Автореферат магистерской работы:
Разработка мероприятий по предотвращению эндогенных пожаров в условиях шахты
Научный руководитель:Булгаков Юрий Федорович
Актуальность проблемы:
На шахтах Украины ежегодно регистрируется от 6 до 36 эндогенных пожаров. Они стабильно остаются на втором месте, после экзогенных пожаров, по величине наносимого ущерба. Он достигал от 12 до 40 % и, например, в1999 году составил около 8 млн. гривень или 21,4 % от потерь, нанесенных авариями угольной промышленности. За последние годы эндогенными пожарами были выведены из эксплуатации самые производительные в Украине выемочные поля на шахтах им. А. Ф. Засядько, им. Г. Г. Капустина, «Привольнянская», им. В. М. Бажанова, парализована работа шахты «Булавинская», «Ольховатская».
Эндогенные пожары возникают из-за самонагревания угля в трудно доступных местах, таких как выработанное или закрепленное пространство, в целиках, угольных насосах за изоляционными перемычками, пластах спутниках. Подавление очагов горения в таких условиях затруднено, чем обусловлена самая высокая продолжительность ликвидации этого вида подземных аварий. Активным способом тушат около 36 %, изолируют 59 %, комбинированным способом ликвидируют 5% пожаров. Обозначилась тенденция к увеличению продолжительности и трудоемкости их тушения. В связи с этим, предотвращение или ограничение до безопасных приделов самонагревания угля - самый перспективный и экономически целесообразный путь борьбы с эндогенными пожарами.
Особенно актуальной в кризисной для угольной промышленности ситуации представляется разработка так называемых общетехнических мер, позволяющих снизить пожароопасность горных выработок за счет выбора рациональных технологических режимов и приемов процесса выемки угля, без увеличения его себестоимости профилактическими мероприятиями.
Цель работы и задачи:
Разработка мероприятий по предупреждению и локализации эндогенных пожаров в условиях шахты «Трудовская». И использование их для предупреждения эндогенных пожаров в шахтах.
Идея работы:
Заключается в использовании современных методов и средств для профилактики и предотвращения эндогенных пожаров.
Введение
ГОАО шахта «Трудовская» по административному делению относится к Петровскому району. После ГОАО шахта «Трудовская» расположена в западной части Донецко-Макеевского геолого-промышленного района в пределах водораздела между реками Волгой (бассейн реки Днепр) на западе и Кальмиус на востоке, проникающими за его пределами.
С западной стороны ГОАО шахта «Трудовская» граничит с г. Марьинка, с севера - п.г.т. Красногорловка, с юга граничит с п. Александровка, с востока жилой массив Петровского района г. Донецка.
ГОАО шахта «Трудовская» сдана в эксплуатацию после восстановления в 1952 году. Годовая мощность шахты составлена по проекту - 600 тыс. тонн, суточная - 2000т. угля.
На балансе шахты состоят пласты k6, k8, l4, m2, m3, l1, l1H, l2, l3, l6, l7, c запасом угля 104 488 тыс./тонн.
В настоящее время шахтой разрабатываются пласты l4 - мощностью 1,5 м, m3 - мощностью - 1,3-1,35 м.
Разрабатываемые шахтой угольные пласты отличаются незначительной газоопасностью, суфлярных выделений внезапных выбросов угля и газа за период разработки пластов не отмечалось. Шахта отнесена к первой категории по газообильности.
По содержанию летучих в углях разрабатываемых пластов, в соответствии с правилами технической эксплуатации, пласты относятся к опасным по взрыву угольной пыли. Пласт l4 склонен к самовозгоранию.
Каждая шахта, разрабатывающая пласты угля, склонного к самовозгоранию, должна быть обеспечена средствами подавления очагов самовозгорания, локализации и тушения эндогенных пожаров в соответствии с "Инструкцией по противопожарной защите угольных щахт",(к §542 ПБ).
Требования к предупреждению самовозгорания угля
1 Для предупреждения самовозгорания угля необходимо:
- обеспечить контроль за ранними признаками самовозгорания угля;
- выбирать технологию, обеспечивающую максимальную выемку угля;
- определить порядок и объем применения антипирогенов;
- осуществлять изоляцию выработанного пространства со стороны примыкающих выработок;
- изолировать оставляемые целики, пачки, скопления угля
1.1 Контроль над ранними признаками самонагревания (самовозгорания) угля должен быть организован в соответствии с ДНАП 1.1.30-1.01.96 с помощью специальной аппаратуры. При отсутствии систем непрерывного автоматического контроля наблюдения за ранними признаками самовозгорания угля должны вестись силами участка ВТБ (или специального участка) и ГВГСС в соответствии с настоящим Руководством (приложение Е).
1.2 Извлечение угля должно осуществляться с помощью технологий, обеспечивающих максимальную его выемку на полную мощность пласта. При выемке не на полную мощность оставляемая пачка или, пропласток угля не должны превышать критического по самовозгоранию значения мощности, устанавливаемого НИИГД (на договорных началах) для конкретных условий.
1.3 В качестве антипирогенов следует использовать материалы и вещества, рекомендуемый перечень и характеристика которых приведены в приложении Ж.
1.4 Антипирогены должны использоваться в твердом виде (порошкообразные), жидком (растворы или суспензии, пленкогелеобразующие жидкости) и газообразном.
1.5 При выборе антипирогенов необходимо руководствоваться следующими требованиями - эффективностью их по отношению к углю данного шахтопласта, не токсичностью, пожаробезопасностью, не дефицитностью, низкой стоимостью.
1.6 Твердые (порошкообразные) антипирогены следует .наносить на поверхность разрыхленного угля или нагнетать порошкообразные антипирогены в шпуры и скважины, пробуренные в целиках угля.
1.7 Жидкие антипирогены следует, как правило, применять при нагнетании их в целики угля через шпуры или скважины с помощью насосов с применением герметизаторов.
1.8 Вспучивающиеся и пленкообразующие составы должны нагнетаться в шпуры или напыляться на поверхность угля с помощью распылителей.
1.9 При больших скоплениях выброшенного или разрыхленного угля следует в качестве изолирующего покрытия использовать твердеющую пену, например на основе карбамидно-формальдегидной смолы. Составы для получения твердеющих пен и свойства пен приведены в приложении И.
1.10 Предотвращать приток воздуха к скоплениям угля следует путем возведения по контуру выемочного пространства изолирующих полос. Ширина изолирующих полос должна быть не менее мощности вынимаемого пласта. Возведение полос производится из твердеющих материалов, например получаемых на основе золы-уноса тепловых электростанций. Технология работ по возведению полос приведена в Руководстве по заполнению пустот за крепью горных выработок (Донецк; 1987).
2. Отработка шахтопластов угля должна осуществляться согласно инструкции "Эндогенные пожары на, угольных шахтах Донбасса. Предупреждение и тушение (Донецк, 1997), предусматривающей требования к:
- составлению разделов, касающихся предупреждения пожаров от самовозгорания при вскрытии пластов;
- разработке мер по предупреждению и обнаружению возможного очага пожара в процессе отработки пластов.
2.1 Строительство шахт, вскрытие и подготовка выемочных полей, горизонтов, блоков, панелей должны осуществляться по проектам, имеющим разделы (проекты), касающиеся предупреждения пожаров от самовозгорания угля. Разделы проектов (проекты), касающиеся предупреждения пожаров от самовозгорания угля, должны, проходить экспертизу в НИИГД на договорных началах.
2.2 Планы развития горных работ на действующих и подготавливаемых горизонтах проектируемых, строящихся и реконструируемых шахт необходимо составлять с учетом склонности к самовозгоранию намечаемых к разработке шахтопластов угля (выемочных полей). Представленные шахтой планы ежегодно рассматривать в производственном объединении (концерне, ассоциации, акционерном обществе) или на шахте с участием представителя НИИГД, местного органа Госнадзорохрантруда, ВГСО. Результаты рассмотрения оформлять протоколом, который утверждается техническим директором производственного объединения (концерна, ассоциации, акционерного общества) или собственником шахты.
2.3 Вскрытие, подготовку и отработку выемочных полей (участков) следует производить в соответствии с проектами, утверждаемыми техническим директором производственного объединения (концерна, ассоциации, акционерного общества), согласованными с командиром ВГСО и прошедшими экспертизу в НИИГД на договорных началах.
В проекте должны быть предусмотрены меры по предупреждению и обнаружению возможного очага пожара. Время отработки и изоляции выемочного поля без применения специальных мероприятий по предупреждению самовозгорания угля должно быть меньше ожидаемого межпожарного периода. Расчет межпожарного периода выполняет НИИГД на договорных началах.
2.4 Подготовку и отработку крутопадающих пластов угля вести в соответствии с "Типовыми технологическими схемами подготовки, отработки и изоляции шахтных полей и выемочных участков на крутопадающих пластах угля, склонного к самовозгоранию" (Утв. Минуглепромом УССР 24.12.85. - Донецк: ДонУГИ; ВНИИГД, 1986.-80 с).
Требования к технологии тушения эндогенных пожаров
1 При обнаружении признаков эндогенного пожара должен быть введен в действие "План ликвидации аварий" (ПЛА). В соответствии с ПЛА устанавливается режим вентиляции шахты. Главный инженер шахты или лицо, его заменяющее, совместно с командиром ГВГСС, прибывшим по вызову на аварию, если авария не ликвидирована до прибытия ГВГСС, разрабатывают оперативный план ликвидации аварии.
В тех случаях, когда пожар не удается ликвидировать в соответствии с оперативным планом, главный инженер шахты с привлечением ГВГСС, НИИГД, МакНИИ и других, организаций разрабатывает проект локализации и тушения пожара.
2 Выбор способа тушения зависит от конкретных геологических и горнотехнических условий, степени активности и площади распространения пожара (приложение К).
Определение стадий развития пожара, температуры угля и контроль за развитием и тушением пожара должны производиться по соотношению долей этилена и ацетилена средствами НИИГД или ГВГСС (на договорных началах) согласно методам, изложенным в приложениях Л; М, Н.
3 Тушить подземные пожары, если доступ к ним возможен, необходимо непосредственным воздействием на очаг пожара (активным способом): водой, пеной, пульпой, огнетушащим порошком, песком, инертной пылью или другими веществами (приложение П). При тушении и разборке горящего массива уголь следует грузить в вагонетки, тщательно заливать водой, засыпать .песком или инертной пылью и выдавать на поверхность.
4 Независимо от хода работ по непосредственному - воздействию на очаг пожара необходимо вести подготовительные работы, по его изоляции.
Если невозможно ликвидировать пожар непосредственным | воздействием на очаг, следует применить комбинированный способ тушения или способ изоляции.
5 При комбинированном способе тушения пожарный участок временно изолируют перемычками, а затем проводят непосредственное тушение путем:
- заиливания;
- затопления изолированного участка водой;
- заполнения изолированного участка инертным газом и т.п.
6 Комбинированный способ тушения пожара с использованием инертных газов применять в том случае, когда неизвестно месторасположение очага пожара и при необходимости предупредить образование взрывчатых концентраций горючих газов. Если существует опасность проникновения инертных газов из пожарного участка в соседние рабочие участки, то должны быть предприняты дополнительные меры, обеспечивающие безопасность работ на смежных участках.
7 Изоляцию и комбинированное тушение следует применять также при отсутствии подступов к очагу пожара, когда его ликвидация непосредственным воздействием на очаг связана с риском для жизни работающих, при значительной затрате материальных средств и времени на 8 Способ изоляции следует применять при тушении пожаров, возникающих в выработанных пространствах лав, погашенных горных выработках, за перемычками, а также в тех случаях, когда невозможно или нецелесообразно использовать другие способы ликвидации пожара.
8 От действующих выработок пожарный участок должен быть .изолирован постоянными перемычками из негорючего материала , (гипс, бетон, бетонит или другие изоляционные материалы).
В перемычки должны быть заложены трубы для отбора проб воздуха, измерения температуры и выпуска воды. Если в процессе .тушения пожара возникает необходимость возведения дополнительных перемычек, контрольные трубки для отбора проб должны быть протянуты через все перемычки.
9 Пожарные участки на газовых шахтах должны быть изолированы взрывоустойчивыми перемычками.
10 Если по окончании возведения перемычек доля кислорода в пожарном участке не снижается, изоляцию следует усилить; дополнительной герметизацией перемычек воздухонепроницаемым! покрытием, возведением рубашек, снятием депрессии и т.п.
11 На каждый изолированный пожар главным инженером - шахты совместно с командиром ВГСО должен быть составлен проект тушения, предусматривающий меры по сокращению объема Изолированных выработок, быстрому тушению пожара расконсервации запасов угля. Проект тушения согласовывается (НИИГД и утверждается техническим директором производственной объединения (концерна, ассоциации, акционерного общества).
12 Специальные способы, технические средства и материала для тушения и локализации пожаров (газогенераторы и пр.), пpи использовании которых возникает высокая температура, открыто пламя, повышенная концентрация вредных газов, допускаете) применять по письменному разрешению руководителя ликвидации аварии при условии соблюдения требований "Устава ГВГСС по организации и ведению горноспасательных работ" и эксплуатационной документации (руководства, инструкции).
13 Контроль над состоянием изолированных пожарных участков должен осуществляться до списания пожара (приложение С)
14 Решение о прекращении тушения пожара принимаете) после исчезновения признаков горения на основании результатов наблюдений за пожарным участком.
15 Все изолированные эндогенные и экзогенные пожары. подлежат тушению и списанию. К восстановительным эксплуатационным работам в пожарных участках разрешаете приступать только после списания пожара специальной комиссией с участием представителей местных органов Госнадзорохрантруда и ВГСО.
Списывает потушенные подземные пожары комиссия в составе технического директора производственного объединения (концерна,, ассоциации, акционерного общества) - председатель, представителя местного органа Гоенадзорохрантруда, командира ВГСО и главного инженера шахты. Признаки потушенного пожара:
- водород и оксид углерода в пробах воздуха, отобранных из пожарного участка, отсутствуют или доля их не выше фонового значения;
- температура угля в очаге самовозгорания ниже критического значения, характерного для данного шахтопласта;
- температура воздуха и воды, вытекающей из изолированного участка, не превышает более чем на 3-5 °С характерные значения для изолированных выработок данного горизонта.
При списании пожара необходимо учитывать совокупность всех вышеуказанных признаков и их динамику (приложение Т).
16 Разведка и вскрытие участков с потушенными и списанными пожарами производится по плану и проекту вскрытия участка, составленным главным инженером шахты совместно с командиром ГВГСС и оформляется как выполнение технических работ.
Техника безопасности при ведении работ по тушению пожаров
1 При проведении работ по борьбе с эндогенными пожарами необходимо выполнять требования "Правил безопасности в угольных шахтах" и бассейновой инструкции "Эндогенные пожары на угольных шахтах Донбасса: Предупреждение и тушение" (Донецк, 1997).
2 Меры безопасности при использовании различного оборудования для борьбы с эндогенными пожарами сводятся к следующему;
- оборудование, использующее инертные и твердеющие пены и вспененные суспензии, должны обслуживать лица, обученные по специальной программе, которая учитывает специфику работ с криогенной техникой, пенообразователями, карбамидными смолами и кислотами. Программа обучения утверждается техническим директором объединения;
- лица, непосредственно работающие с жидким азотом, должны иметь спецодежду, защитные очки, перчатки;
- при работе с пенообразователями, карбомидными смолами и кислотами и их рабочими растворами необходимо обеспечивать защиту кожных покровов и органов зрения. При попадании пенообразователей и их растворов на слизистую оболочку глаз необходимо промыть их физиологическим раствором или чистой водой. Загрязненные пенообразователем кожные покровы обмывают 'чистой водой;
- при монтаже и эксплуатации оборудования для подачи пены .запрещается курение и применение открытого огня вблизи скважины;
- сварочные работы на поверхности в районе скважины выполняют только с разрешения главного инженера шахты не ближе чём в 20 м от скважины при постоянном измерении доли метана;
- профилактику эндогенных пожаров инертной пеной, вспененной суспензией производить согласно требованиям "Проекта подготовки и отработки выемочного поля". Если предусмотренный в проекте cпособ заменяется новым, который предполагает использование пены или вспененной пульпы, то его реализация , регламентируется дополнением к проекту. Дополнение утверждается техническим директором производственного или другой формы объединения и согласовывается с НИИГД.
3 Оперативную локализацию эндогенных пожаров в действующих выемочных полях вести соответственно плану мероприятий, утвержденному техническим директором объединения и согласованному с НИИГД. Если локализация ведется силами ГВГСС, то, план мероприятий утверждает и командир отряда.
В перечне мероприятий по локализации эндогенных пожаров должны быть отражены:
- технологические схемы и параметры подачи пены,
- границы зоны, в которую могут попасть вытесняемые газообразные продукты горения;
- места установки постов контроля над составом воздуха, периодичность контроля;
- места хранения резервных респираторов
- порядок допуска рабочих в пределы опасной зоны;
- осуществление постоянного контроля со стороны ИТР шахты за приготовлением и подачей пены.
4 Локализацию эндогенных пожаров в действующих, выемочных полях допускается производить при отсутствии угрозы, взрыва, подтвержденной результатами газового анализа.
5 Локализацию эндогенных пожаров силами шахты производить при доле оксида углерода в пределах санитарных норм. При повышенной доле оксида углерода или угрозе превышения санитарной нормы работы осуществляются силами ГВГСС. Работники шахты при этом работают только в выработках со свежей струёй.
6 Тушить эндогенные пожары пенами, вспененной глинистой пульпой следует по специальным проектам, утвержденным техническим директором объединения и согласованным с НИИГД.
7 При подаче инертной пены и вспененной глинистой пульпы в изолированный пожарный участок необходимо учитывать возможное увеличение доли газов по фронту распространения пены или азота, В местах аэродинамической связи аварийного участка с действующими выработками должен осуществляться контроль за газовой обстановкой экспресс методом из расчета не реже одного определения в течение часа и с помощью лабораторного анализа - не реже одного раза в смену.
8 Площадка, приготовленная на поверхности у скважины для размещения передвижного комплекса по приготовлению и подаче инертной пены или вспененной глинистой пульпы, должна обеспечивать устойчивое положение цистерн и газификационных установок. Максимальный наклон цистерн в продольном направлении 30°, в поперечном 45°. Ситуации с применением первого показателя отличается большей оперативностью за счет использования переносного газоанализатора "Эндотестер". Однако он не позволяет оценить динамику температуры в стадиях самонагревания и возгорания, поэтому его целесообразно использовать в качестве дополнительного при определении ранней стадии эндогенного пожара и стадии горения.
Вывод:
В магистерской работе дано теоретическое усовершенствование и решение научно-технической проблемы, кот заключается в повышении уровня эндогенной пожарной безопасности угольных шахт на основе разработки современных методов предотвращения, предупреждения и локализации эндогенных пожаров.
При взаимодействии угля с кислородом, наблюдается повышение температуры .
При взаимодействии угля с кислородом, наблюдается повышение температуры.
Список использованных источников
1. Печук И.М., Маевская В.М. Эндогенные пожары в Донецком бассейне. - М.: Углетехиздат, 1954. -276 с.
2. Линденау Н.И., Маевская В.М., Крылов В.Ф.- Происхождение, профилактика и тушение эндогенных пожаров на угольных шахтах.- М.: Недра, 1977. -320 с.
3. Саранчук В.И.. Баев Х.А. Теоретические основы самовозгорания угля. - М.: Недра, 1976. - 151 с.
4. Глузберг Е.И., Гращенков Н.Ф., Шалаев В.С. Комплексная профилактика газовой и пожарной опасности в угольных шахтах. - М.: Недра, 1988. -181 с.
5. Игишев В.Г. Борьба с самовозгоранием угля в шахтах. - М.: Недра, 1987.-177 с.
6. Кучер Р.В., Компанец В.А., Бутузова Л.Ф. Структура ископаемых углей и их способность к окислению - Киев: Наук. Думка, 1980. -168 с.
7. Пашковский П.С. Разработка способов прогноза и предотвращения эндогенных пожаров в глубоких шахтах: Автореф. дис… д-ра техн. наук: 05.26.01 / Донецк. политех. ин-т.- Донецк, 1992.- 40 с.
8. Дубинин М.М. Поверхностные окислы и адсорбционные свойства активных углей .- Успехи химии, 1955, вып.5, -С.513-526.
9. Физические основы самовозгорания угля и руд / В.С. Веселовский, Л.П.Виноградова, Г.Л. Орлеанская и др. - М.: Наука, 1972. -197 с.
10. Прогноз и профилактика эндогенных пожаров / В.С. Веселовский, Л.П. Виноградова, Г.Л. Орлеанская и др. - М.: Наука, 1975. -160 с.
11. Михеев Г.Ф. Обнаружение самовозгорания угля на ранней стадии. - М.: Углетехиздат, 1951. -100 с.