CC BY
60
УДК 622.236.4; 622.831
ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОВЕТРИВАНИЯ УГОЛЬНЫХ ШАХТ
В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ COAL MINE VENTILATION ORGANIZATION IN EMERGENCY SITUATIONS
В. Б. Попов - доктор техн. наук, академик МА-НЭБ, научный консультант АО «НЦ ВостНИИ»
Ли Хи Ун - проф., доктор техн. наук, академик МАНЭБ, заместитель Генерального директора НЦ ВостНИИ
В. Г. Игишев - д-р техн. наук, проф., научный консультант АО «НЦ ВостНИИ»
V. B. Popov - doctor of technical sciences, academitian of MANEB, scientific consultant of JSC "ScC VostNII", Kemerovo, Russia.
Li Khi Un - doctor of technical sciences, professor, deputy general director of JSC "ScC VostNII", Kemerovo, Russia.
V. G. Igishev - doctor of technical sciences, professor, scientific consultant of JSC "ScC VostNII", Kemerovo, Russia.
Рассмотрены вопросы управления вентиляционными режимами угольных шахт в процессе ведении горноспасательных работ вследствие происшедших аварий -взрывов метана и угольной пыли, а также возникших подземных пожаров. Изложена проблема обеспечения соответствия реверсивных режимов проветривания, предусматриваемых в Планах ликвидации аварий, с реально осуществимыми в моменты возникновения аварийных ситуаций. Показана необходимость проведения прогнозных вентиляционных расчетов нормальных режимов проветривания с учетом сложившихся в послеаварийный период условий и на случаи реверсии вентиляционных струй. Обоснована необходимость решения вопроса по получению требуемых для этой цели исходных данных. С учетом современных условий интенсивной разработки угольных пластов с применением мощных угледобывающих комплексов рекомендуемые в статье мероприятия необходимо учесть и принять меры по их осуществлению.
Coal mine ventilation schemes control questions in the process of rescue work conduct when we have methane and coal dust explosions and underground fires are reviewed. Problem of appropriate reverse ventilation schemes provision prescribed by an Emergency liquidation plan correspondence to really possible schemes in emergency cases is described. Necessity of forecast ventilation calculations conduct of regular ventilation schemes with consideration of after accident conditions and in cases of reversing the ventilation streams is shown. Necessity to solve the question of the necessary initial data availability for this aim is justified. With consideration of modern conditions when coal seams are developed intensively using powerful coal extracting complexes, the measures recommended in the article must be considered and realized.
Ключевые слова; РЕЖИМ ПРОВЕТРИВАНИЯ, ВЕНТИЛЯЦИОННАЯ СТРУЯ, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗДУХА, ШАХТНАЯ СЕТЬ
Key words; VENTILATION MODE, VENTILATION STREAM, AIR DESTRIBUTION, MINE SCHEME
Согласно действующим нормативным документам для угольных шахт 1, 2] в аварийной обстановке в зависимости от сложившихся обстоятельств рекомендуются следующие вентиляционные режимы:
- сохранение режима проветривания, существовавшего до возникновения аварии;
- увеличение или уменьшение расхода воздуха при сохранении существовавшего направления вентиляционной струи;
- реверсирование (опрокидывание)
вентиляционной струи с сохранением, увеличением или уменьшением поступавшего по выработкам расхода воздуха;
- «закорачивание» вентиляционной струи в нормальном или реверсивном режимах проветривания;
- прекращение проветривания выработок аварийного участка.
При взрывах метана и угольной пыли в подземной сети горных выработок должны обеспечиваться первый или второй из вышеуказанных вентиляционных режимов. В случае невозможности выпол-
H
В. Г. Игишев
62
нения данного требования в период ведения гор-носпасателных работ запрещается принимать какие-либо кардинальные меры по изменению установившегося режима проветривания, что исключает выполнение каких-либо целевых работ по улучшению аэрогазовой обстановки.
Однако считаем, что на настоящий момент изложенное требование подлежит пересмотру. При достигнутых результатах научных разработок в области аэрогазодинамических расчетов, наличии современной оргтехники, подготовленности в указанных вопросах работников профилактической службы ВГСЧ и шахтных специалистов, при ведущихся на шахтах постоянно поддерживаемых в соответствии с фактическим положением математических моделей вентиляционных систем созданы все предпосылки для осуществления оперативных прогнозных расчетов нормальных (не реверсивных) режимов проветривания и разработки предложений для принятия своевременных мер по установлению в сложившейся ситуации, требуемых аэродинамических и газовых параметров.
В случае возникновения подземных пожаров планом ликвидации аварий (ПЛА) одной из основных мер по спасению людей в угольных шахтах, реализуемых в первоначальный период, предусматривается реверсирование вентиляционной струи. Своевременность осуществления данного мероприятия и обеспечение соответствия фактического реверсивного режима проветривания согласно ПЛА предопределяют успешное ведение горноспасательных работ.
Выполнение первого условия, т.е. оперативный перевод шахт на реверсивный режим проветривания, на данном этапе в техническом и организационном отношениях никаких затруднений не вызывает. Эта операция осуществляется не более чем за 10мин, и именно такой норматив установлен действующими Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности.
В вопросе обеспечения пропуска в горных выработках необходимых объемов воздуха по реверсивным схемам, предусмотренным ПЛА, (второе условие) имеются серьезные проблемы. Дело в том, что на настоящий момент фактически нет возможности проведения прогнозных расчетов реверсивных режимов проветривания в связи с отсутствием требуемых исходных данных.
Основной информацией, на которой базируются все вентиляционные расчеты, являются аэродинамические сопротивления элементов, составляющих систему проветривания шахты
(горные выработки, вентиляционные устройства, изоляционные перемычки, специальные сооружения по разделению и пропуску воздушных потоков и т. д.), а также графоаналитические характеристики вентиляторов.
В штатных (так называемых «нормальных») вентиляционных режимах для получения этой информации соответствующими специалистами периодически проводятся воздушно-де-прессионные съемки шахт, в процессе которых замеряются депрессия (Iг, даПа) и количество проходящего воздуха (0, м3/с). По замеренным величинам h и 0, пользуясь аналитическим выражением, описывающим закономерность движения воздуха в горной выработке h = RQ2, определяют численные значения аэродинамических сопротивлений элементов шахтной сети, R, кц.
Дополнительно к этому на основе проведенных фундаментальных целевых исследований сформирована база данных по коэффициентам аэродинамического сопротивления, в которой учтено практически все многообразие типов горных выработок и их крепления. С использованием данных коэффициентов предоставляется возможность расчетным путем определять требуемые величины аэродинамических сопротивлений по формуле R = aPL/S3, где а - коэффициент аэродинамического сопротивления, с2/м4, Р - периметр поперечного сечения выработки, м, L - длина выработки, м, - площадь поперечного сечения выработки.
Таким образом, при расчетах «нормальных» режимов проветривания шахт получение требуемой исходной информации затруднений не вызывает.
Однако по реверсивным режимам проветривания этот вопрос остается нерешенным. В связи с тем, что элементы шахтных сетей отличаются от воздуховодов общепромышленного назначения сложностью и разнообразием условий движения в них воздушных потоков, при изменении направления вентиляционной струи величины их аэродинамических сопротивлений становятся иными, причем в большинстве случаев наблюдаются весьма существенные различия. Это обусловлено следующими факторами:
- использованием элементов вентиляционных сетей шахт не только для транспортировки воздуха, но и в технологических процессах;
- нестабильностью структуры шахтной системы в процессе ведения горных работ;
- сложностью конфигураций выработок и других воздухопроводящих каналов шахтной системы с наличием участков с различными изгибами, сужениями и расширениями, ответвле-
ниями и т.д. Зачастую эти участки следуют в непосредственной близости друг за другом, что еще более усложняет аэродинамическую ситуацию в подобных зонах;
- большой шероховатостью стенок горных выработок, являющейся следствием их крупно-масштабности, применения различных способов крепления, разнообразия материалов, формы и геометрических размеров крепи;
- загромождением поперечного сечения выработок различными телами сложной формы, представляющих элементы и агрегаты используемого технического оборудования (ремонтины, стойки, конвейеры, локомотивы, вагонетки и т. д.) или оснащения согласно требованиям действующих нормативов (расстрелы, лестницы, трубы, кабели, подъемные устройства и др.);
- различным уровнем герметичности воздухораспределительных устройств при «нормальном» и реверсивном режимах проветривания.
Положение усугубляется еще тем обстоятельством, что заводы-изготовители не представляют заказчикам «реверсивные» аэродинамические характеристики на поставляемые вентиляторы. В производственных же условиях организовать работы по проведению соответствующих экспериментальных замеров с целью установления указанных характеристик практическим путем нереально.
Из изложенного следует, что на настоящий момент возможность проведения прогнозных расчетов реверсивных режимов проветривания угольных шахт фактически исключена. Следовательно, отсутствует систематический контроль за соответствием реальных и предусмотренных ПЛА вентиляционных режимов.
Как выход из сложившегося положения для оценки заложенных в ПЛА реверсивных схем действующими нормативами [3] предписано два раза в год (в летний и зимний периоды) проводить непосредственные шахтные замеры количества проходящего по выработкам воздуха, содержания метана, определения параметров вентиляторов, работающих в реверсивном
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
режиме. На основе анализа полученных данных устанавливается возможность осуществления пропуска вентиляционной струи в горных выработках по реверсивной схеме, предусмотренной ПЛА.
Однако проведение контрольных замеров с такой периодичностью не гарантирует обеспечения требуемого распределения воздуха по элементам шахтной сети и нормативных значений концентрации метана в горных выработках в течение всего промежутка времени между их выполнением. Угольные шахты представляют собой высокодинамичные системы взаимоувязанных технологических процессов и комплексов. Основные производственные звенья (очистные и подготовительные забои) находятся в постоянном движении, при этом по мере отработки запасов одни из них исключаются из числа действующих, другие вводятся в эксплуатацию. Это предопределяет существенные изменения топологии и аэродинамических параметров шахтных вентиляционных сетей и как следствие - перераспределение воздуха в системе горных выработок. С учетом этого обстоятельства для «нормальных» режимов проветривании оперативно выполняются текущие расчеты и на их основе - корректировка ПЛА. Одновременно такие же расчеты следует проводить и для реверсивных режимов проветривания, однако по вышеизложенным причинам это невозможно осуществить. Поэтому при сложившейся в этом вопросе ситуации велика вероятность того, что в промежутке между проводимыми плановыми проверками, который составляет 6 месяцев, реальные реверсивные режимы проветривания не будут соответствовать предусмотренным в ПЛА. Это может существенно осложнить обстановку в ходе ведения горноспасательных работ и привести к непредвиденным последствиям.
Считаем, что соответствующим контролирующим, производственным и научным структурам необходимо обратить на данный аспект особое внимание и принять неотложные меры для его решения.
1. Правила безопасности в угольных шахтах: федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности. М.: ЗАО «НТЦ ПБ», 2014.
2. Устав военизированной горноспасательной части (ВГСЧ) по организации и ведению горноспасательных работ на предприятиях угольной и сланцевой промышленности. М., 1977.
3. Инструкция по проведению плановой практической проверки аварийных вентиляционных режимов, предусмотренных планом ликвидации аварий: федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности. М.: ЗАО «НТЦ ПБ», 2014.
4. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. Макеевка-Донбасс, 1989.
REFERENCES
1. Pravila bezopasnosti v ugolnykh shakhtakh: federalnyie normy i pravila v oblasti promyshlennoi bezopasnosti [Safety rules in coal mines: federal norms and regulations in the sphere of industrial safety]. (2014). Moscow: ZAO "NTC PB" [in Russian].
2. Ustav voenizirovannoi gornospasatelnoi chasti (VGSCh) po organizatsii i vedeniiu gornospasatelnykh rabot na predpriiatiiakh ugolnoi i slantsevoi promyshlennosti [The Charter of the paramilitary rescue (VGSCH) in organizing and conducting rescue work in the coal and oil shale industry]. (1977). Moscow [In Russian].
3. Instruktsiia po provedeniiu planovoi prakticheskoi proverki avariinykh ventiliatsionnykh rezhimov, predusmotrennykh planom likvidatsii avarii: federalnyie normy i pravila v oblasti promyshlennoi bezopasnosti [Instruction to conduct the planned practical testing of emergency ventilation modes prescribed by an emergency liquidation plan: federal norms and regulations in the sphere of industrial safety]. (2014). Moscow: ZAO "NTC PB" [in Russian].
4. Rukovodstvo po proektirovaniiy ventiliatsii ugolnykh shakht [Manual for coal mine ventilation projecting]. (1989). Makeevka-Donbass [in Russian].
ООО " ГОРНЫЙ-ЦОТ"
серийно производит приборы контроля параметров безопасности рудничной атмосферы угольных шахт, которые успешно эксплуатируются на предприятиях угольной отрасли. Сегодня благодаря их успешному применению на шахтах компания стала надежным звеном в решении проблем промышленной безопасности как в России, так и за ее пределами.
ВЫПУСКАЕМЫЕ ПРИБОРЫ
Прибор контроля запыленности воздуха ПКА-01
Прибор контроля пылевзрывобезопасности горных выработок ПКП
Измеритель запыленности стационарный ИЗСТ-01
Система контроля параметров дегазационной сети СКП ДС
Портативные газоанализаторы GaSense (1-,2-,3-,4-газовые)
» "
1
Стационарный анализатор контроля параметров атмосферы Gasos заперемычного пространства
INDSAFE.RU
а так же оказывает услуги следующих направлении:
разработка систем измерения климатических параметров рудничной атмосферы (температуры; влажности; скорости и направления ветра; давления);
разработка программного обеспечения для встраиваемых систем;
разработка приборов по индивидуальным заказам, в т.ч. по схеме no-name;
организация проведения ремонта вышеуказанных серийно выпускаемых приборов и их испытаний с целью поверки.
на правах рекламы
►
►
►
