CC BY
53
УДК 622.41
Л.Н. Кашпар, С.Е. Германова
ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА МЕТАНА В ШАХТАХ
Объем добычи угля в России возрастает и будет расти для удовлетворения энергетических потребностей страны. С ростом добычи возрастет глубина очистных забоев, в которых выделяется больше метана на тонну добываемого угля. За последние годы выросло количество внезапных выбросов метана и произошло множество непредсказуемых взрывов, повлекших летальный исход шахтеров, находившихся в шахте в момент взрыва газа. [1]
Ежегодно от взрыва метана в угольных шахтах разных стран погибает не одна сотня шахтеров. [2-4]
Статистика (за последние 15 лет) говорит, что на каждые десять миллионов тонн добытого угля приходится более двух жизней шахтеров. [5] При этом следует, что каждый взрыв уносит не менее десятка рабочих, затрачивается масса труда и средств на извлечение оставшихся в завале шахтеров, миллионы рублей компенсации семья погибших. Поэтому создание и использование технических средств снижающих гибель шахтеров при взрывах метана в шахте является актуальной научной работой.
Исключить взрыв метана мы не можем, а снизить его негативные последствия должны.
Горняки с момента первого взрыва газа в шахте начали применять различные методы и средства обнаружения метана в забое, изучения условий безопасной работы в забое. Но метан как создавал чрезвычайные ситуации в шахте так и продолжает их создавать.
В Московском государственном горном университете в 60-80 гг. велись обширные исследования наличия газа в шахтах опасных по газу и пыли. Направления исследований: дегазация пластов бурением скважин и декомпрессия метана из пласта,
Таблица 1
Причины образования взрывоопасной метановоздушной
среды в угольных шахтах
ПРИЧИНА КОЛИЧЕСТВО %
Прекращение вентиляции по организационным и техническим причинам 28,6%
Неудовлетворительное состояние вентиляционных трубопроводов 14,3%
Перевал выработок 14,3%
Неправильный расчет количества воздуха 14,3%
Скопление метана в куполах, слоевые скопления 8,6%
Выбросы метана 2,8%
Неисправность вентиляционных сооружений 2,8%
Неправильное разгазирование атмосферы выработок 2,8%
Таблица 2
Аварии при взрывах рудничного газа в угольных шахтах стран СНГ в 2000-2006 гг.
Страна Шахта Год Число погибших
Украина Им. Н.П. Баракова 2000 80
Россия “Зиминка” 2003 12
Россия “Тайжина” 2004 47
Украина “Краснолиманская” 2004 34
Казахстан “Шахтинская” 2004 23
Россия “Есауловская” 2005 18
Украина Им. А.Ф. Засядько 2006 13
Казахстан Им. В.И. Ленина 2006 41
нагнетание в пласт воды, бактерология пластов и др. Надо отдать должное научно-исследовательским работам по дегазации, внедрение результатов которых привело к снижению негативных последствий в шахтах. Однако взрывы газа продолжаются.
Для резкого сокращения количества чрезвычайных ситуаций в угольных шахтах необходимо создание в каждой шахте системы автоматического контроля за содержанием газа как в рабочих, так и в остановленных (законсервированных) забоях с установкой радиопередатчиков - аварийной сигнализацией по радио на диспетчерский пульт шахты об опасном содержании
Рис. 1. Удельный показатель травматизма в России в 1996-2005 гг.
метана. «ПТБ в угольных шахтах» предписывают при содержании метана 2 % выводить людей из забоя и даже из шахты. [6] Однако этот пункт ПТБ не выполняется, как правило, по причине применения периодических замеров (1-2 раза в смену) содержания газа и только в данный момент в рабочем забое.
Выброс метана происходит и из лавы, в которой произведена дегазация. В самом деле, повышение содержания метана по пласту переменны, отдельными зонами. Скважины дегазации не всегда проходят по зоне повышенного содержания метана. Не тронутые средствами дегазации участки с обильным содержанием и являются причиной значительно сократившегося количества выбросов метана в струю воздуха. Отсюда - вероятность замера газа в момент его суфлярного выделения незначительна, что приводит к чрезвычайной ситуации. В 70-е годы прошлого столетия в практику были внедрены средства индивидуального мониторинга.
Среди различных средств индивидуальной безопасности шахтеров одним из важнейших является сигнализатор метана, совмещенный с головным светильником. Сотни тысяч сигнализаторов СМС спасли немало шахтерских жизней. Длительное время совершенствование этого класса приборов шло в направлении улучшения удобства эксплуатации для шахтеров, повышения информативности сигнализации, сглаживания формы корпуса. При этом практически не изменялся объем работ в ламповой - необходи-
мость ежедневной проверки и подстройки с вскрытием оболочки требовали значительного количества квалифицированного персонала. Появление элементной базы, работающей при напряжении аккумуляторной батареи светильника, и максимальный переход на цифровую обработку информации позволили разработать структуру, пригодную для построения ряда средств газовой защиты различного назначения с повышенной эксплуатационной надежностью и улучшенными потребительскими свойства.
Но газ в шахте может выделяться как в очистном или проходческом забое, так и в давно законсервированном забое, в который газомерщик не заходит. [1] Поэтому в данной ситуации никакие средства индивидуальной безопасности шахтера помочь не могут. Нам кажется, что в рабочих и законсервированных забоях необходимо установить постоянно замеряющие содержание метана приборы, работающие по беспроводной системе. Как только содержание метана в забое достигло допустимого предела, автомат включает сигнал на диспетчерском пункте. Диспетчер принимает меры. Но предложенная мера все равно не исключает взрыва метана в шахте, хотя и возможно сокращение количества чрезвычайных ситуаций.
Взрыв метана происходит или от вспышки или при определенных величинах давления в забое и при некоторых условиях содержания метана в забое, чаще всего в проходческом. Отсюда напрашивается решение гашения взрыва на проходческих работах откаточного и вентиляционного штреков по принципу бензиновой лампы. Перекрытие многослойными тонкопроволочными перемычками выработки защитят от разрушения большие объемы рабочей зоны. Названное положение необходимо исследовать и прежде всего
- теоретически. Необходимо изыскать конструктивное расположение нескольких тонкопроволочных рядом расположенных (на оптимальном расстоянии) перемычек и интервалы их устройств или шаг перемещений, конструкцию защитных сетчатых заградительных устройств в начале и конце лавы или в основных штреках. Необходимо выполнить значительный объем исследовательских работ. Конечно, названные работы не исключают взрыв, но ограничивают зону негативного воздействия, а значит, сокращают объем негатива.
■ В очистных забоях
□ В проходческих забоях
■ В других действующих выработках
■ В выработанных пространствах
■ В подземных скважинах
Рис. 2. Взрывы метанопылевоздшных смесей по местам происшествий
Если к названным мерам добавить еще одну - к газоанализаторам установить катализаторы взрыва метана направленного на химический переход газообразных веществ в твердое или пластичное состояние, то мы можем утверждать, что чрезвычайная ситуация во взрывоопасной шахте будет почти исключена.
В самом деле: по непредвиденным обстоятельствам в шахте взрывается газ и превращается в пластическую массу. По вентиляционной выработке распространится воздушная волна, сила удара которой будет весьма незначительной - останутся целыми и невредимыми элементы крепления, горное и транспортное оборудование. Но главное: останутся без ушибов и более тяжелых травм шахтеры и самое важное - исключается летальный исход.
Взрыв метана распространяется во все стороны от точки взрыва. По выработке идет воздушная волна, следом взрывная волна. В какой-то момент образуется отраженная волна, которая и наносит самый большой вред - вызывает обрушение выработок, травмирует находящихся в зоне распространения взрывной волны шахтеров. Травматизм шахтеров взрывом метана можно предупредить только одним способом - вовремя вывести шахтеров из зоны суфлярного выделения газа. Есть и другие способы.
Самый простой способ борьбы с негативными последствиями взрыва метана является устройство через некоторый интервал
уширений в стенках выработок (основных штреков). Из публикаций по эксплуатации нефте- и газопроводов, гидравлические удары на которых разрывали весьма ответственную трубопроводную систему многократно в течение года, при установке защитных устройств количество разрывов труб сократилось в 10 раз и более. Эффект тем выше, чем ближе устройство установлено к месту закачивания продукта в магистраль. В шахте перемещать уширения основной выработки вслед за подвиганием забоя не рационально. Необходимо теоретически обосновать параметры уширения, шаг и конструкцию обустройства.
Конечно, любой из указанных способов направлен на сохранение жизни шахтеров при чрезвычайных ситуациях, но сколько при этом сохранится средств, а значит снизятся удельные затраты на добычу тонны угля.
---------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Охрана труда: Учебник для вузов / Под ред. К.З. Ушакова. - М.: Недра, 1986. - 624 с.
2.Малышев Ю.Н., Трубецкой К.Н., Айруни А.Т. Фундаментально прикладные методы решения проблемы метана угольных пластов. - М.: Изд. Академии горных наук, 2000. - 518 с.
3.Колесниченко Е.А., Колесниченко И.Е. Активное проветривание подземного пространства - основной способ обеспечения взрывобезопасности в шахте // Журнал “Уголь”. - 2004. - № 4. - С.34-37.
4.Оганесян С.А. Авария в Филиале “Шахта «Тайжина” ОАО ОУК “Южкузбассуголь” - хронология, причины, выводы // Журнал “Уголь”. - 2004. - № 6. -С.25-28.
5.Вернигор В.А. Там, на шахте угольной... // Журнал “Мировая энергетика”. - 2006. - №3. - С.36-39.
6.Правила безопасности в угольных шахтах. - Самара: Самарский Дом печати, 1995. - 242 с.
— Коротко об авторах -----------------------------------------
Кашпар Л.Н., Германова С.Е. - Российский университет дружбы народов.
© Л.В. Савенко, Е.А. Дерновая, 2007
