НОВЫЙ ВЗГЛЯД НА ПРИЧИНЫ ПОЖАРОВ НА ШАХТНЫХ КОНВЕЙЕРАХ

В.М.ЮРЧЕНКО,Кандидат техн. наук

КузГТУ

       Пожары на ленточных конвейерах в угольной промышленности имеют давнюю историю и достаточно хорошо изучены [1] более 40 лет назад. В период с 1948 по 1958 годы, когда доля транспортирования ленточными конвейерами была невелика, зафиксировано 8 случаев подземных пожаров. Справедливости ради следует отметить, что в ту пору отсутствовали огнестойкие ленты, устройства контроля за скоростью и поперечным сходом ленты, автоматические устройства пожаротушения.

      Расследования пожаров, возникших на ленточных конвейерах, как у нас, так и зарубежом позволили сформулировать в профессиональной инженерно-технической среде следующие знания. Пожары возникают в результате:

- трения при пробуксовке ленты на приводных барабанах;
- трения ленты о невращающиеся концевые или натяжные барабаны;
- трения ленты о невращающиеся ролики;
- трения ленты о неподвижные металлоконструкции конвейера и части става;
- трения ленты о стойки крепления и борт горной выработки;
- короткого замыкания электрооборудования на конвейере и в электрической сети;
- загорание от посторонних источников.

Именно эти знания инициировали исследовательские и опытно-конструкторские разработки, направленные на предупреждение пожаров на ленточных конвейерах и их ликвидацию. Изыскания проводились и проводятся по следующим направлениям:

- разработка рецептуры изготовления конвейерных лент, не загорающихся от трения;
- разработка средств контроля за скоростью движения конвейерной ленты и за ее поперечным сходом;
- разработка автоматических установок пожаротушения.

      Однако при формулировании целей и задач произошла подмена понятий “причина” и “следствие”. Поэтому всё, в результате чего происходят пожары на ленточных конвейерах, отнесено к причинам. Детальное рассмотрение процессов, происходящих при эксплуатации ленточных конвейеров, привело автора к убеждению, что это не причины, а следствия. Анализ действительных причин приведен в табл. 1. Таким образом, все усилия разработчиков были направлены на борьбу со следствиями, но не с причинами.

      Научно-исследовательский институт резиновой промышленности и конструкторско-технологические бюро заводов-изготовителей более 40 лет стремятся создать огнестойкую, трудновоспламеняющуюся, трудносгораемую или трудногорючую ленту. Определения менялись со временем, а существо требований, предъявляемых техническим надзором угольной промышленности заключалось в повышении предела температуры, при которой возникает загорание ленты от трения. На первом этапе не устраивала температура 200-220 С, затем – 350 С. Сегодня эта планка поднята до 500 С [2]. Возникает сомнение в целесообразности этих усилий, потому что транспортируется горючее полезное ископаемое – уголь. А воспламенение штыба углей происходит при температуре более 380-500 С. Таким образом, лента, нагретая до предельной температуры и разрушившаяся, может сама стать источником загорания штыба или угольной мелочи.

      Разработка средств контроля за скоростью движения ленты достаточно быстро увенчалась успехом. С 1962 г. Днепропетровским заводом шахтной автоматики освоен серийный выпуск датчика скорости УПДС, а с 1987 г. – более совершенного и надежного датчика ДКС. В результате совершенствования появилось устройство для контроля проскальзывания конвейерной ленты УКПС и устройство контроля скорости УКС-1. Казалось бы, повсеместное применение датчиков, которые при снижении скорости движения ленты на 25 % отключают привод конвейера, должно было исключить возможность пробуксовки ленты и ее последующего загорания. Однако, как показывают материалы расследования пожаров из-за пробуксовки ленты на приводных барабанах, в большинстве случаев датчики контроля скорости либо не были установлены, либо были зашунтированы.

Таблица 1

Причины возникновения пожаров на ленточных конвейерах

      В 60-х годах (теперь уже прошлого столетия) ленточные конвейеры оборудовались сигнализаторами схода ленты ССВЛ-3 и ССНЛ-1 (соответственно верхней и нижней ветвей). Сигнализатор представляет собой сочетание самоцентрирующей роликоопоры, поворотной в горизонтальной плоскости и конечного выключателя. Разворот самоцентрирующей роликоопоры осуществлялся за счет действия борта ленты на дефлекторный ролик, установленный на рычаге. При углах разворота на 3-6 самоцентрирующая роликоопора создавала максимальное центрирующее усилие на ленту. Если этого усилия было недостаточно, то лента продолжала сходить, разворачивать роликоопору на больший угол в плане. При этом самоцентрирующая роликоопора нажимала на конечный включатель, отключающий привод конвейера. Это был правильный подход к решению задачи, который требовал изучения причин схода конвейерной ленты, а также совершенствования и создания устройств, противодействующих сходу ленты, улучшения культуры эксплуатации и обслуживания ленточных конвейеров.

      С появлением нового типажного ряда самоцентрирующие роликоопоры на шахтных ленточных конвейерах не устанавливаются. Контроль за сходом ленты осуществляется датчиками КСЛ. Опыт эксплуатации показывает, что датчики схода устанавливают на расстоянии гораздо большем от борта ленты, чем того требует §352 ПБ (датчик схода должен отключать привод конвейера при сходе ленты на сторону более 10 % ее ширины). Именно этот факт сводит на нет эффективность их применения.

      Разработка автоматических средств пожаротушения происходила целенаправленно, так как задача максимально конкретизирована и не предполагает разнообразия. А именно: тушить необходимо пожар на ленточном конвейере независимо от причины возникновения; средство тушения – вода из пожарно-оросительного трубопровода. В угольной промышленности накоплен значительный опыт эксплуатации автоматических установок водяного пожаротушения УАК, УВПК и УАП. Совершенствование конструкций направлено на повышение надежности установок и их чувствительности к повышению температуры. Наиболее полно требованиям ПБ отвечает конструкция ООО НПП “Шахтопожарсервис” УАП. Различные исполнения установки позволяют тушить пожар на приводной станции (УАП-Н), на разгрузочной секции (УАП-Г) и на линейной части става (УАП-Л) ленточного конвейера. Установка снабжена сигнализирующим электроконтактным манометром для контроля за необходимым давлением воды в пожарно-оросительном трубопроводе. При отсутствии воды блокируется запуск ленточного конвейера.

      В этой связи, учитывая возможное вмешательство обслуживающего персонала с целью заблокирования самогó сигнализирующего манометра, главным уязвимым местом любых установок водяного пожаротушения является отсутствие воды в пожарно-оросительном трубопроводе.

      Таким образом, кажущийся внушительным арсенал перечисленных средств не принес желаемых результатов по предотвращению и своевременному тушению пожаров на ленточных конвейерах. Наоборот, надежда на совокупность действия применяемых защитных мер порождает взаимную безответственность как обслуживающего персонала, так и надзора.

      Этот неутешительный вывод подтверждается неумолимой статистикой [2, 3]. Число пожаров на шахтных ленточных конвейерах с 14 в 1981 г. возросло до 44 в 1991 г. В последнее десятилетие число шахт в Российской Федерации существенно сократилось. Часть шахт отошла в результате образования независимых государств (Украина, Казахстан и др.). Другая часть шахт закрыта из-за нерентабельности и в результате реструктуризации угольной отрасли. Однако острота проблемы осталась. Только в Кузбассе [4] на шахтных ленточных конвейерах произошло 6 пожаров в 1996 г., 9 пожаров – в 1997 г. По последним сведениям [5] на шахтах России ежегодно происходит 9-11 возгораний, связанных с эксплуатацией ленточных конвейеров, в том числе до 5 крупных пожаров с большим материальным ущербом и даже человеческими жертвами.

      Для дальнейшего анализа причин, предложенных автором статьи (см. табл.1) и, на этой основе, выработки предложений по снижению пожароопасности ленточных конвейеров, использован большой статистический материал ВНИИГД [2, 3].

      Распределение пожаров по местам их возникновения на ленточных конвейерах представлено следующим образом: 64 % – приводная станция, 25,5 % – линейный став, 10,8 – натяжная станция. Более тщательное рассмотрение пожаров на приводной станции [2] показывает: 24 % – приводные барабаны, 23 % – гидропередача, 7,5 – редуктор и тормозная система, 3,0 % – электрооборудование, 7,5 – другие элементы.

      При всем многообразии действительных причин (см. табл.1) их обобщение позволяет сгруппировать в пять основных причин, представленных в табл. 2.

      Из распределения явствует, что две основные причины, связанные с изменением натяжения и поперечным сходом ленты в процессе эксплуатации, приводят к возникновению пожаров в 62 % случаев.

      Современные ленточные конвейеры оснащены натяжными устройствами, в которых величина натяжения изменяется эпизодически (по необходимости) и контролируется по динамометру или электроконтактному манометру. Измерение натяжения осуществляется в одной из точек тягового контура, удаленной от приводного барабана. Такие натяжные устройства не могут изменять величину натяжения ленты в процессе эксплуатации конвейера. Разработка натяжных устройств, позволяющих автоматически поддерживать соотношение натяжений ленты в точках набегания и сбегания на приводном барабане и сравнивать его с тяговым фактором, позволит во многих случаях исключить пробуксовку.

Таблица 2

* при определении доли пожаров использовано распределение по источникам зажигания на ленточных конвейерах [2]

      Важно отметить, что из 21,6 % пожаров по причине изменения натяжения ленты (см. табл. 2) 13 % связаны с эксплуатацией неисправных и изношенных роликов [2]. Существующая практика (см. п. 5.5, раздел 5. Эксплуатация конвейеров “Руководство по эксплуатации ленточных конвейеров в угольных и сланцевых шахтах”. – М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1995) предполагает ежесменно производить осмотр поддерживающих роликов. Задача невыполнимая, так как роликов тысячи, а потому невыполняемая. Эта работа станет выполнимой и более эффективной, если оснастить пусковую аппаратуру приборами измерения потребляемого тока (мощности) электродвигателем привода конвейера. Сопоставление информации (например: ток двигателя, неприсоединенного к редуктору; ток двигателя, вращающего редуктор; ток двигателя, вращающего редуктор с приводным барабаном; ток двигателя при работе незагруженного конвейера) через определенные промежутки времени позволит судить о состоянии не только поддерживающих роликов, но и электродвигателя, и редуктора.

      На основе этой информации возможно конкретно организовывать планово-предупредительные мероприятия по своевременному техническому обслуживанию и ремонту как поддерживающих роликов, так и конвейера в целом.

      Вторая из названных причин, поперечный сход ленты, еще более весома и составляет 40,4 % пожаров на ленточных конвейерах. Это происходит не случайно, а потому, что на всех отечественных шахтных ленточных конвейерах отсутствуют автоматические центрирующие устройства, противодействующие сходу ленты. Конструкторами взято на вооружение наивное предположение о том, что применение желобчатых роликоопор (со стационарным поворотом боковых роликов на 1-3º в плане) для поддержания верхней и нижней ветвей ленты исключит ее поперечный сход. В действительности, при работе конвейера с постоянно меняющейся нагрузкой, на движущуюся ленту одновременно воздействуют более десяти факторов, обусловливающих ее поперечный сход. Следствиями этого являются: увеличение сопротивления движению и натяжения ленты, приводящие к пробуксовке, трение о борт выработки и неподвижные элементы конвейера, разрушение борта ленты, вырыв тросов, отрыв полосы ленты, просыпание груза и заштыбовка приводной и натяжной станций, а также подконвейерного пространства. Здравый смысл требует, чтобы все шахтные ленточные конвейеры оснащались самоцентрирующими роликоопорами (простейшими из автоматических центрирующих устройств). Применение самоцентрирующих роликоопор, поворотных в плане, позволит не только исключить поперечный сход ленты на прямолинейно установленных конвейерах, но и расширит область применения ленточных конвейеров на криволинейные горные выработки [6, 7].

     Предложенные подходы позволяют сформулировать новые задачи в деле обеспечения пожарной безопасности ленточных конвейеров:

- разработать аппаратуру автоматического управления, исключающие возможность эксплуатации ленточного конвейера (конвейерной линии) без включения датчика скорости, датчика схода и автоматической установки водяного пожаротушения;
- разработать аппаратуру измерения и контроля натяжения ленты в точках набегания и сбегания на приводном барабане и на ее базе разработать автоматические натяжные устройства для ленточных конвейеров;
- разработать самоцентрирующие роликоопоры для всех типоразмеров конвейерных лент и конвейеров;
- разработать организационно-технические мероприятия и меры, способствующие повышению культуры эксплуатации и технического обслуживания ленточных конвейеров.

Список литературы

1. Сухаревский В.М. Борьба с пожарами на ленточных конвейерах в шахтах. – М.: Углетехиздат, 1959. – 24 с.
2. Кравченко Е.В. Причины пожаров на ленточных конвейерах и способы их предотвращения / Е.В. Кравченко, В.П. Кудинов, Л.В. Легащева // Безопасность труда в промышленности. – 1994. – № 2. – С. 17-20
3. Бухтий Н.В. Пожарная безопасность подземных ленточных конвейеров / Н.В. Бухтий, И.П. Белик, Ю.М. Маркович // Безопасность труда в промышленности. – 1988. – № 7. – С. 44-45.
4. Баскаков В.И. Пожары на конвейерном транспорте / В.И. Баскаков, Г.К. Герасимов, В.С. Лудзиш // Безопасность труда в промышленности. – 2000. – № 1. – С. 41-43.
5. Пожаробезопасность ленточных конвейеров и нормы безопасности на шахтные конвейерные ленты / А.И. Субботин, Л.А. Беляк, Л.А. Чубаров, Ю.И. Григорьев // Безопасность труда в промышленности. – 2001. – № 5. – С. 18-23.
6. Юрченко В.М. Серийный ленточный конвейер для конвейеризации горных выработок со сложными трассами / В.М. Юрченко, Ю.А. Курников, Д.Н. Глазов // Механизация горных работ: Межвуз. сб. науч. тр. КузПИ. – 1977. – Вып. 1. – С. 91-94.
7. Юрченко В.М. Шахтные испытания изгибающегося ленточного конвейера / В.М. Юрченко, Ю.А. Курников, В.Н. Бобриков // Экспресс-информ. Новое горно-шахтное оборудование. Испытания и опыт эксплуатации. – М., ЦНИЭИуголь, 1979. – Вып. 62. – С. 26-29.

Выход в электронную библиотеку