CC BY
371
© Е.И. Федоренко, С.С. Кобылкин, 2011
Е.И. Федоренко, С.С. Кобылкин
ПРОБЛЕМА ПОДЗЕМНЫХ ПОЖАРОВ И ИХ ТУШЕНИЯ НА БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ
Приведена статистика экзогенных и эндогенных пожаров за двадцать лет, приведены их основные причины. В статье говорится о способах тушения подземных пожаров, об основном способе тушения и о проблемах, возникающих при тушении пожаров.
Ключевые слова: подземный пожар, угольная шахта, способы тушения.
У|удничный пожар является одной из наиболее опасных ава-
-яГ рий и инцидентов. Большое количество горючих материалов в шахте (уголь, деревянная крепь и др.) и большие скорости движения воздуха по горным выработкам создают условия для быстрого развития пожара. Ядовитые и удушливые газы быстро распространяются по выработкам. За последние годы количество экзогенных пожаров уменьшилось (рис. 2).
Основными причинами экзогенных пожаров на угольных шахтах за последние десять лет являются:
1. КЗ в гибком кабеле при включении;
2. Высокотемпературные продукты взрывных работ (применение непредохранительных ВВ);
3. Трение конвейерной ленты о натяжной барабан из-за попадания между ними посторонних предметов;
4. Перегрев вала редуктора из-за недостатка минерального масла, воспламенение масла около редуктора и деревянных клетей;
5. Перегрев подшипника редуктора из-за нарушения центровки редуктора с электродвигателем, воспламенение масла, воспламенение лесоматериалов;
6. При производстве огневых работ произошло загорание деревянного полка;
7. Перегруженность конвейера, выброс и воспламенение минерального масла из гидромуфты;
8. Прорыв высокотемпературных продуктов детонации, низкое качество забойки шпуров;
год
Рис. 1. Динамика количество экзогенных пожаров на угольных шахтах
9. Выгорание ВВ, воспламенение отбитого угля и деревянной затяжки выработки;
10. Не выполнение требований "Инструкции по эксплуатации электровулканизаторов" и ПБ;
11. Трение конвейерной ленты о неподвижные элементы конструкции, отсутствие датчика бокового схода ленты (КСЛ);
12. Не срабатывания тепловой защиты компрессора ЗИФ ШВ-
5, перегрев масла и выброс воздушно-маслянной смеси;
13. Трение исполнительного органа проходческого комбайна о породу;
14. Замыкание контактной сети на арочное крепление;
15. Воздействие выскотемпературных продуктов огневых работ;
16. Выброс и воспламенение масла из гидромуфты;
17. Пробуксовка и заклинивание ленты, неисправность датчика скорости ленты, загрубление средств защиты конвейера;
18. Короткое замыкание жил кабеля при повреждении его комбайном;
19. Курение;
20. Поджег;
год
Рис. 2. Динамика количество эндогенных пожаров на угольных шахтах
21. Нагрев шарнирного соединения правой нагребающей лапы питателя;
22. Фрикционное искрение от троса лебедки об элементы крепи;
23. Неисправность электрооборудования (пробой в обмотке электродвигателя насоса и др.).
Динамика количества эндогенных пожаров (рис. 2) показывает снижение их числа, связано это с уменьшением количества шахт.
Основными причинами эндогенных пожаров на угольных шахтах за последние десять лет являются:
24. Некачественная изоляция отработанной выработки;
25. Некачественная изоляция отработанного участка;
26. Несвоевременная изоляция из-за длительного монтажа мех. комплекса
27. Несвоевременная изоляция;
28. Некачественная изоляция угля за крепью выработок (купол);
29. Некачественная изоляция отработанного изолированного участка;
30. Некачественная изоляция отработанных выработок, над-работка выработок;
31. Некачественная изоляция отработанного участка, отсутствие профилактической обработки целиков;
32. Некачественная изоляция отработанных щитовых столбов;
33. Некачественная изоляция за крепью выработок;
34. Отсутствие изоляции погашенных выработок;
35. Некачественная изоляция отработанного изолированного участка;
36. Невыполнение мероприятий в зоне геологических нарушений;
37. Аэродинамическая связь с поверхностью;
38. Ведение работ в зоне геологических нарушений, малая скорость подвигания, сверхнормативные потери угля;
39. Аэродинамическая связь с выработанным пространством вышележащего горизонта;
40. Малая скорость подвигания, некачественная изоляция выработанного пространства действующего участка;
41. Трещиноватости целика;
42. Аэродинамическая связь с вышележащим горизонтом;
43. Отсутствие заиливания;
44. Наличие раздавленного и необработанного антипирогенами угля в крыле выработки;
45. Неудовлетворительная изоляция отработанного щитового пространства;
46. Некачественная заиловка верхнего отработанного слоя;
47. Нарушение правил отработки пластов угля, склонного к самовозгоранию.
В таблице описаны случаи, произошедшие за период с фев-раля 2008 года по сентябрь 2009 года. Материальный ущерб находится в диапазоне от 220 тысяч рублей до 13 млн руб. Также следует отметить, что места возникновения пожаров различны, они могут быть как на участке, так и при проходке.
Тушение пожаров в горных выработках сводится к прекращению доступа воздуха к горящей массе и охлаждению ее ниже температуры, необходимой для поддержания горения. Так как выделяющаяся при подземном пожаре теплота в значительной степени аккумулируется окружающими горными породами, то при тушении пожара необходимо снизить температуру не только горящей массы, но и окружающих пород до предела, исключающего опасность повторного воспламенения.
Напомним, что в литературе [1] принятые способы тушения подземных пожаров разделяются на три основных группы: активные, пассивные и комбинированные.
Активные способы заключаются в непосредственном воздействии на очаг огнегасительными средствами: водой, пеной, инертными газами, сыпучими инертными материалами, различного рода «покрывалами»; применяются в начальный период развития экзогенных пожаров, а также во всех случаях, когда очаг пожара доступен и имеются в достаточном количестве силы и средства для активной борьбы с ним.
Пассивные способы заключаются в тушении пожара путем изоляции его очага от доступа свежего воздуха; применяются в тех случаях, когда очаг пожара недоступен для непосредственного воздействия на него огнегасительными средствами, например при эндогенных пожарах в выработанном пространстве, а также при значительно распространившихся экзогенных пожарах.
Комбинированные способы заключаются в сочетании предварительной изоляции пожарного участка с последующим применением активных средств борьбы с пожаром; применяются в тех случаях, когда подступы к очагу пожара затруднены из-за высокой температуры и его нельзя ликвидировать активным способом. При этом для предотвращения дальнейшего развития пожара участок изолируют перемычками на доступном от очага расстоянии. После частичного затухания пожара и снижения температуры в изолированном пространстве перемычки переносят ближе к очагу, в результате чего объем изолированных выработок уменьшается, и пожар ликвидируют по частям. Тушение изоляцией с последующим заиливанием или заполнением пожарного участка инертными газами также относится к комбинированным способам. Выбор способа тушения определяется характером пожара, его размерами и наличием средств борьбы с ним. В начале возникновения пожара необходимо использовать все средства для тушения его активными способами.
К основным достоинствам тушения активным способом, если они применены в начале возникновения пожара: небольшие сроки, объем и стоимость работ по тушению; возможность концентрации большого количества огнегасительных средств; непосредственное наблюдение за состоянием и движением пожара и небольшой объем восстановительных работ после тушения.
101
Время, место и причины пожаров на угольных шахтах России
№ № п/п Дата Организация Вид аварии (инцидента) и место возникновения Основная причина аварии (инцидента) Материальный ущерб, тыс. руб.
1 01.02.2008 ООО «Абаканская Горная Компания» Пожар Причина аварии расследуется (возгорание горной массы). 344,206
2 22.02.2008 ЗАО «Русский Уголь» Пожар Трение двух футерованных резиной нижних ролика о «штыб». 0
3 с 26.02.2008 по 13.03.2008 Шахта «Байкаим- ская» Пожар (1-н энд.), изолированный участок лавы № 2 1.аэродинамическая связь выработанного пространства лавы №2 и №2 бис. через трещины в межлавном целике. 2. трещины от выработанного пространства лавы №2 до земной поверхности. 9595
4 13.04.2008 ЗАО «Шахта Вор-гашорская-2» Пожар. Вент. сбойка с УКУ на СКШ № 1 гор.-140 От неустановленного внешнего источника 0
5 16.04.2008 Филиал шахта им. Ленина Пожар в отработанном пространстве пл. IV - V (эндогенный) Невыполнение мероприятий по устранению утечек воздуха в отработанное пространство ранее отработанной лавы 0-5-1-11, в сроки инкубационного периода. 13000
6 с 12.05.2008 по 29.05.2008 ОАО'Шахта Полысаев- ская" Активизация энд. пожара №3, нагревание правого борта пер. № 1792 Невыполнение мероприятий, предусмотренных проектом по тушению пожара 10909
203
7 19.05.2008 Шахта «Капиталь- ная» Пожар. Наклонный ствол Сход нижнего ленточного полотна на монтажную сторону конвейера из-за не выполнения работ по регулировке движения нижнего ленточного полотна после замены нижнего ролика на опоре №172 116,954
8 20.05.2008 ЗАО «Шахта Вор-гашорская-2» Пожар. ЮКШ № 2 гор.- 350м 1. Пробуксовка ленточного полотна на приводных барабанах конвейера «Гварек 1000» 2. Неисправность средств автоматической системы защиты конвейера (датчика заштыбовки) 0
9 06.06.2008 Шахта №37/40 Недействующий вспомогательный уклон Экзогенный пожар Несанкционированное ведение огневых работ. 220,0
10 19.07.2008 ООО "Шахта "Зиминка" "Экзогенный пожар" Здание вентиляторной установки шурфа склада ВМ 1. При прохождении грозы из-за попадания молнии в провода воздушной линии ВЛ 6кВ произошло возгорание сухой травы у трансформаторной подстанции. 2. Не произведена очистка отдельно стоящей трансформаторной подстанции «ТП вентилятор склада ВМ» от воспламеняющихся материалов (сухая трава, трансформаторное масло). 588,640
11 02.09.2008 ООО «Во-сточно- Бей-ский разрез» Загазирование, пожар Погодные условия (плохое проветривание рабочего забоя); неудачное расположение забоя (вблизи высокого откоса); обводненность массива и использование гранулотола (ВВ), склонного к выделению большого количества ядовитых газов; наличие неоднородного свойства песчаника, слагающего взрываемый массив, (попали в зону песчаника с большой пористо- 384,250
204
Продолжение таблицы
№ № п/п Дата Организация Вид аварии (инцидента) и место возникновения Основная причина аварии (инцидента) Материальный ущерб, тыс. руб.
поглощающей способностью по СО), наличие подпорной стенки шириной от 2 до 5 м на границе забоя вскрышного уступа, которая могла способствовать задержки десорбции ядовитых газов из взорванной горной массы, а также дополнительным очагом возгорания углесодержащих пород.
12 07.09.2008 ООО "Шахта "Коксовая" "Экзогенный пожар" (Инцидент) Главный квершлаг гор.-35м 1. Техническая неисправность вентилятора ВМЭ-8 №2, выразившаяся в поломке лопатки рабочего колеса, в результате которой произошло разрушение внутренней обечайки диффузора ВМП. При вращении рабочего колеса произошла поломка еще двух лопаток, а у остальных при трении об обечайку произошло нагревание и выкрашивание наружной части арми-ровки лопаток, что и послужило причиной возгорания полка. 2. Наличие в конструкции полка деревянных элементов. 3. Недостаточный контроль за техническим обслуживанием ВМП. 297,000
13 26.11.2008 О 2" О И Эндогенный пожар (Авария) пл. Горелый з/кр. Анг.'Ъ" юг, с соединительного 1. Наличие пустот (куполов) за креплением откаточного штрека пласта Горелого взброшенного западного крыла антиклинали «Ь», юг, с соединительного квершлага, гор.±0м, которые не 1402,831
205
квершлага гор± 0м были затампонированы. 2.Наличие измельченного угля, не обработанного антипирогенами, за креплением откаточного штрека пласта Горелого взброшенного западного крыла антиклинали «Ъ», юг, с соединительного квершлага, гор.± 0 м. 3.Огсугсгвие контроля, за ранними стадиями самовозгорания измельченного угля, за креплением откаточного штрека пласта Горелого взброшенного западного крыла антиклинали «Ъ», юг, с соединительного квершлага, гор. ±0 м.
14 19.12.2008 Разрез «Коркинский» Пожар, здание АБК Причина не установлена -
15 28.01.2009 СП ш. «Комсомольская» «Пожар экзогенный». Камера приводов ЦКУ Разрыв лепестковой эластичной муфты, трения эластичных элементов друг о друга с разбрасыванием горящих элементов эластичной муфты и последующим возгоранием горюче-смазочных материалов и лесоматериалов, находившихся в камере привода № 3. 2808,0
16 05.02.2009 ООО "Шахта им. Ворошилова" "Пожар" (инцидент) Пл. Мощный с квершлага № 9 гор.-40 м 1. Нарушение герметичности гипсовой рубашки из-за длительного срока её эксплуатации; 2. Недостаточный контроль за состоянием изолирующих сооружений. 2031
17 13.03.2009 «Шахта Бай-каимская» «Пожар» (возгорание компрессора) (Инцидент) сбойка № 18 кон. штрека 2 бис. Неисправность тепловой защиты компрессора, в следствии чего произошло повышение температуры в масле и его возгорание 215
18 22.04.2009 ЗАО'Распадск "Пожар экзоген- Возгорание угля на почве и борту выработки 3339,1
206
ая- Коксовая" ный». Вентиляционный наклонный ствол № 1 вследствие выгорания не взорвавшегося аммонита ПЖВ-20 после производства взрывных работ
Продолжение таблицы
№ № п/п Дата Организация Вид аварии (инцидента) и место возникновения Основная причина аварии (инцидента) Материальный ущерб, тыс. руб.
19 07.06.2009 Структурное подразделение шахта «Северная. Блок №1» Пожар (Инцидент) Галерея на угольном складе Углеобогатительной фабрики 1. Разрушение сепаратора подшипника выходного вала редуктора конвейера; 2. Повышенное радиальное биение выходного вала редуктора; 3. Трение вала редуктора о корпус редуктора; 4. Воспламенение массы, состоящей из угольной пыли и пролитого из редуктора масла; 5. Дальнейшее разрушение из-за воздействия огня и высокой температуры сальника редуктора и последующее вытекание масла (40-50 литров) в очаг пожара. 540,47
20 13.07.2009 ООО "Шахта им. Дзержинского " "Эндогенный пожар № 851Р" (Авария) пл. Прокопьевский с кв. № 120 гор+20 м. 1.Отсутствие контроля со стороны ИТР шахты за составом воздуха в отработанном пространстве потушенного пожара. 2.Неполная закачка закрепленного пространства за рубашкой на пересечении пласта инертными материалами. 3.Недостаточная организация работы контрольнонаблюдательной службы участка ВТБ. Устанав- ливается
21 17.09.2009 ГОФ цех «Интинский» Пожар (Инцидент) Корпус погрузки РП № 9 Работает комиссия Устанав- ливается
22 20.09.2009 Шахта Пожар (Инцидент) Работает комиссия Устанав-
Магистральньїй конвейерньїй уклон № 1
Самое распространенное средство тушения пожаров является вода вследствие ее высоких огнегасительных свойств, небольшой стоимости и удобства транспортирования. А также поданная под напором струя воды сбивает пламя с горящих предметов, обладает высокой теплоемкостью парообразования, вода охлаждает горящую поверхность ниже температуры, необходимой для поддержания горения, вода предотвращает распространение пламени, пар, образующийся при попадании на горящую поверхность, изолирует ее на некоторое время от воздуха [1]. В соответствии с правилами безопасности и с инструкцией по противопожарной охране шахт наклонные стволы (кольцевая дренчерная защита), подающие свежий воздух, и околоствольные выработки, оборудуются специальными противопожарными трубопроводами с пожарными гайками (гайка Богданова) через каждые 50 метров для подсоединения к ним пожарных рукавов.
Глубина шахта Осиниковская составляет 470 метров, при плотность воды 997,07 кг/м3 (при температуре 250С) и атмосферном давлении 766 мм рт. ст. давление в трубопроводе на рабочем горизонте составит 46,99 105 Па (46,53 атм). Пожарные рукава выдерживают давление до 15 атм. Даже при использовании редукционного узла РУЗРК для снижения избыточного напора «после себя» в сети пожарно-оросительного водоснабжения давление у пожарного крана составляет 18-20 атм. Следовательно, во время включения пожарного рукава может произойти его разрыв.
------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Горное дело энциклопедический справочник. Том 6. Рудничная атмосфера и вентиляция. Борьба с пылью, газами и пожарами. Горноспасательное дело. М., Углетехиздат, 1959;
2.Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: Учебное пособие. М., Академия ГПС, 2000.1Д?Ш
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ ------------------------------------------
Федоренко Евгений Иванович - горный мастер участка вентиляции и техники безопасности по противопожарной защите шахта «Осинниковская»
Кобылкин Сергей Сергеевич - ассистент, аспирант кафедры Аэрологии и охраны труда, Московский государственный горный университет,
Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru
