CC BY
26
В.А. Садчиков
канд. техн. наук, начальник лаборатории ДГП «КазНИИБГП»
УДК 622.001.5
О КАРАГАНДИНСКОМ ОТДЕЛЕНИИ ВОСТНИИ
Рассказано об истории создания и становлении Карагандинского отделения ВостНИИ и о научно-исследовательской работе, проводимой КО ВостНИИ, а ныне Казахским государственным научно-исследовательским институтом по безопасности работ в горной промышленности (ДГП «КазНИИБГП»).
Ключевые слова: КАРАГАНДИНСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ВостНИИ, КАРАГАНДИНСКИЙ УГОЛЬНЫЙ БАССЕЙН, БЕЗОПАСНЫЕ УСЛОВИЯ ТРУДА ШАХТЕРОВ, НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕ-СКИЕ ДОСТИЖЕНИЯ
Карагандинское отделение ВостНИИ было создано в январе 1968 г на базе четырех отделов управления газовыделением на угольных шахтах (начальник Преображенская Е.И.); борьбы с подземными пожарами (начальник Крикунов Т.Н.); борьбы с пылью на шахтах и разрезах (начальник Рыжих Л.И.); ведения взрывных работ и травматизма (начальник Яценко И.С.). Первым руководителем КО ВостНИИ с 1968 по 1974 гг. был Гельфанд Ф.М. Затем эту должность занимал с 1975 по 1984 гг. Шередекин Д.М., а с 1984 по
1992 гг. - Абдрахманов Б.А. На базе Карагандинского отделения ВостНИИ в 1992 г был создан Казахский государственный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (КазНИИБГП).
Численность отделения в различные периоды колебалась от 130 до 150 сотрудников.
Карагандинское отделение обслуживало угольные шахты и разрезы Карагандинского бассейна, Средней Азии, а также Челябинский угольного бассейн.
Самым крупным по численности был отдел по управлению газовыделением на угольных шахтах (70 чел.). В состав этого отдела входило четыре лаборатории вентиляции шахт (заведующий Устинов А.М.), прогноза газообильности шахт (заведующий Ермеков М.А.), борьбы с внезапными выбросами угля и газа (заведующий Фоминых Е.И.) и дегазации шахт (заведующий Левин М.М., а затем Садчиков В.А.). Лабораторией вентиляции решались задачи по управлению газовыделением с помощью воздуха, подаваемого в шахты для проветри-
вания. Этой же лабораторией выполнялись депрессионные съемки шахт, которые послужили основой для автоматизированного расчета расхода воздуха по сети горных выработок.
Метод автоматизированного расчета расхода воздуха в настоящее время находит самое широкое применение на угольных шахтах Карагандинского бассейна и дренажных шахтах Экибастузского месторождения.
Этой лабораторией разработано «Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт», являющееся в настоящее время нормативным документом по проектированию и эксплуатации вентиляции на шахтах городов Караганды и Экибастуза. Руководителями этой лаборатории в разные годы были кандидаты технических наук Калиев С.Г и Вольский В.К.
Как известно, большое значение в деле обеспечения безопасных условий труда шахтеров имеет достоверный прогноз ожидаемого газовыделения в очистные и подготовительные выработки шахт. Основой такого прогноза является
природная газоносность угольных пластов. Лабораторией прогноза в этом направлении выполнен большой объем шахтных и лабораторных исследований, на основе которых разработан «Классификатор метаноносности угольных пластов Карагандинского бассейна», который постоянно пополняется. Под руководством заведующего этой лабораторией, кандидата технических наук Кизрякова А.Д. выполнен ряд научно-исследовательских тем по проветриванию подготовительных выработок с использованием прерывателей воздушных потоков, применение которых обеспечивало размыв слоевых скоплений метана в подкровельных зонах подготовительных выработок. Значительная часть пластов Карагандинского бассейна относится к категории выбросоопасных по углю и газу. Для решения этой проблемы лабораторией борьбы с внезапными выбросами угля и газа разработан прогноз выбросоо-пасности угольных пластов, параметры опережающей разработки защитных пластов, региональные способы предотвращения внезапных выбросов, способы предотвращения внезапных выбросов при вскрытии угольных пластов, локальные способы борьбы с выбросами, а также мероприятия по обеспечению безопасности работающих. Все эти меры до настоящего времени применяются на практике в Карагандинском бассейне. Как известно, шахты Карагандинского угольного бассейна являются одними из самых газообильных в мире и самых высокопроизводительных среди стран СНГ Высокие нагрузки на очистные забои, достигающие 6-8 тыс. тонн в сутки из одной лавы, стали возможны благодаря высокой (70-80%) эффективности применяемых способов дегазации, многие из которых
были разработаны Карагандинским отделением ВостНИИ.
В шахтах бассейна широкое применение нашли предварительная и передовая дегазация разрабатываемого угольного массива с помощью пластовых скважин. Характерной особенностью газообильности шахт Карагандинского бассейна является сложность газового баланса участков, то есть поступление газа из нескольких источников метановыделения. Поэтому наряду с освоением предварительной дегазации разрабатываемого пласта в бассейне проводились испытания способов дегазации подрабатываемых пластов-спутников и выработанного пространства, а также впервые в мировой практике была доказана возможность осуществления дегазации сближенных пластов-спутников скважинами, пробуренными с поверхности. Благодаря высокой эффективности, этот способ и в настоящее время широко используется в Карагандинском бассейне, несмотря на то, что глубина скважин достигает 600-700 м. По опыту Карагандинского бассейна этот способ дегазации сейчас применяется в Донбассе и на шах-
тах Кузнецкого и Челябинского бассейнов.
В результате исследований и накопленного опыта установлено, что чем глубже залегают угольные пласты, тем большее количество газа содержится в них, но вместе с тем снижается их газопроницаемость и, естественно, уменьшается объем метана, выделяющегося из дегазационных скважин. В связи с этим возникает необходимость искусственного воздействия на угольные пласты с целью интенсификации их газоотдачи. В этом направлении выполнен большой цикл исследований по воздействию на угольные пласты через скважины, пробуренные из горных выработок. К ним следует отнести такие способы, как гидроразрыв пласта, солянокис-лотная обработка, торпедирование скважин, гидроимпульсная обработка, поинтервальный гидроразрыв и др.
Применение этих способов активного воздействия на угольный пласт позволяет в 2-3 раза, а в некоторых случаях в 4-5 раз повысить продуктивность дегазационных скважин. Заметным научным и практическим достижением в области борьбы с метаном явилась разработка ком-
плексных способов искусственной дегазации угольных шахт, позволяющих достичь снижения газообильности действующих очистных забоев на 70-80 %. За создание и широкое внедрение этих способов сотрудникам Карагандинского отделения ВостНИИ Преображенской Е.И. и Садчикову В.А. присвоены звания лауреатов премии Совета Министров СССР
Наряду с вопросами борьбы с метаном лабораторией дегазации решались вопросы по утилизации метана путем его сжигания в котельных установках шахт. И до настоящего времени он используется на действующих шахтах им. Костенко, «Шахтинская», «Абайская»,
«Саранская», им. В.И. Ленина с общим объемом сжигания 20-25 млн м3 в год.
В настоящее время Карагандинский бассейн по многим показателям борьбы с метаном значительно опережает другие угольные бассейны, а созданная здесь школа по дегазации угольных шахт - одна из самых сильных среди стран СНГ. Лабораторию борьбы с пылью в КО ВостНИИ возглавляли кандидат технических наук Журавлев
B.П., затем Рыжих Л.И. Ведущими научными сотрудниками были Поелуев А.П., братья Юрий и Борис Лихаревы, Лоренц А.Х., Вьюгов А.И., Муравьева Л.И. и др. За время существования лаборатории были проведены и внедрены в производство следующие научно-исследовательские работы:
• разработка оборудования для пневмогидроорошения (ПГО) для очистных (2К-52, КШ-1КТ и др.) и проходческих (ГПК) комбайнов. Изготовители - ОЭЗ КНИУИ, завод РГШО и Копейский машзавод им.
C.М. Кирова;
• оборудование для ПГО очистных комбайнов с автоматическим регулированием параметров. При
отсутствии сжатого воздуха система может работать на воде. Разработчики КО ВостНИИ и ИГД им. А.А. Скочинского. Изготовители - ОЭЗ КНИУИ и ПНИУИ;
• электросверло с муфтой для промывки шпуров;
• устройство для образования водо-воздушной смеси, предназначенное для образования водных аэрозолей и их подачи в забой при бурении перфораторами (КО ВостНИИ, завод РГШО);
• форсунки водовоздушные одно-факельные и двухфакельные типа ВВК, предназначенные для борьбы с пылью пневмогидроорошением на комбайнах, в закрытых и открытых источниках пылеобразова-ния (1 ВВК-3, 1 ВВК-12, 1 ВВК-21). Изготовитель - ОЭЗ КНИУИ;
• смеситель эжекторный ЭС-4 для образования водовоздушной смеси и смесители многосекционные СР-1 и СР-2, предназначенные для образования и распределения водовоз-душной смеси по системе ПГО забойных машин;
• оборудование для безнасосной системы ПГО, предназначенное для обеспечения системы пневмо-гидроорошения комбайна водой от водопроводного става. При этом подача воды осуществляется только во время работы комбайна.
Работа по борьбе с пылью выполнялась по линии международного (с Францией) научно-технического сотрудничества (создание системы гидроорошения для механизированных экспериментальных комплексов КМ-81 В на шахте им. В.И. Ленина и КМВ-130 на шахте «Казахстанская» с выпуском угля подкровельной толщи при отработке мощных (5-8 м) пологих пластов).
Производится совершенствование существующих способов локализации взрывов угольной пыли и
создание новых на основе использования полиэтиленовых и полипропиленовых материалов, предназначенных для различных видов шахтной крепи.
Ежегодно институтом КазНИИБГП рассматриваются и согласовываются работы по борьбе с пылью на шахтах УД АО «Арселор Миттал Темиртау».
Основополагающим нормативным документом в области борьбы с пылью на шахтах Карагандинского бассейна является «Руководство по борьбе с пылью и пылевзрывоза-щите на угольных шахтах», разработанное институтом КазНИИБГП в 2001 г.
Лаборатория предупреждения эндогенных пожаров (заведующий лабораторией, кандидат технических наук Александров В.А.) первоначально состояла из двух секторов и группы химико-аналитических исследований и насчитывала всего 18 человек.
Один сектор занимался исследованиями процессов самонагревания и самовозгорания угля в условиях, близко приближенных к натурным (тепловая камера в шахте), а также в целиках и выработанных пространствах действующих очистных забоев.
В результате был разработан способ обнаружения эндогенных пожаров на ранней стадии. В основу данного способа был положен температурно-газовый контроль за начальными признаками самонагревания угля. Указанный способ получил самое широкое признание, им пользовались не только на шахтах Караганды, но и в Кузбассе, Средней Азии, Грузии, на Сахалине и в Приморье. А опытно-экспериментальный завод ВостНИИ наладил широкое изготовление приборов для замера температуры и монтаж терморезисторов КМТ-4 (термодатчиков), которые устанав-
ливались на потенциально пожароопасных участках в шахтах. Второй сектор занимался вопросами пожаробезопасной отработки выемочных участков мощных пластов угля, склонного к самовозгоранию, с применением бесцеликовых технологических схем выемки. Кардинальным направлением, позволяющим увеличить нагрузку на очистной забой в условиях высокой газоносности угольных пластов Карагандинского бассейна, стал переход на технологию выемки с прямоточным проветриванием и подсвежением исходящей из лавы струи воздуха. При такой технологии одна из выработок поддерживается на границе с выработанным пространством и опасность самовозгорания угля резко возрастает. Сектором был разработан целый комплекс мероприятий, благодаря которым были применены новые способы изоляции, методы обработки обрушенных пачек угля анти-пирогенами и система контроля за начальными признаками самонагревания потерь угля. Благодаря этому, технологические схемы выемки с прямоточным проветриванием были широко внедрены при отработке пожароопасных пластов на шахтах Карагандинского бассейна. Группа химико-аналитических исследований занималась изучением и паспортизацией угольных пла-
стов Карагандинского бассейна и Средней Азии по склонности углей к самовозгоранию, разработкой и внедрением новых композиционных материалов и средств, позволяющих значительно сократить утечки воздуха через изолирующие сооружения. Большая работа была проведена по испытанию и внедрению различных типов химреагентов для снижения химической активности угля к самовозгоранию и переводу его из категории склонных в категорию малосклонных или несклонных. Были также испытаны и внедрены в шахтах различные изолирующие покрытия, позволяющие переводить легкосгораемые материалы в категорию трудносгораемых. За рассматриваемый период времени сотрудниками лаборатории было опубликовано свыше 200 научных статей и 3 монографии, получено 32 авторских свидетельства на изобретения, разработано более 30 нормативных документов. Из стен лаборатории вышло 12 кандидатов технических наук и два доктора. За достижения в области профилактики эндогенных пожаров многие сотрудники награждены медалями ВДНХ СССР, а несколько сотрудников - знаками «Шахтерская слава» трех степеней.
За 25 лет учеными КО ВостНИИ опубликовано более 1000 научных статей и докладов, получено более
200 авторских свидетельств, защищено 3 докторских и 37 кандидатских диссертаций. В настоящее время институт ДГП «КазНИИБГП» продолжает работать над решением проблемных вопросов: борьбы с вредными и опасными газами природного и техногенного происхождения; борьбы с пылью и подземными пожарами; применения ВВ на горнорудных предприятиях; экспертизы проектов и горнотехнического оборудования и другими актуальными проблемами, направленными на повышение промышленной безопасности горного производства Республики Казахстан.
На сегодняшний день институт под руководством доктора технических наук, профессора Хамимолда Б.Ж. тесно сотрудничает с угольными предприятиями и научными организациями России.
В стенах института продолжают успешно работать бывшие сотрудники КО ВостНИИ - Яценко И.С., Александров В.А., Тимофеева Т. Б., Таушкин Г.Т., Радченко Л.А., Арик РФ., Садчиков В.А. Коллектив института КазНИИБГП признателен им за неоценимый вклад, который они внесли и продолжают вносить во благо безопасности горняков шахт, разрезов и рудников Республики Казахстан и Российской Федерации.
ABOUT KARAGANDA DEPARTMENT OF VOSTNII Садчиков
V.A. Sadchikov Виктор Александрович
The story of creation and development of Karaganda department of e-mail: [email protected]
VostNII is narrated, scientific-research work done by KO «VostNII», now
«Kazakh state scientific-research institute for safety in coal industry»
(KazNIIBGP).
Key words: KARAGANDA DEPARTMENT OF VOSTNII, KARAGANDA
COAL BASIN, MINERS' SAFE WORKING CONDITIONS, SCIENTIFIC
AND PRACTICAL ACHIEVEMENTS
