Обеспечение производительности и безопасности работ в процессе выемки угля по факторам метана и пыли Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

СЕМИНАР 3

АД НА СИМПОЗИУМЕ 'НЕДЕЛЯ: ГО

ОСКВА, МГГУ, 25.01.99 - 29.01.99:

^ $• Г.С. • Забурдяев, 2000 •

УДК 622.23:622.333:622.86:65.011.4:622.411.33:622.411.5

Г.С. Забурдяев

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТ В ПРОЦЕССЕ ВЫЕМКИ УГЛЯ ПО ФАКТОРАМ МЕТАНА И ПЫЛИ

теров и время от времени аварии и катастрофы, связанные со взрывами метана и угольной пыли, продолжают оказывать крайне негативное влияние на состояние здоровья и продолжительность жизни. Так, например, в Кузнецком угольном регионе за 1993-1995 годы средняя продолжительность жизни шахтеров уменьшилась на 2 года и составила 54 года. Это самый низкий уровень по сравнению с другими отраслями промышленности РФ.

В связи с этим почти трагическим уровнем продолжительности жизни шахтеров необходимо обратить особое внимание на вопросы обеспечения безопасности и создания нормальных условий труда в угольных шахтах, в частности по факторам метана и пыли, поскольку смертельный травматизм от взрывов газа и

угольной пыли, а также заболеваемость шахтеров антракосиликозом и пылевым бронхитом за последние 10 лет имеют тенденцию к неуклонному

характера, опасны тем, что они могут привести к крупным взрывам газопыле-воздушных смесей с тяжелыми последствиями. В 1997 г. взрывы метана и угольной пыли, как основные причины, приводящие к травматизму в подземных выработках, составили 43,5 %.

Во всех случаях за период с 1992 по 1998 г.г. инициатором крупных аварий и катастроф в шахтах являлся взрыв метана, который перерастал во взрыв угольной пыли и охватывал значительную часть сети вентиляционных и откаточных выработок, неся с собой человеческие жертвы и большие разрушения, вплоть до закрытия пластов и целых шахт. Из всего диапазона нижнего предела взрываемости отложившейся угольной пыли на 1 м3 выработки (в РФ - 34-113 г/м3) во взрывах угольной пыли принимала участие легко воспламеняемая пыль в диапазоне 35- 58 г/м3 (табл. 1).

Систематизация угольных регионов по диапазонам нижнего предела взры-ваемости пыли, показала, что из 100 % всего диапазона в регионах в Кузнецком регионе 36,6 % шахтопла-стов имеют опасный низкий нижний предел взрываемости угольной пыли 34-60 г/м3. Такая ситуация непременно сказалась на количестве крупных взрывов и человеческих жертвах (табл. 2).

Относительное содержание шахтопластов других регионов с весьма опасным нижним пределом

взрываемости пыли 34-60 г/м3 значительно ниже (Печорс-кий - 5,44, Урал -14,11, Восточный - 19,87, Крайний Север - 0,63 %), но при этом почти все шахтопласты Печорского и Восточного регионов относятся к этой категории, а шахтопласты Урала и Крайнего Севера, более того, не выходят за диапазон 34-50 г/м3. Только регион Северного Кавказа более благополучен: диапазон 37-60 г/м3 составляет 1,02 %, против 1,57 % в пределах 61-113 г/м3, при этом неопасные пласты составляют 0,63 %

(из 100 % всего диапазона в регионах) или 20 % в регионе. В Кузнецком и Восточном регионах неопасные пласты составляют соответственно 8,33 % и 0,31 % (табл. 2) или 14,9 % и 1,5 % в отдельно взятом регионе.

По данным Васильчука М.П.1 на 1.01.98 г. 122 шахты отрабатывали пласты, опасные по взрывам угольной пыли. На таких пластах в работе находилось 282 очистных и 484 подготовительных забоев, а в отдельных угольных регионах горные работы осуществляют только на взрывоопасных пластах (Печорский, Урал и Крайний Север, табл. 2). Из 282 очистных забоев на пластах, опасных по взрывам пыли, 229 отрабатывают пласты угля с весьма низкой естественной влажностью, и только в 131 очистном и 40 подготовительных забоях применя-Таблица 1

КРУПНЫЕ ВЗРЫВЫ МЕТАНОПЫЛЕВОЗДУШНЫХ СМЕ

НА ШАХТАХ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Годы Шахта Угольный рег

1992 Им.Шевякова Кузнецкий

1993 «Центральная» Урал

«Томская» Кузнецкий

«Ноградская» Кузнецкий

1994 «Скальная» Урал

Им.Ленина Урал

1995 «Аютинская»2 Северный Кавказ

«Первомайская» Кузнецкий

«Красногорская» Кузнецкий

«Воркутинская» Печорский

1996 «Батуринская» Урал

1997 №1-5 рудника «Ба- Крайний Север

ренцбург»

№12 Кузнецкий

«Бошняково» Восточный

«Зыряновская» Кузнецкий

«Куллярская» Урал

1998 «Центральная» Печорский

^Тйрвнвйещеяел ]1998ваеад>сїі82таожившейся угольной п

Рис. 1. Изменение смертельного травматизма от взрывов газа и угольной пыли (1), заболеваемости шахтеров антракосиликозом и пылевым бронхитом (2), а также добычи угля подземным способом(З) по годам

лось предварительное увлажнение угля в массиве.

В 1996 г. средняя нагрузка на очистной забой2 составила 675 т/сут. Наиболее высокий уровень концентрации очистных работ достигнут на шахтах «Рас-падс-кая», «Воргашорская» и «Западная^), который составил соответственно 2,164; 1,47; и 1,159 млн. т в год. Средняя суточная нагрузка на очистной забой с комплексами третьего поколения за

1996 г. составила 1230 т, против 910 т по всем другим комплексам. В 1997 г. по сравнению с 1996 г. нагрузка на очистной забой возросла на 12,4 %.

Проектная среднесуточная нагрузка на очистной забой шахт нового технического уровня в РФ составляет 28001500 т (шахты № 7 «Соколовская», «Обуховская» № 1, «Котинская», «Тал-динская Южная»). Однако нагрузка (допустимая производительность забоя) обусловливается газообильностью участка и степенью дегазации. Более того, необходимо оценивать удельное пыле-выделение шахтопласта и нижний предел взрывчатых свойств угольной пыли как источник вероятного распространения взрыва метановоздушной

2 «Уголь», 1998, № 6, с.19-22

смеси. С ростом среднесуточной добычи газообильность участка возрастает за счет выделения метана из зоны обнажения пласта и отбитого угля, растет и удельное пылевыделение.

Наибольшие трудности в обеспечении производительности и безопасности работ в процессе выемки угля по факторам метана и угольной пыли с учетом вероятности возникновения взрыва имеют очистные забои на пластах «Мощный» шахты «Комсомольская», 29-а шахты «Полосухинская», 6-6а шахты «Распадская», «Байкаимский» шахты «Полысаевская», «Надбай-каимский» и «Полысаевский» шахты «Октябрьская». Более благоприятные в обеспечении требуемой производительности и безопасности работ являются пласты «Мощный» шахт им. Вахрушева («Соколовская») и «Енисейская», 6 шахты «Малиновская» (табл. 3), а также все пласты шахты «Западная» Печорского региона («Интауголь»), имеющие относительно

высокую влажность угля в массиве (10,5-10,7 %) и низкое удельное пыле-выделение (30-40 г/т), хотя имеют довольно низкий опасный нижний предел взрываемости отложившейся угольной пыли (47-48 г/м3).

В 1997 г. на шахтах РФ распределение общего количества пострадавших по видам горных работ составило очистные - 68,7 %, подготовительные -23,9 % при равном распределении количества взрывов по видам горных выработок (забоев) 28,6 %, а распределение количества взрывов по видам источников воспламенения - взрывные работы 35,7 %, электрический ток 21,4 %, фрикционное искрение 14,3 %. Каждый седьмой (!) взрыв приходится на фрикционное искрение, которое из вышеприведенных в большей степени зависит от человеческого фактора и легко предотвратимо. В первую очередь необходимо надлежащим образом вернуться к незаслуженно забытым и хорошо апробированным в былые годы дегазации и предварительному увлажнению угля в массиве, во вторую - повысить надежность работы систем орошения на горных машинах.

Если в Кузнецком регионе до 1990 г.

3 Горный вестник, 1998, № 5, с.84-85.

масштабы дегазации неуклонно возрастали, число шахт с ее использованием достигало 48, а количество извлекаемого метан - 216 млн.м3 в год, то в 1997 г. их осталось 18, а количество извлекаемого метан составило менее 100 млн.м3 в год. В 1996г. в работе находилось 42 дегазационных установки, а по состоянию на 1.01.98 г. осталось 29, число очистных забоев, отрабатываемых с дегазацией, за этот период сократилось с 38 до 28.3 Напомним, что из 229 очистных забоев с весьма низкой естественной влажностью и опасных по взрывам угольной пыли, только в 131 применялось предварительное увлажнение угля в массиве.

Такое халатное, вернее, почти преступное, отношение к дегазации и предварительному увлажнению угля в массиве непременно сказалось на общей ситуации травматизма и заболеваемости шахтеров антракосиликозом и пылевым бронхитом. Если в 1990 г. на 1

млн. т добытого подземным способом угля смертельный травматизм от взрывов газа и угольной пыли составлял 0,01 против 0,97 общего травматизма, то в

1997 г. - 1,22 против 3,29, т.е. смертельный травматизм за 7 лет возрос в 122 раза, общий в 2,8 раза (рис. 2), вновь выявленные заболевания антрако-силикозом и пылевым бронхитом увеличились с 412 в 1990 г. до 1514 в 1996 г, т.е. в 3,7 раза.

Для обеспечения производительности и безопасности работ по факторам метана и пыли в процессе выемки угля в очистном забое допустимую нагрузку на лаву необходимо рассчитывать не только по газообильности участка, но и с учетом удельного пылевыделения применяемой выемочной горной машины и нижнего предела взрываемости отложившейся угольной пыли отрабатываемого пласта. Более того, необходимо увязывать схемы и параметры дегазации и предварительного увлажнения отрабатываемого пласта скважинами, а

для уменьшения распространения угольной пыли по выработкам в процессе выемки угля в дополнение к предварительному увлажнению угля в массиве необходимо повысить надежность работы систем орошения на выемочных машинах.

Рис. 2. Общий (1) и смертельный травматизм от взрывов газа и угольной пыли

(2) на 1 млн. т добытого подземным способом угля (а) и соотношение смертельно-

го к общему (б)