Реферат 
 

     На  тему: Предупреждение взрывов метана и пыли. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Новокузнецк, 2011

Оглавление 

Введение.

     На  угольных шахтах стран СНГ ежегодно происходят десятки вспышек и  взрывов метана. Наибольший резонанс в обществе вызывают взрывы метана и угольной пыли с катастрофическими  последствиями для работающих и громадными разрушениями для предприятия. Очередной взрыв в марте прошлого года произошел на шахте “Распадская”, самой крупной и современной шахте. Что нужно сделать, чем можно помочь, что предложить и рекомендовать по предупреждению таких аварий?  
Из прошлого и современного обобщенного трагического опыта установлено, что взрывы метана и угольной пыли из всех аварий на шахтах являются наиболее сложными и опасными. В результате часто возникают пожары, обрушения, завалы в горных выработках, отравления и другие не менее тяжелые последствия. Иногда, даже не возможно извлечь пострадавших и восстановить выработки в пределах участка, крыла шахты для возобновления горных работ (шахта им. Л.Д.Шевякова в Кузбассе). 
В России, после прекращения добычи и ликвидации около 180 наиболее опасных и сложных шахт, частота взрывов метана с катастрофическими последствиями за последние 10-11 лет увеличилась по сравнению с любым десятилетием работ шахт бывшего Минуглепрома СССР. Причем, на первый взгляд, особых причин к этому нет. 
С точки зрения выполнения научных разработок отставания от других стран нет, по механизации выемки угля - тоже, реструктуризация осуществляется достаточно высокими темпами. Открытый способ добычи угля стал основным. Системам, способам разработки пластов угля, проветриванию шахт, осуществлению мероприятий по ТБ посвящены сотни, если не тысячи научно-исследовательских работ, книг, статей и других публикаций, в том числе фундаментальных. 
Следовательно, есть какие-то другие причины, факторы, тенденции, которые не учитываются в профилактической работе при осуществлении добычи угля подземным способом. 
Причин и факторов, оказывающих влияние на скопление - загазирование и взрывы метана несколько десятков (главные, сопутствующие, косвенные, прочие). Рассмотрим основные причины и тенденции.

Опасность метана.

     Основной особенностью метана является его необычная характеристика и отсутствие у работников ощущения опасности метана. Многие виды опасности, такие как обрушения угля, породы, режущие и движущиеся части машин и оборудования, мы видим каждый день, естественно опасаемся их, при необходимости принимаем соответствующие меры, чтобы обезопасить себя, не заходить в опасную зону. Однако имеется ряд видов опасности, которые визуально нельзя рассмотреть, например, радиацию, электромагнитные и другие излучения, так как они не имеют явных признаков – цвета, запаха, вкуса. Эта особенность оказывает отрицательное влияние в профилактической работе. В угольных шахтах к таким видам опасности следует отнести метан. С тем, чтобы избежать этого воздействия необходимо не только хорошо знать характеристику метана, но и чувствовать, ощущать интуитивно, помнить постоянно о его присутствии, опасности скопления, проявлении в виде взрыва. Наличие такого чувства помогает, с одной стороны, пунктуально соблюдать требования Правил безопасности и принимать своевременно соответствующие меры, аналогично осуществляемых по предупреждению обвалов и обрушений, с другой – своевременно покинуть опасную зону. 
Многие работники, как показывают проверки и расследования аварий, к сожалению, метан знают не очень хорошо. Только немногие (примерно 2-3%) работающие на шахте четко представляют, имели возможность непосредственно встречаться с этим видом аварий, и то, чаще всего, в процессе восстановительных работ при ликвидации последствий взрывов метана. В связи с специфическими особенностями шахт и адаптацией работающих к условиям среды, громадная постоянная опасность от наличия метана и угольной пыли работниками не ощущается, однако, от этого среда не становится менее опасной. Отсутствие этого ощущения, если хотите – “страха” (не патологического)является тем человеческим фактором, сопутствующей, косвенной причиной несоблюдения и нарушения ПБ и взрывов.

     Если  кто из руководителей сомневается, что многие работающие неудовлетворительно знают характеристику метана, взрывчатости угольной пыли и взаимодействия этих компонентов при взрыве достаточно попросить 10 человек ИТР добычных и подготовительных участков рассказать о свойствах метана, в том объеме, каком они инструктируют рабочих. И вы убедитесь, что объем этих знаний в лучшем случае достигает 1/10 от требуемого согласно ПБ, Инструкций. Отсюда действия, поступки работников, основанные на “смелости незнания опасности” и адаптации к ней. 
Второй негативной особенностью метана является постоянная тенденция осложнения проветривания шахт, в связи с увеличением глубины, увеличением дебита метана, удлинением протяженности и сопротивления сети горных выработок и других факторов. Ретроспективный анализ причин взрывов метана при ведении горных работ на 1-3 горизонтах показывают, что при переходе работ с первого на второй горизонт (а иногда со 2-го на 3-й) по указанным причинам недооценки негативных факторов допускаются взрывы. После их руководители и специалисты начинают принимать действительно меры адекватные условиям и взрывы на 5-8 лет прекращаются. Так было на шахтах “Тайбинская”, “Зиминка”, им.Калинина, “Красногорская”, “Юбилейная”, “Антоновская” и др. Вывод может быть один, необходимо своевременно, критически оценивать изменившиеся горные и газовые условия (до взрыва), а не после взрыва. Обобщенный опыт показывает, что у многих взрывов имеется инкубационный период “созревания” и он бывает достаточно длительный с явно выраженными признаками опасности.

Наиболее  характерные причины нарушения проветривания горных выработок

     Нарушение режима проветривания из-за перераспределения  воздуха между выработками. В одном случае это происходит за счет очередной сбойки двух выработок и отсутствия контрольного замера специалистами участка ВТБ за количественными изменениями подачи воздуха по забоям и выработкам, в первую очередь, наиболее удаленных от главных вентиляторов и трудно проветриваемых; в других - вследствие нарушения целостности вентиляционных сооружений при выполнении ремонтных, монтажных и других работ, в-третьих, это открытие вентиляционных дверей и перемычек (преднамеренное, вынужденное, непреднамеренное) рабочими при передвижении и транспортировке грузов. В настоящее время на угольных шахтах нет профессии дверовых, основные вентиляционные двери в околоствольных и главных выработках автоматизированы или имеют дистанционное управление с блокировкой для шлюзования. К сожалению, участковые вентиляционные двери не обслуживаются, многие не имеют дистанционного контроля их положения и блокировки при шлюзовании. По указанным причинам проветривание часто является не полностью управляемым, хорошо, если на шахте имеется значительный резерв воздуха, за счет которого частично покрываются потери. По этой причине был взрыв на шахте “Пионерка” - Колмогоровский участок и другие шахты.

     Изменения режима работы добычных машин и организации  работ в сторону ускорения, непринятие при этом соответствующих мер  по увеличению подаваемого в забой  воздуха. На угольных высокомеханизированных шахтах эта причина, пожалуй, одна из распространенных и характерных первопричин загазирований и аварийности. Так, например, на шахтах можно встретить документацию, в которой расчет количества воздуха, необходимого для проветривания очистного забоя, выполнен, исходя из средней нагрузки 1000 т/сут, а в конце месяца 2-3 дня работают с интенсивностью 2000-3000 т/сут. Аналогичное несоответствие расчетных данных по проветриванию, фактическому режиму работы имеет место при скоростном проведении горных выработок проходческими комбайнами. При этом руководители участков и инженерных служб шахты не только не осуществляют перерасчет количества воздуха, необходимого для соблюдения требований Правил безопасности, но и не увеличивают частоту уборки и увлажнения угольной пыли. К этой категории можно отнести взрывы метана и пыли на шахтах “Физкультурник”, “Сомпа”, “Сокурская”, “Распадская”, “Молодогвардейская”, им.Засядько и на других.

     Изменения горно-геологических условий. Чаще это бывает при вскрытии забоем выработки геологического нарушения, зоны разгрузки пласта, устьев дегазационных, разведочных и других технических скважин без принятия соответствующих мер по улучшению проветривания. Следует подчеркнуть, что изменение среды горно-геологических условий в очистных и подготовительных выработках бывает не очень ярко выражено — в виде перемятого угля, появления пликативного нарушения. При этом рабочие продолжают по инерции выполнять необходимый цикл работ в забое по установившемуся ранее режиму и параметрам. Аналогичную позицию по отношению к параметрам и организации работ во многих случаях занимают горные мастера и руководители участка. Хотя по правилам ведения горных работ известно, что в новых условиях нельзя продолжать работу прежними приемами и методами. Природа как бы предупреждает людей, работающих в забое, прямыми или косвенными признаками об изменении горно-геологических условий и приближающейся опасности. К таким признакам относятся изменение структуры и кливажа угля, крепости и устойчивости вмещающих пород, “потение” забоя и бортов выработки, увеличение притока воды, горного давления на крепь, потрескивание и шелушение забоя на пластах, опасных по внезапным выбросам угля и газа, и др. Главное для руководителей и рабочих: во-первых, своевременно уловить эти предупреждения природы, порой даже по неярко выраженным проявлениям, во-вторых, расшифровать их, а при необходимости пригласить геолога, маркшейдера, выполнить замеры, произвести бурение разведочных скважин, в-третьих, на основании имеющейся информации, опыта и даже интуиции сделать прогноз условий впереди забоя; в-четвертых, в соответствии с прогнозом внести соответствующую коррекцию в параметры технологии, организации работ в забое и меры по безопасности труда.

     Многие, забывают, что проведение почти любой  выработки — это всегда в определенной степени разведка пласта и вмещающих пород, так как более половины всех мелких геологических нарушений (с амплитудой менее 10 м), к сожалению, вскрываются только при проходке выработок. Наблюдения и контроль за структурой и поведением пласта нужны не только геологу и маркшейдеру для нанесения на планы горных работ, а в первую очередь тем, кто работает в забое.

     Прогнозирование горно-геологических условий, возможных  осложнений и принятия без перестраховки  соответствующих мер по безопасности можно, без преувеличения, отнести к элементам горного искусства, которым должны владеть все специалисты, осуществляющие надзор и контроль за ведением горных работ на шахте. В результате неудовлетворительного прогноза геологических нарушений и выделения метана имели место взрывы на шахтах “Коксовая”, “Тайбинская”, им. Гаевого, в определенной степени на шахте им. Шевякова.

     Неудовлетворительное  управление кровлей. Проведение неплановых и ненужных выработок с последующей  их изоляцией без погашения. В этом случае скопление метана происходит в выработанном, но не обрушившемся пространстве очистных забоев. Некоторые руководители и ИТР шахт недооценивают скрытые, неконтролируемые скопления метана в куполах, завале за механизированной крепью лавы, в изолированной, но не погашенной выработке, на основании того, что метан всегда есть в выработанном пространстве. Нельзя считать изоляцией тесовую или органную перемычку, например, в тупиковой части вентиляционного или конвейерного штреков лавы, и, тем более, профилактической мерой против попадания метана в действующие выработки участка. 
Неудовлетворительная изоляция выработанного пространства, наличие пустот, больших утечек воздуха неоднократно являлись причинами самовозгорания угля и взрывов метана с приостановкой горных работ на длительное время в целом по шахте. Такие крупные аварии, в том числе с человеческими жертвами, имели место на шахтах “Байдаевская”, “Томская” ПО -“Южкузбассуголь”, им. 50-летия Октябрьской революции ПО “Караганда-уголь”, “Юбилейная” ПО “Гидроуголь”, “Воркутинская”, им. Бажанова в Донбассе.

     Нарушение проветривания тупиковых забоев в результате остановки вентилятора  местного проветривания, разрыва вентиляционных труб, пережатия и несвоевременного их наращивания в призабойном пространстве. По этой причине были взрывы на шахтах “Инская”, “Тайбйнская”, “Чертинская” (Кузбасс).

     Низкие  скорости движения воздуха по выработке. В результате недостаточной турбулентности воздушной струи образуются слоевые скопления метана высокой концентрации, загазирование куполов, “кутков”, тупиков и других слабо обдуваемых участков выработок (забоев). Согласно исследованиям, около половины вспышек и взрывов метана в подготовительных выработках прямо или косвенно связано с наличием слоевых скоплений метана. Из-за недостаточного проветривания (скорости струи воздуха) возникает скопление метана высокой концентрации в местах воздействия исполнительного органа проходческих и добычных комбайнов на угольный массив.

     Интенсивное выделение метана в процессе после  производства взрывных работ из отбитого угля, обнаженного массива, груди забоя и бортов выработки. Замерять концентрацию метана и определять кратковременное загазирование после взрывных работ через 3-5 минут можно с помощью специальной аппаратуры с дистанционным набором проб воздуха над отбитым углем в забое выработки. При загазировании и нарушении требований ПБ при взрывных работах неоднократно происходили загорания, вспышки и взрывы метана от высокотемпературных продуктов взрыва или выгорания ВВ.

     Внезапные выбросы угля и газа, суфлярные  выделения метана. На шахтах Донецкого, Кузнецкого бассейнов аналогичные загазирования выработок участка, крыла, горизонта неоднократно произошли при вскрытии пластов квершлагами, сотрясательном взрывании, когда все люди из шахты выведены и электроэнергия отключена. Из практики известны случаи взрывов метана во время или после внезапных выбросов, в том числе спровоцированных выбросов и ликвидации их последствий (шахта им. А.А. Скочинского в Донбассе, шахта “Первомайская” в Кузбассе).

     Неправильное  разгазирование ранее отперемыченных выработок в результате быстрого вытеснения из них метана высокой концентрации в действующие выработки.

     Плановые  остановки главных и вспомогательных  вентиляторов в результате ревизии, ремонта, демонтажа и переноса оборудования, реверсии воздушной струи. Аварии с вентиляторами, электрооборудованием и электрическими сетями. Например, на шахте “Суртаиха”, г. Киселевск, в шахтоуправлении “Алмазное” в восточном Донбассе при остановке одного из главных вентиляторов и при достаточном количестве подаваемого в шахту воздуха работы продолжались в прежнем режиме. Однако из-за изменения депрессии, перераспределения воздуха между выработками и аэродинамической связи их с отработанным пространством происходили подсосы воздуха, непригодного для дыхания, что привело к групповым несчастным случаям.

     Ограничение подачи воздуха в шахту (в выработку) по указанию руководителей. Встречаются случаи, когда в зимнее время обмерзают вентиляционные стволы из-за недостатка тепла и неисправности калориферов и наблюдается естественное уменьшение поступления воздуха в шахту (аварии на шахтах “Сокурская” в Карагандинском бассейне, “Чертинская” в Кузбассе).

     Применение  несовершенных схем вскрытия, подготовки и отработки пластов, систем разработки, например местные скопления метана в "кутках" очистных забоев, нишах, тупиках у перемычек при возвратноточном проветривании. Причем эти местные скопления, практически, часто невозможно контролировать АГК, а работающие пренебрегают местным скоплением метана.