Профилактика эндогенных пожаров на угольных шахтах криолитозоны Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

- © Е.Н. Чемезов, С.Е. Федорова,

2006

УДК 622.822.22

Е.Н. Чемезов, С.Е. Федорова

ПРОФИЛАКТИКА ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ КРИОЛИТОЗОНЫ

Угольные шахты Республики Саха (Якутия) и Магаданской области разрабатывают месторождения в условиях многолетней мерзлоты. Ранее во всех шахтах этого региона тепловой режим не регулировался, т.е воздух поступал с естественной температурой. В этих условиях почти во всех выработках поддерживалась отрицательная или близкая к ней температура воздуха, что способствовало сдерживанию газопроявлений и интенсивного развития окислительных процессов. Внедрение современной высокопроизводительной техники, необходимость создания комфортных условий труда для работающих и бесперебойной работы средств гидрообеспыливания требуют создания положительной температуры на рабочих местах. Однако тепловой режим шахты должен быть выбран с учетом химической активности углей. Наряду с поддержанием оптимальных температур в условиях шахт Севера важное значение имеет улучшения качества изоляции выработанного пространства, т.к. при большом количестве проходящего воздуха значительно сложнее обеспечить пожаробезопасность в выработанном пространстве при незначительном поступлении воздуха возможно поддержание отрицательной температуры даже за счет естественного холода, содержащегося в массиве и породах обрушенной кровли.

Анализ случаев интенсивных газовыделений и эндогенных пожаров в шахтах Северо-востока страны показывает, что они в основном произошли в летне-осенний период, когда в шахты поступает и аккумулируется тепло. Приведенные данные позволяют сделать вывод, что газовый режим и пожароопасность

233

угольных шахт в условиях многолетней мерзлоты зависят в основном от теплового режима шахты. Чем выше температура воздуха в горных выработках, тем больше газопроявления и эндогенная пожароопасность. Это подтверждает правомерность использования температурного фактора как главного для профилактики эндогенных пожаров на шахтах Северо-востока нашей страны.

С повышением температуры газовыделение резко увеличивается, при этом появляется метан, который практически отсутствует при отрицательных температурах [1]. Это свойство мерзлых углей выделять метан при нагревании позволило рекомендовать его как второй индикаторный газ при определении самонагревания углей на ранней стадии. Выделение метана при нагревании мерзлых углей происходит в результате его десорбции, при этом чем выше температура воздуха, тем интенсивнее выделение метана. Следовательно, при резком повышении температуры воздуха в горных выработках угольных шахт в условиях мерзлоты может происходить накопление метана до взрывоопасных концентраций. Выделение метана при самонагревании углей подтверждено также опытами ВО ВНИИГД.

В таблице по результатам наших исследований [2] приведены оптимальные значения температур в выработанных пространствах шахт с учетом эндогенной пожароопасности. В графе «малоактивные» указаны значения температур, при которых уголь по своей химической активности не выходит за данную категорию пожароопасности. При повышении температуры выше указанных пределов уголь переходит в повышенную категорию пожароопасности.

234

Контроль за обнаружением признаков самонагревания и самовозгорания угля необходимо осуществлять в соответствии с положением Руководства по обнаружению самовозгорания угля в условиях многолетней мерзлоты [2].

Уровень фонда индикаторных газов (СО и СН4) в атмосфере действующих подземных выработок, выработанных пространствах, исходящих струях участков следует определять на каждой шахте силами ВТБ и ВГСЧ. Контрольные пункты (места отбора проб) устанавливаются главным инженером шахты по согласованию с ВГСЧ. Отбор проб производится при различных значениях атмосферного давления (от максимальных до минимальных) с учетом принятой технологии выемки угля и существующего опережения фронта подготовительных и нарезных работ.

Нами предложен [3] способ обнаружения определения начальной стадии самовозгорания многолетнемерзлых углей, который осуществляется следующим образом: в границах контрольного пункта, установленного в действующей выработке 1 (рисунок) в угольный массив охранного целика 2, определенно потенциального опасным по самовозгоранию угля, бурят шпур 3 на глубину не менее 2,0 м с наклоном к его устью и заполняют влажным снегом 4. заполненный снегом шпур 3 закрывают пробкой 5, имеющей либо небольшое отверстие, либо боковой скос для стока воды. Через некоторый промежуток времени (1-2 дня) влажный снег 4 в шпуре 3 смерзается с угольным массивом охранного целика 2. После этого начинается контроль за состоянием угольного массива с точки зрения возможности его самовозгорания, заключающийся в наблюдении за возможной оттайкой льда в шпуре 3. Для этой цели специаль-Таблица 1

Зависимость химической активности углей криолитозоны от температуры окружающей среды

Месторождения, шахта Значения температур 0С

Мало активные, менее Умеренно активные, более Активные, более

Сангарская +2 +5 +7

Джебарики-Хая -1,6 - 3 ■ (+10) + 11

Анадырская -6,7 - 4 ■ (+5) +7

Денисовская -10 - 5 ■ (+10) +10

Кадыкчанская - +2 ■ 10 +2

235

ное лицо через определенные интервалы времени производит замеры мерной линейкой в устьевой части шпура 3, для чего открывает пробку 5 и определяет длину свободного пространства. Если идет процесс протаивания угольного массива охранного целика 2, то вместе с ним оттаивает и лед в шпуре 3, что и фиксируется контрольным замером. В случае протаивания угольного массива принимаются экстренные профилактические меры.

Преимуществами изложенного способа являются:

• возможность обнаружения начальной стадии самовозгорания многолетнемерзлых углей;

• простота и надежность способа;

• быстрая и простая подготовка к наблюдениям контрольного пункта;

• замеры не требуют высокой квалификации обслуживающего персонала;

• отсутствие взрыво- и искроопасных приборов и обору-

Рис 1. Способ определения начальной стадии самовозгорания многолетнемерзлых углей: 1 - действующая выработка; 2 - охранный целик; 3 - шпур; 4 - влажный снег; 5 - пробка.

236

На основании проведенных нами многолетних исследований химической активности мерзлых углей показано, что основной мерой профилактики эндогенных пожаров в условиях угольных шахт криолитозоны является поддержание отрицательных температур воздуха, исключающих самовозгорание углей.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Чемезов Е.Н., Быков Н.А., Ефремов В.Т. Газопроявления и эндогенная пожароопасность в шахтах. Ж. Уголь., 1981. - 44 - 46 с.

2. Чемезов Е.Н., Быков Н.А., Галкин А.Ф., Ларионов В.Р. и др. Рекомендации по предупреждению эндогенных пожаров при отработке многолетне-мерзлых угольных пластов (на примере угольных шахт Якутии). Якутск, 1989. -29 с.

3. Федорова С.Е., Васильев П.Н., Зубков В.П., Ефремов А.П., Огнев С.М. Способ определения начальной стадии самовозгорания многолетне-мерзлых углей. Патент на изобретение № 2169843 8 Е 21 F 5/00.

Коротко об авторах_

Чемезов Е.Н. - доктор технических наук, профессор, заведующий

кафедрой охраны труда и БЖД,

Федорова С.Е. -

Якутский государственный университет, г. Якутск

УДК 622. 834 Е.Л. Завьялова

РОЛЬ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В ФОРМИРОВАНИИ ОЧАГОВ САМОНАГРЕВАНИЯ ИЗМЕЛЬЧЕННОГО УГЛЯ

Несмотря на интенсивное развитие в последнее время технологий прогнозирования и предупреждения самовозгорания угля и пород угольных месторождений, остается актуальной проблема совершенствования арсенала средств и способов профилактики эндогенных пожаров в горных выработках.

237