CC BY
70
УДК 622.822.22 © Ю.М. Филатов, В.Г. Игишев, П.А. Шлапаков, С.Н. Ширяев, Е.А. Шлапаков, 2018
О новой нормативной базе проблем борьбы с эндогенными пожарами в шахтах
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-2-67-70
В статье приведены данные о возникновении эндогенных пожаров в шахтах Кузбасса. Рассмотрены введенные в действие в 2012-2016 гг. документы, составляющие нормативную базу защиты шахт от эндогенных пожаров на этапах их проектирования, строительства, отработки и ликвидации. По результатам рассмотрения сделан вывод о соответствии новой нормативной базы современным достижениям науки и практики и возможности снижения эндогенной пожаро-опасности шахт при ее реализации. Предложены меры по совершенствованию эндогенной пожаробезопасности шахт путем гармонизации использованных терминов и определений основных понятий и обновления устаревших в настоящее время актов рекомендательного характера (руководств, методик, технологических схем и др.). Ключевые слова: подземная добыча угля, эндогенная пожароопасность, промышленная безопасность, федеральные нормы и правила, самовозгорание угля, нормативная база, неразрушающий контроль, взрывоустой-чивая перемычка.
ш
Y1
ФИЛАТОВ Юрий Михайлович
Канд. техн. наук, генеральный директор АО «НЦ ВостНИИ», 650002, г. Кемерово, Россия, тел.: +7 (3842) 64-30-99, e-mail: main@nc-vostnii.ru
ИГИШЕВ Виктор Григорьевич
Доктор техн. наук, профессор, научный консультант АО «НЦ ВостНИИ», 650002, г. Кемерово, Россия, тел.: +7 (3842) 64-30-99, e-mail: main@nc-vostnii.ru
ВВЕДЕНИЕ
В условиях рыночной экономики естественной задачей является обеспечение рентабельности шахт. Большим потенциальным резервом в решении данной задачи является снижение аварийности с одновременным повышением нагрузки на очистные забои и концентрацией горных работ.
В связи с этим борьба с эндогенными пожарами в шахтах приобрела особую значимость. Как показывает опыт Кузбасса, при больших суточных нагрузках обострились традиционно разнонаправленные меры профилактики самовозгорания угля и преодоления «газового барьера». Эндогенные пожары стали возникать при скоростях под-вигания 190 м/мес. и отсутствии потерь на пластах, ранее не отнесенных к склонным к самовозгоранию. Примером является самовозгорание угольной пыли у газоотсасыва-ющей скважины на пласте Толмачевском (шахта «Полыса-евская», 2011 г.). Ее общая масса, вынесенная в выработанное пространство, превысила 11 т.
НОВАЯ НОРМАТИВНАЯ БАЗА
Задача повышения рентабельности подземной добычи угля в годы реструктуризации в Кузбассе решалась ликвидацией наиболее аварийных шахт. Иллюстрацией этому могут служить данные о возникновении эндогенных пожаров, приведенные в таблице.
Статистика свидетельствует о том, что влияние фактора реструктуризации отрасли на снижение числа эндо-
ШЛАПАКОВ Павел Александрович
Заведующий лабораторией профилактики эндогенных пожаров АО «НЦ ВостНИИ», 650002, г. Кемерово, Россия, тел.: +7 (950) 579-59-96, e-mail: shlapak1978@mail.ru
ШИРЯЕВ Сергей Николаевич
Технический директор ООО «Управляющая компания «ЕВРАЗ Междуреченск», 654080, г. Междуреченск, Россия, тел.: +7 (960) 931-37-95, e-mail: Sn_shir@mail.ru
ШЛАПАКОВ Евгений Александрович
Научный сотрудник лаборатории профилактики эндогенных пожаров АО «НЦ ВостНИИ», 650002, г. Кемерово, Россия, тел.: +7 (923) 510-37-21
Динамика эндогенных пожаров в шахтах Кузбасса, 1992-2016 гг.
Год Число пожаров Всего пожаров
1992 29
1993 16
1994 17 94
1995 13
1996 19
1997 8
1998 12
1999 7 36
2000 3
2001 6
2002 2
2003 6
2004 8 21
2005 2
2006 3
2007 3
2008 2
2009 2 15
2010 4
2011 4
2012 7
2013 5
2014 1 14
2015 1
2016 -
генных пожаров к 2001 г. было практически исчерпано. Дальнейшее снижение числа пожаров обеспечили существовавшие в те годы нормативная база, научное обеспечение, техническая оснащенность и производственная дисциплина. Вместе с тем, достигнутый к 2006 г. уровень снижения эндогенной пожароопасности не удовлетворял запросов производства. В 2012 г., например, из-за самовозгорания угля были изолированы два комплексно-механизированных забоя с суммарной производительностью 9800 т/сут. При этом один забой проветривался по комбинированной схеме (шахта «Заречная»), второй - по прямоточной (ш/у «Анжерское»).
Стала очевидной необходимость анализа основных положений защиты шахт от самовозгорания угля, и ее совершенствования с учетом негативного влияния факторов, сопутствующих работе высокопроизводительных забоев (увеличение количества воздуха, газоуправление через выработанное пространство, вынос пыли в отработанную часть пласта и другое). Прежде всего это коснулось нормативной базы, переработка которой выполнена в 2012-2016 гг.
В «Положении об аэрогазовом контроле в угольных шахтах» [1], изданном в 2012 г., регламентированы: контроль параметров рудничной атмосферы в целях обнаружения подземных пожаров, методика расчета воздуха и выделяемого оксида углерода и методика определения индикаторных газов.
В 2012 г. также вступила в действие «Инструкция по применению схем проветривания выемочных участков шахт с изолированным отводом метана из выработанного пространства с помощью газоотсасывающих установок» [2]. В ней впервые законодательно регламентировано проведение газоотводящих сбоек и скважин на расстоянии, равном 2/3 планируемого подвигания линии очистного забоя за инкубационный период самовозгорания угля.
Данное требование обусловлено необходимостью снижения длительности отработки активно проветриваемой зоны в выработанном пространстве. Это позволяет минимизировать время поступления кислорода к разрыхленным массам угля, образующимся вследствие отжима краевых частей оконтуривающих лавы угольных целиков. Создается возможность предотвращения перерастания низкотемпературного окисления угля в стадию самонагревания ввиду недостаточности кислорода.
С 2013 г. задействована «Инструкция по определению инкубационного периода самовозгорания угля» [3]. Использование данного нормативного документа позволило установить единый порядок определения склонности угля к самовозгоранию на всей территории России и исключить применение нелегитимных методик.
В 2016 г. в нее были внесены изменения в части катего-рирования угля по склонности к самовозгоранию. В действующей редакции исключено понятие «уголь, весьма склонный к самовозгоранию». Внесение этого изменения обусловлено необходимостью исключения разночтений действующих федеральных норм и правил при выборе средств и способов профилактики самовозгорания, применяемых на угольных предприятиях, разрабатывающих пласты угля, склонного к самовозгоранию. Фактически средства и способы профилактики самовозгорания угля для «склонных» и «весьма склонных» углей не имеют принципиальных различий.
С 2015 г. действует «Инструкция по изоляции неиспользуемых горных выработок и выработанных пространств в угольных шахтах» [4]. Необходимость разработки данного нормативного документа была продиктована тем, что существовавшее с 1977 г. «Руководство по изоляции отработанных участков, временно остановленных и неиспользуемых горных выработок в шахтах» уже не соответствовало произошедшим изменениям геологических условий и технологии горных работ. Кроме того, оно не имело законодательного статуса. В таких условиях органам Госгор-технадзора не представлялось возможным осуществлять объективный контроль качества и своевременности изоляции, что снижало эффективность профилактики эндогенных пожаров.
Одним из основных требований инструкции [4] предусматривается изоляция горных выработок на пластах угля, склонного к самовозгоранию, взрывоустойчивыми перемычками. Это обусловлено необходимостью взрывоза-щиты действующих горных выработок в случае возникновения эндогенного пожара в выработанном пространстве и возможности последующего взрыва метановоздуш-ной смеси.
Также данной инструкцией предусмотрен неразруша-ющий контроль прочностных параметров взрывоустой-чивых перемычек. Необходимость неразрушающего кон-
троля вызвана тем, что материалы, применяемые при возведении взрывоустойчивых перемычек, требуют неукоснительного соблюдения технологии. Так, при изменении температуры используемой воды или соотношения количества смеси с водой возможно значительное ухудшение взрывозащитных свойств возводимой перемычки. На практике обнаруживались перемычки, не набравшие расчетной прочности в установленный период.
К сожалению, в настоящее время методика неразруша-ющего контроля взрывоустойчивых перемычек так и не создана, в то время как в строительстве используются приборы для контроля качества бетонных изделий. Данные приборы после приведения их во взрывобезопасное исполнение и получения всех необходимых разрешительных документов в полной мере позволили бы решить указанную проблему. Заводы-изготовители данных приборов готовы приступить к выпуску и сертификации при условии заказа значительных партий. Для этого необходимо решить вопрос финансирования.
В новые «Правила безопасности в угольных шахтах» [5], изданные в 2015 г., внесены изменения в части вскрытия и подготовки склонных к самовозгоранию угольных пластов. Существовавший ранее запрет на вскрытие последних пластовыми выработками вступал в противоречие с наличием значительного количества шахт, где данное требование выполнено не было. К тому же за последние 15 лет в Кузбассе зафиксировано только два случая самовозгорания угля во вскрывающих выработках. При этом в ходе расследования данных аварий было установлено, что пожары возникли из-за отступлений от проектных решений и невыполнения мер по предупреждению самовозгорания угля.
Издание в 2016 г. «Инструкции по предупреждению эндогенных пожаров и безопасному ведению горных работ на склонных к самовозгоранию пластах угля» [6] завершило формирование новой нормативной базы. С учетом требований, зафиксированных в этой инструкции, было скорректировано деление пластов по склонности к самовозгоранию на две категории (склонные, несклонные) и разрешено пластовое вскрытие склонных к самовозгоранию шахтопластов.
Необходимо отметить, что инструкции [6] впервые в угольной отрасли придан общероссийский статус. До 2016 г. в шахтах России действовали периодически перерабатываемые бассейновые инструкции. Зачастую они решали задачу защиты шахт от эндогенных пожаров с учетом технического и финансового обеспечения шахт.
Введение в действие новой единой инструкции, как и всей нормативной базы, делает возможным формирование комплекса мер, эффективных при реализации в любых горно-геологических и горнотехнических условиях. В свою очередь она позволяет контролирующим органам использовать в своей работе нормативные требования, гармонично связывающие отдельные этапы борьбы с эндогенными пожарами: прогноз, профилактику, обнаружение, локацию и тушение.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Разработанные в 2012-2016 гг. нормативные документы, регламентирующие ведение горных работ на склонных к самовозгоранию пластах, базируются на современных до-
стижениях науки и практики и при эффективном контроле в состоянии обеспечить снижение эндогенной пожа-роопасности шахт до приемлемого уровня. В частности в Кузбассе за последние три года (2014-2016 гг.) возникли два эндогенных пожара.
Однако возможности влияния созданной нормативной базы на проблему защиты шахт от самовозгорания могут быть увеличены за счет ее дальнейшего совершенствования.
В качестве первоочередной меры этого совершенствования может быть предложена гармонизация использованных в базе терминов и их определений. В частности в инструкциях [3] и [6] «инкубационный период самонагревания» и «инкубационный период самовозгорания», «ранняя стадия эндогенного пожара» трактуются как равнозначные с температурой 80-130°С. В положении [1] «ранняя стадия пожара» характеризуется температурой тления, которая для угля может достигать более 290°С. Ликвидация очагов самовозгорания при такой температуре потребует больших затрат технических и материальных средств.
Следующим этапом совершенствования нормативной базы является обновление устаревших в настоящее время документов, имеющих рекомендательный статус (руководства, методики, технологические схемы и другое). Отдельные из них, как, например, «Руководство по применению способов торможения развития самовозгорания угля в выработанном пространстве выемочных полей шахт», были разработаны в 1989 г., поэтому данное руководство, как и другие документы рекомендательного характера, должны быть переработаны в соответствии с существующими требованиями [1, 2, 3, 4, 5, 6].
Список литературы
1. Положение об аэрогазовом контроле в угольных шахтах. Сер. 05. Вып. 23. М.: ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности» (ЗАО НТЦ ПБ), 2012. 110 с.
2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Инструкция по применению схем проветривания выемочных участков шахт с изолированным отводом метана из выработанного пространства с помощью газоотсасывающих установок». Сер. 05. Вып. 21. М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2011. 126 с.
3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Инструкция по определению инкубационного периода самовозгорания угля». Сер. 05. Вып. 38. М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2013. 22 с.
4. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Инструкция по изоляции неиспользуемых горных выработок и выработанных пространств в угольных шахтах». Сер. 05. Вып. 43. М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2015. 54 с.
5. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в угольных шахтах». Сер. 05. Вып. 40. М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2015. 196 с.
6. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Инструкция по предупреждению эндогенных пожаров и безопасному ведению горных работ на склонных к самовозгоранию пластах угля». Сер. 05. Вып. 46. М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2016. 56 с.
SAFETY
UDC 622.822.22 © Yu.M. Filatov, V.G. Igishev, P.A. Shlapakov, S.N. Shiryaev, E.A. Shlapakov, 2018 ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, № 2, pp. 67-70
Title
NEW REGULATORY FRAMEWORK FOR ENDOGENOUS FIRES PROBLEMS IN COAL MINES
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-2-67-70 Authors
Filatov Yu.M.1, Igishev V.G.1, Shlapakov P.A.', Shiryaev S.N.2, Shlapakov E.A.1
1 "Scientific Centre "VostNII" for Industrial and Environmental Safety in Mining Industry" JSC, Kemerovo, 650002, Russian Federation
2 "Upravlyayushchaya kompaniya "EVRAZ Mezhdurechensk" LLC, Novokuznetsk, 654080, Russian Federation
Authors' Information
Filatov Yu.M., PhD (Engineering), General Director, tel.: +7 (3842) 64-30-99, e-mail: main@nc-vostnii.ru
Igishev V.G., Doctor of Engineering Sciences, Professor, Scientific consultant, tel.: +7 (3842) 64-30-99, e-mail: main@nc-vostnii.ru
Shlapakov P.A., Laboratory Head, Laboratory for Prevention of Endogenous Fires, tel.: +7 (950) 579-59-96, e-mail: shlapak1978@mail.ru
Shiryaev S.N., Technical Director, tel.: +7 (960) 931-37-95, e-mail: Sn_shir@mail.ru Shlapakov E.A., Research worker of Laboratory for Prevention of Endogenous Fires, tel.: +7 (923) 510-37-21
Abstract
Information about the endogenous fires occurrence in the Kuzbass mines is given. Federal rules and regulations enacted in 2012-2016, which has become the regulatory framework for mines protection from endogenous fires at the period of their design, construction, mining and abandonment are considered. Based on the results of the review, a conclusion was made on the compliance of the new regulatory framework with modern achievements of science and practices and the possibility of reducing the endogenous fire hazard in mines during its implementation. Measures for the endogenous fire safety improvement in coal mines of by harmonizing the used terms and defining the basic concepts and updating the currently outdated acts of recommendation (guidelines, methodologies etc.) are proposed.
Keywords
Underground coal mining, Endogenous fire hazard, Industrial safety, Federal rules and regulations, Coal ignition, Regulatory framework, Nondestructive test, Explosion-proof stopping.
References
1. Polozhenieobaerogazovom kontrolevugolnykh shakhtakh [Regulation on air-gas control in coal mines]. Moscow, ZAO «Nauchno-tekhnicheskiy tsentr issledovaniy problem promyshlennoy bezopasnosti» (ZAO NTTS PB) Publ., 2012, Vol. 05(23), 110 p.
2. Federalnye normy i pravila v oblasti promyshlennoy bezopasnosti "Instruktsiya po primeneniyu skhem provetrivaniya vyemochnykh uchastkov shakht s izolirovan-nym otvodom metana iz vyrabotannogo prostranstva s pomoshch'yu gazootsasy-vayushchikh ustanovok" [Instruction on the application of ventilation schemes of mines working areas with insulated removal of methane from the developed space using gas - suction plants]. Moscow, ZAO NTTS PB Publ., 2017, Vol. 05(21), 128 p.
3. Federal'nye normy i pravila v oblasti promyshlennoy bezopasnosti"Instruktsiya po opredeleniyu inkubatsionnogo perioda samovozgoraniya uglya" [Instruction on the determination of the incubation period of coal combustion]. Moscow, ZAO NTTS PB Publ., 2013, Vol. 05(38), 22 p.
4. Federalnye normy i pravila v oblasti promyshlennoy bezopasnosti "Instruktsiya po izolyatsii neispol'zuemykh gornykh vyrabotok i vyrabotannykh prostranstv v ugol'nykh shakhtakh" [Instruction on the insulation of unused mine opening and extraction sections in coal mines]. Moscow, ZAO NTTS PB Publ., 2015, Vol. 05(43), 54 p.
5. Federalnye normy i pravila v oblasti promyshlennoy bezopasnosti "Pravila bezopasnosti v ugol'nykh shakhtakh" [Safety Rules in the Coal Mines]. Moscow, ZAO NTTS PB Publ., 2015, Vol. 05(40), 196 p.
6. Federal'nye normy i pravila v oblasti promyshlennoy bezopasnosti"Instruktsiya po preduprezhdeniyu endogennykh pozharov i bezopasnomu vedeniyu gornykh rabot na sklonnykh k samovozgoraniyu plastakh uglya" [Instruction on the prevention of the endogenous fires and safe conducting mining operations in coal seams prone to self combustion]. Moscow, ZAO NTTS PB Publ., 2016, Vol. 05(46), 56 p.
КНИЖНАЯ НОВИНКА
n<[nrih"Ki№ A.A.
H MW,,И л, h
ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ШОШ >Т(ШЫХ ШАХТ
- / Г 1
Ор-г
Рекомендовано к изданию Ученым советом Института горного дела и геологии и Ученым советом Государственного Макеевского научно-исследовательского института по безопасности работ в горной промышленности.
Тепловой режим глубоких угольных шахт
Мартынов А.А., Малеев Н.В., Яковенко А.К.
Донецк: Издательство «Ноулидж» (Донецкое отделение), 2014. 443 с. ISBN 978-617-579-992-5
В монографии изложены результаты научных исследований теплового режима глубоких шахт. Рассмотрены свойства рудничного воздуха, основные факторы, источники нагрева и процессы, определяющие его тепловое состояние в выработках различного назначения. Освещены санитарно-гигиенические нормативы шахтного климата. Проанализированы особенности формирования шахтного микроклимата при современной технологии подземной добычи угля на больших глубинах. Представлены рациональные по тепловому фактору горнотехнические и технологические решения, обеспечивающие снижение нагрева воздуха в выработках глубоких горизонтов. Рассмотрены физические основы охлаждения шахтного воздуха, связанные с применением искусственного и естественного холода. Изложены данные о выборе технологических схем шахтных систем кондиционирования воздуха, стационарных и передвижных холодильных установок, сведения о способах и технических средствах регулирования шахтного микроклимата.
Приведены основные положения расчета теплового режима горных выработок с использованием специального программного обеспечения. Освещены вопросы рационального проектирования и эксплуатации систем кондиционирования шахтного воздуха.
Монография предназначена для предприятий угольной отрасли, студентов горных специальностей и специалистов, занимающихся вопросами борьбы с высокими температурами воздуха в глубоких шахтах.
