта размещения ПКСП в горных выработках, представленных на рисунке 1.
Несмотря на большой объем строительных работ наиболее предпочтителен I вариант размещения ПКСП в специально пройденной горной выработке. В этом случае в условиях ЧС обеспечиваются более комфортные условия пребывания персонала и вероятность разрушения пункта сведена к минимуму. По стоимости и продолжительности возведения наименее затратен II вариант, так как пункт размещается в сбойке между двумя выработками. Третий вариант требует возведение более протяжённой взрывоустойчивой перемычки, что приведет к дополнительным затратам.
Пункт коллективного спасения персонала должен обеспечивать:
- защиту горнорабочих от вредных газов, образующихся при пожарах и взрывах;
- защиту от воздействия высокой температуры;
- защиту от возможных повторных взрывов;
- снабжение воздухом пригодным для дыхания без применения индивидуальных средств защиты;
- возможность постоянной связи с диспетчером шахты;
- приемлемые санитарно-гигиенические условия обитания;
- жизнеобеспечение на период не менее 24 часов (определяется исходя из технических решений, принятых при выполнении проектной документации на оснащение горных выработок шахты ПКСП).
Выработки, оборудованные под пункты коллективного спасения персонала, не должны подвергаться затоплению шахтными и поверхностными водами, а также загазированию вредными газами в течение установленного срока использования этих выработок.
Пропуск укрываемых в убежище в условиях загрязнённой атмосферы предусматривается со стороны исходящей из убежища струи воздуха (при нормальном режиме проветривания). Оборудованный с указанной стороны вход (выход) обеспечивается двойным шлюзованием, состоящим из последовательно расположенных тамбура-шлюза и шлюзовой камеры представленных на рисунке 2. Вход
Рисунок 2 - Вариант системы организации входа в ПКСП
в тамбур-шлюз, а также выход в шлюзовую камеру должен состоять из взрывоустойчивой перемычки с защитно-герметичными дверями. Вход в камеру спасения оборудуется перемычкой с герметичной дверью. Взрывоустойчивые перемычки возводятся из материалов предназначенных для возведения взрывоустойчивых перемычек.
Величину площади ПКСП следует принимать исходя из условия размещения максимального количества персонала (пересменок); количества емкостей для хранения запасов питьевой воды; склада продовольствия; оборудования санитарных узлов; медицинских пунктов (санитарных постов); противопожарного инвентаря; средств индивидуальной защиты; мест для сидения и лежания персонала, а также площади для размещения пункта управления объекта и вентиляционного оборудования на поверхности.
Согласно СНиП 2.01.54-84 [2] минимальные размеры выработок, используемых для размещения пунктов коллективного спасения персонала, должны быть по высоте 1,8 м и ширине 2 м, максимальный угол наклона выработки не должен превышать 18°.
Минимальные размеры выработки для размещения укрываемых должны соответствовать трем условиям:
- минимальная площадь пола - не менее 0,6 м2 на одного человека;
- минимальная площадь внутренней поверхности выработки по тепловому фактору - не менее 2,5 м2 на одного человека;
- минимальный объем выработки по газовому фактору - не менее 5 м3 на одного человека.
Пункт коллективного спасения должен быть оборудован местами для сидения и лежания из расчета 75 и 25 % соответственно от общего числа укрываемых в пункте ПКСП. Санитарные узлы следует проектировать из расчета одно очко на 75 человек и один умывальник на 200 человек, но не менее одного. Размещение санитарных узлов следует предусматривать со стороны исходящей из ПКСП струи воздуха (по решению технического руководителя предприятия).
Исходя из требований п. 28 «Правил безопасности в угольных шахтах» ПКСП должны быть обеспечены обособленным или автономным проветриванием.
Могут быть рассмотрены четыре возможных варианта проветривания ПКСП:
- обеспечение укрываемых сжатым воздухом;
- обеспечение убежища системами регенерации воздуха;
- проветривание фильтро-вентиляционными установками воздухом, забираемым из выработок шахты;
- проветривание через скважину, пробуренную с поверхности.
При проветривании сжатым воздухом требуется его предварительная очистка от масляных включений и конденсата с помощью специального водомаслоотделителя, устанавливаемого на выпускном клапане пневмопровода. Для исключения повреждений пневмопровода от разрушений ударной волной
9
необходима укладка его в приямки. Для обеспечения равномерного его распределения необходимо использовать рассекатели в виде перфорированной трубы, прокладываемой по полу ПКСП. Для снижения уровня шума, создаваемого сжатым воздухом при выходе его из трубопровода, необходимо устанавливать ресивер или другое шумопоглощающее устройство.
Воздухообеспечение ПКСП в режиме чистой вентиляции с помощью регенерирующих установок производится с использованием регенеративных патронов, содержащих химические поглотители, очищающие воздух в следующем порядке: сжатый кислород подается в эжектор и извлекает предварительно очищенный воздух, обогащая его кислородом, делая пригодным для дыхания. При этом должна быть обеспечена равномерность распределения обогащенного кислородом воздуха по всему ПКСП. В этом случае запас сжатого кислорода в балонах должен обеспечивать подачу его в необходимом объеме. Этот вариант обеспечивает полную автономность системы вентиляции, однако требует монтаж установки регенерации, включая невзрывозащищённое электрооборудование, выделяющее свободный кислород, в горных выработках. Такое оборудование будет представлять повышенную взрыво и пожароопасность для шахты, так же регенерация воздуха в устройстве сопровождается повышением его температуры, поэтому перед подачей его в отсеки необходимо охлаждение с помощью воздухоохладителя.
При проветривании ПКСП при помощи фильтро-вентиляционных установок используется шахтный воздух, который засасывается вентилятором и перед подачей его в ПКСП очищается от вредных примесей прохождением через многослойные фильтры. Недостатком данного способа проветривания является его непригодность в случаях, когда концентрация кислорода в рудничном воздухе значительно падает.
При проветривании ПКСП через скважину, пробуренную с поверхности, подача воздуха осуществляется за счет вентилятора (1 рабочий и 1 резервный), установленного в поверхностном модульном здании. Для обеспечения равномерного распределения необходимо использовать рассекатели в виде перфорированной трубы прокладываемой по полу ПКСП. Так же скважина будет являться независимым гарантированным источником подачи воздуха с поверхности, что обеспечит неограниченное время для спасения горноспасателями и ожидания персонала, а при необходимости и соответствующем диаметре скважины возможность эвакуации через нее на поверхность.
Таким образом, наиболее оптимальным способом воздухоснабжения ПКСП из выше описанных, является проветривание ПКСП через скважину, пробуренную с поверхности.
Рисунок 3 - Схема проветривания ПКСП через скважину, пробуренную с поверхности
Ниже на рисунке 3 представлена схема проветривания ПКСП через скважину, пробуренную с поверхности.
Так же в ПКСП должен обеспечиваться сброс избыточного давления из воздуха, способствующий вытеснению загрязненного воздуха в течение всего времени эксплуатации, в том числе и при периодическом заполнении ее людьми. Для выполнения этого условия применяются клапаны избыточного давления, предназначенные для автоматического поддержания постоянного избыточного давления в смежных помещениях и для обеспечения перетекания воздуха из одного помещения в другое только в одном направлении.
При эксплуатации ПКСП производственный автоматический газовый контроль (АГК) за содержанием метана, вредных газов, кислорода, температуры должен осуществляться при помощи датчиков контроля непрерывного действия, входящих в состав автоматизированной системы аэрогазового контроля шахты, которая в свою очередь является составной частью многофункциональной системы безопасности (МФСБ). Данная система должна обеспечивать непрерывное функционирование технических средств контроля содержания вредных газов, кислорода, температуры и расхода воздуха, а также систем жизнеобеспечения ПКСП при возникновении чрезвычайной ситуации (в случае выхода из строя подземной инфраструктуры МФСБ).
Использование в целях аэрогазового контроля и автоматической газовой защиты системы многофункционального измерительного контроля, связи, передачи информации и управления оборудованием необходимо:
для измерения и автоматического контроля параметров рудничной атмосферы;
контроля и управления установками и оборудованием с целью обеспечения безопасности работ в угольных шахтах;
анализа, обработки, хранения, передачи информации и обмена информацией с автоматизированными рабочими местами.
Система управления и контроля средств жизнеобеспечения пункта коллективного спасения персонала (ПКСП) должна обеспечивать:
- непрерывную подачу необходимого для проветривания ПКСП количества воздуха;
- температуру подаваемого в ПКСП воздуха не менее +2 °С;
Рисунок 4 - Блок-схема системы управления средствами жизнеобеспечения ПКСП
11
- непрерывный мониторинг концентрации вредных для дыхания газов.
Система управления и контроля средств жизнеобеспечения ПКСП должна быть включена в общую многофункциональную систему безопасности шахты и соответствовать требованиям в области промышленной безопасности и технического регулирования, обеспечения единства средств измерений и стандартов на взрывозащищенное электрооборудование, автоматизированные системы управления, информационные технологии, измерительные системы и газоаналитическое оборудование.
Система автоматического запуска средств жизнеобеспечения ПКСП в шахте должна состоять из электронных, электромеханических средств управления и прочих исполнительных механизмов и средств наблюдения за их состоянием.
Средства системы жизнеобеспечения пункта коллективного спасения персонала должны размещаться в поверхностном здании ПКСП и включать в себя:
- систему управления автоматическим запуском средств жизнеобеспечения;
- вентиляторные установки для подачи воздуха;
- систему электропитания;
- систему аварийного электропитания;
- систему диагностики и контроля;
- систему связи и управления.
Общая блок-схема системы управления средствами жизнеобеспечения ПКСП представлена на рисунке 4. В состав системы управления ПКСП входят системы визуализации, контроля и управления средствами жизнеобеспечения ПКСП, которые в свою очередь доступны диспетчеру шахты, обслуживающему персоналу шахты непосредственно в самом ПКСП и его поверхностном модульном здании. Система визуализации процессов происходящих в ПКСП должна отображать текущее состояние объекта и параметры текущих настроек оборудования.
Управление ПКСП должно осуществляться либо через отдельную панель управления, либо непосредственно через дисплей визуализации, оснащённый активной панелью срабатывающей от прикосновения оператора, которую также можно считать панелью управления. С панели управления можно производить включения или отключения средств жизнеобеспечения ПКСП или же изменять параметры средств, предварительно переведя систему запуска средств жизнеобеспечения ПКСП в ручное управление.
Рекомендуемая блок-схема автоматического запуска системы жизнеобеспечения пункта коллективного спасения персонала представлена на рисунке 5.
Рисунок 5 - Блок-схема автоматического запуска системы жизнеобеспечения ПКСП
Рис. 6. Поверхностный модуль ПКСП
Управление системой запуска средств жизнеобеспечения ПКСП должно производиться автоматически или вручную и может осуществляться:
- с пульта управления в поверхностном здании ПКСП;
- с пульта управления горного диспетчера шахты по проводному или беспроводному каналам
связи.
В состав системы диагностики и контроля входят:
- система сигнализации и видеонаблюдения;
- система аэрогазового контроля, включающая в себя датчики газоанализаторов и температуры;
- система позиционирования, включающая в себя датчики позиционирования персонала. Система сигнализации и видеонаблюдения предназначена для охраны объекта от расхищения и вандализма, а также для наблюдения за процессом работы в ходе аварийной ситуации. Система оборудована бесконтактными охранными датчиками и видеонаблюдением. К видеонаблюдению подключена система распознавания движения, которая в свою очередь точно определяет присутствие че-
Поместное
В я * \ Бш 5а Ю-20
о "-г / / ______ ^ шшш ^ — - , . Ч \ — - 1Д % Лава 5а-1С-20 Кш
мнмн I1 Ж Вш 53-10-22
ПКСП
Рисунок 7 - Пример размещения и планировки подземного модуля ПКСП
13
Рисунок 8 - Схема размещения оборудования и инвентаря подземного модуля ПКСП
ловека на объекте.
Информация о присутствии на объекте поступает на терминал диспетчера шахты и выводится в виде сигнала.
Размещение оборудования предназначенного для поддержания жизнедеятельности персонала, находящегося в пункте коллективного спасения персонала на поверхности, предусматривает наличие модульного здания (возможно, контейнерного типа, полной заводской готовности), представленного на рисунке 6.
Ниже на рисунках 7 и 8 представлены схемы размещения оборудования и инвентаря для поддержания жизнедеятельности персонала в режиме ожидания прихода горноспасателей и режиме переключения в самоспасатели для дальнейшего движения к запасным выходам согласно плану ликвидации аварии.
Таким образом, сформулированные требования и концепция развития в угольных шахтах пунктов коллективного спасения персонала позволит существенно повысить уровень безопасности горняков в аварийных ситуациях.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых» (утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 11 декабря 2013 г. N 599)
2. СНиП 2.01.54-84. «Защитные сооружения гражданской обороны в подземных горных выработках»
THE CONCEPT OF CREATION OF POINTS OF COLLECTIVE RESCUE PERSONNEL IN CASE OF EMERGENCY
Cherepanov A.A., Eruslanov A.P., Yarosh A.S., Trubitsyn A.A., Kuznetsov D.A., Sergeev O.A., Musinov S.N.
The article presents the concept of the organization of points of collective rescue of personnel apprehended emergency situation in underground mining of coal mines. The basic requirements of accommodation options and solutions to the problem of life support conditions in PKSP.
Keywords; POINT OF COLLECTIVE RESCUE OF PERSONNEL MANAGEMENT SYSTEMS LIFE SUPPORT, VENTILATION, SURFACE UNIT, UNDERGROUND UNIT.
Черепов Андрей Александрович info@evraz.com
Ерусланов Александр Петрович profnvgso@vgsch.ru
Ярош Алексей Сергеевич rosniigdbuh@mail.ru
Трубицын Аанатолий Александрович atrubitsyn@rambler.ru
Кузнецов Денис Александрович Kuznetsov.d.82@mail.ru
Сергеев Олег Аркадьевич soleg42mail.ru
Мусинов Станислав Николаевич niigpkem@mail.ru
