CC BY
67
УДК 622.822.22 С.Е. Федорова
ПРОБЛЕМЫ ПОЖАРНОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КРИОЛИТОЗОНЫ
Показана необходимость разработки прогноза эндогенной пожароопасности угольных месторождений Республики Саха (Якутия) и теоретического обоснования мероприятий по предупреждению самонагревания и самовозгорания углей. Ключевые слова: пожарная и экологическая безопасность.
И я о данным официальной статистики, среди российских
-К .М. отраслей-загрязнителей угольная промышленность занимает сравнительно скромное шестое место, выдавая в атмосферу 3% от общего объема загрязнений, в воду — 7%, в нарушенные земли — 9%. Но компактное региональное размещение угольных предприятий, зачастую имеющих градообразующий характер, делает эту промышленность в угольных регионах значительно более опасной для человека и природы, чем в среднем по стране [1].
Большой вред окружающей среде наносят эндогенные пожары. Каменный уголь, особенно с высоким содержанием летучих компонентов, довольно легко возгорается, даже если еще находится в пласте. При его горении образуются оксиды углерода, газообразные соединения серы и легковоспламеняющиеся углеводороды. Из-за сильного нагревания при пожаре (и воздействия воды, которая иногда применяется в системах пожаротушения) породы кровли растрескиваются и она обрушивается. Такие пожары могут приводить к гибели людей, главным образом вследствие обрушения кровли, удушья и взрывов образующихся газов. В выработанных шахтах остатки угля могут гореть годами и иногда даже необходима эвакуация жителей прилегающих населенных пунктов .
Дальневосточный экономический район выделяется среди других регионов России по роли и месту в нем угольной промышленности [2]. Необходимо отметить преобладающую долю угля в запасах ТЭР и потребления на тепловых электростанциях. Административные районы Дальнего Востока дифференцированы по обеспеченности топливно-энергетическими ресурсами, их производству и потреблению. Стоимостные показатели добычи угля резко райони-
рованы и не зависят от потребительской ценности. Другими особенностями углеобеспечения являются сложные взаимные грузопотоки угольной продукции, значительный завоз углей из других экономических районов России, большая доля самовывоза угля, его доставка водным транспортом. Наряду с необходимостью создания запасов топлива водным транспортом к зимнему периоду, особенностью региона является накопление запасов угля у производителей и дальнейшая его доставка потребителям по “зимникам”. Развитие угольной промышленности Дальневосточного района в настоящее время значительно отстает от растущей потребности в топливе, при этом почти весь добываемый уголь используется для внутренних нужд.
Дальневосточный регион объединяет большую часть территорий, относящихся к районам Крайнего Севера и приравненным к ним местностям, из этого района направляется около 65 % угля всего объема северного завоза, в том числе 85 % - по воде. Основной особенностью углеобеспечения этого района являются сложные взаимные грузопотоки угольной продукции, его доставка в отдельные районы водным транспортом. Уголь в районе является основным источником энергообеспечения промышленных комплексов, коммунально-бытового сектора и населения, В структуре котельно-печного топлива доля угля составляет 67 % (против 24 % в целом по России). Доля угля в структуре топлива электростанций еще больше - 71,4 % (в целом по России 28,7 %). На Дальневосточный район приходится 86 % (около 3 млн. т) всех поставок по воде, в том числе - 74 % (2,6 млн. т) собственно углей Дальнего Востока.
По масштабам минерально-сырьевой базы Республика Саха (Якутия) относится к крупнейшим минерально-сырьевым и горнодобывающим регионам Российской Федерации. Высоко востребованными являются запасы дефицитных марок каменного угля. Сырьевая база, созданная в Южно-Якутском, Ленском, Зырянском и Тунгусском угленосных бассейнах, представлена 43 месторождениями и участками с запасами по сумме категорий А+В+С1 -9650,2 млн т, категории С2 - 4761,2 млн т, забалансовых - 178,8 млн т, что составляет 46,6% промышленных запасов углей Дальневосточного региона Российской Федерации. Из этих запасов 60% пригодно для отработки открытым способом. Угли месторождений различны по качеству (от богхедов до коксующихся), при этом 48%
промышленных запасов составляют коксующиеся особо ценных марок Ж, КЖ, К.
Угольные предприятия, расположенные в районах Крайнего Севера, вынуждены после прекращения навигационного периода, связанного с доставкой угля потребителям, в зимнее время складировать добытый уголь в межнавигационные штабели угля. Большие объемы складируемого угля и ограниченные площади определяют необходимость возведения штабелей угля значительной высоты, что создает благоприятные условия для их самонагревания и далее перехода в процесс самовозгорания угля. Указанные процессы возникали неоднократно на угольных складах шахт «Сангар-ская», «Джебарики-Хая» и угольного разреза «Кангаласский». Пожары, возникающие вследствие самовозгорания угля, создают опасные условия для человека, обусловливают потери полезного ископаемого, приводят к большим материальным убыткам. Самовозгорание угля в штабелях при его хранении на складах помимо того, что оно требует больших усилий на тушение пожара и перемещение, охлаждение и изоляцию разогретых масс угля, приводит к загрязнению окружающей атмосферы.
Подавляющее большинство пожаров эндогенного происхождения (30-80%) происходят в породно-угольных скоплениях: навалах, осыпях, внутренних и внешних отвалах и штабелях угля. Размещение углистых пород и угля из пластов нерабочей мощности во внутренних отвалах без принятия мер по предотвращению их самовозгорания приводит к тому, что значительные площади внутренних отвалов подвергаются горению. Следствием этого является загазованность атмосферы разрезов и возгорание угольных целиков в результате прямого контакта их с горящими отвалами или через осыпи и навалы. Практически на всех разрезах не проводится никаких мероприятий по своевременному удалению скоплений или профилактике их самовозгорания.
Г орение, а точнее, тление отвала может продолжаться десятки лет. От горящего террикона среднего объема, содержащего углеот-ходы с низким содержанием серы (0.4-1%), за час выбрасывается в атмосферу более 80 кг оксида серы и 25 кг оксида углерода. Еще больше сернистого ангидрида выделяется при горении отвалов и терриконов, углеотходы которых характеризуются повышенным содержанием серы.
При горении отвалов выделяются также аммиак, оксиды азота, оксид мышьяка, смоляные продукты и другие вредные вещества. Известно, что в углях может содержаться повышенное количество таких токсичных элементов, как мышьяк, хром, кадмий, фтор, ртуть.
На частоту и периодичность возникновения эндогенных пожаров существенное влияние оказывает целый ряд атмосферных факторов (условий): относительная влажность воздуха, количество атмосферных осадков, изменение барометрического давления, температура воздуха и скорость ветра, параметры которых непостоянны. Установлено, например, что с увеличением относительной влажности воздуха (особенно после длительного сухого периода) число эндогенных пожаров возрастает. Из указанных факторов особое значение имеют два: скорость ветра и температура воздуха. Очаги эндогенных пожаров часто возникают на той стороне угольных и породно-угольных скоплений, которая подвержена воздействию господствующего ветра. Это объясняется тем, что постоянный или пульсирующий динамический напор облегчает доступ достаточного количества кислорода к реагирующим компонентам.
Известно, что с понижением температуры ослабевает химическая активность угля, возрастает конвективный вынос тепла и потеря его за счет теплопроводности. Соответственно должна снижаться интенсивность окисления органической массы. Однако, как показывают статистические данные, действие температуры, как и скорости ветра, проявляется только на определенных стадиях развития процесса самовозгорания: в летнее время повышенная температура лишь ускоряет окислительные процессы в начальной стадии.
Обеспечение комфортных условий труда горнорабочих создает необходимость поддержания положительных температур шахтного воздуха в действующих забоях. Неизбежное при этом протаи-вание вмещающего горного массива и температурное влияние окружающей среды на активность развития окислительных процессов способствуют проявлению дополнительных факторов, повышающих эндогенную пожароопасность шахт региона.
Создавшееся положение обусловливает необходимость разработки прогноза эндогенной пожароопасности угольных месторождений Республики Саха (Якутия) и теоретического обоснования
мероприятий по предупреждению самонагревания и самовозгорания углей с целью эффективной и безопасной работы угледобывающих предприятий и предприятий - потребителей угольного топлива при всех технологических процессах угледобычи - добыче, транспортировке и хранении угля.
---------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Крылов Д.А., (ВНИИГАЗ) «Энергия» 2003, №9. С. 16-22
2. Диколенко Е.Я., Шумаков В.И., Афендиков В.С. Проблемы угольной отрасли северных и восточных регионов районов и пути их решения. Журнал УГОЛЬ №4, 2001. \£Ш
Fedorova S.E.
PROBLEMS OF FIRE AND ECOLOGICAL SAFETY OF CRY OLITE-ZONE COAL DEPOSITS DEVELOPMENT
In the given article it is shown the necessity of developing of the endogenous fires forecast of coal deposits of Sakhas Republics (Yakutia) and a theoretical substantiation of actions for the prevention of coals self-heating and self-ignition.
Key words: fire and ecological safety
— Коротко об авторе ---------------------------------
Федорова С.Е. - Якутский государственный университет.
ззз
