Факультет: Геотехнології та управління виробництвом
Кафедра: Охорона праці і аерологія
Спеціальність: Безпека трудової діяльності
Группа: ОПГ-08м
Тема випускної роботи:
Підвищення безпеки виходу людей із зони розповсюдження пожежних газів при пожежах в похилих виробках з нізхідним провітрювання в умовах шахти ім. Е. Т. Абакумова
Багатовіковий досвід експлуатації підземних об'єктів показує, що, незважаючи на прийняті заходи безпеки, все ж мають місце аварії та пожежі. Їх ліквідація завжди пов'язана з багатьма труднощами і небезпеками, бо у посадових осіб та персоналу, що приймає участь у ліквідації наслідків пожежі або аварії, у багатьох випадках виникає дефіцит інформації за різними даними, пов'язаним з характеристикою об'єкта та складеною обстановкою.
На сьогоднішній день , із-за розробки запасів вугілля на великих глубинах і в складних гірничо-геологічних умовах, на шахтах сформувалася складна схема гірничих виробок. У аварійних ситуаціях необхідно швидко і, головне, вірно визначити безпечні маршрути виходу шахтарів, а також маршрути пересування рятівників. Бо від цього буде залежити життя людини.
Цілі і завдання роботи
Зробити аналіз існуючої схеми вентиляції гірничих виробок та воздухорозподілу по виробкам шахти «Абакумова». Створити комп’ютерну модель шахти за допомогою програмного забезпечення «IRS Вентиляция – ПЛА». Промоделювати шахтну вентиляційну мережу в аварійних умовах, з’ясувавши при цьому шляхи виходу шахтарів із зони розповсюдження пожежних газів при пожежах в похилих виробках. Підвищити безпеку виходу людей із аварійної зони.
Загальна характеристика шахти
Шахта ім. Е. Т. Абакумова виробничою потужністю 350 тис. тонн вугілля на рік здана в експлуатацію в 1945 році. (В останні роки шахта видобуває 178 тис. тонн вугілля на рік). У 1959 році була введена друга черга - горізонт 561м. Виробнича потужність шахти складала 1500 тис. тонн на рік, з 1982 року знижена до 1200 тис. тонн на рік у зв'язку з відходом гірських робіт на глибину, погіршенням гірничо-геологічних умов відпрацювання пластів, зменшенням їх середньо динамічної потужності. Розташована за адресою м. Донецьк, селище ім. Е. Т. Абакумова, вул.Кірова-292. Шахтне поле розкрите чотирма вертикальними стовбурами: скіповим, вентиляційним і двома клітьовими. У межах шахтного поля відпрацьовується пласт m3, потужністю 1.0-1.1м з кутом нахилу 8-12 градусів. Марка добуваємого вугілля - ДГ. На шахті прийнята панельна схема підготовки і відпрацювання пластів. Система відпрацювання вугільного пласта - столбова. Система провітрювання - центрально-віднесена, спосіб провітрювання - всмоктувальний. Шахта віднесена до сверхкатегорної по газу та небезпечної по вибуховості вугільного пилу. Режим роботи - чотирьохзмінний. Перша зміна - ремонтно-підготовча, решта - видобуткові. Транспортування людей по основним магістральним виробкам здійснюється в людських вагонетках ВП-18 електровозами АМ-8Д. Для доставки вугілля і людей по похилим виробкам використовуються стрічкові конвеєра 3л-100У, 1л-100У. По дільничним конвеєрним штреках використовуються конвеєри 1л-80 і 1ЛТ-80. Для видачі породи, спуску матеріалів і устаткування за допоміжним ухилом і ходком - кінцева доставка підйомними машинами Ц3 * 2.2 і лебідки ЛВ-25. Очисні забої оснащуються високопродуктивними механізованими комплексами КД-80, 1МКД-90. Комбайни працюють в лаві за челноковой схемою.
Аварійна вентиляція
Аналіз аварійності на підприємствах вугільної промисловості показує, що зі зростанням глибини розробки, потужності та енергозабезпеченності шахт потенційна небезпека виникнення аварій залишається досить високою.
Практикою ведення гірничорятувальних робіт встановлено, що успіх порятунку гірників, які перебували у шахті під час аварії, ефективність дії рятувальників по її ліквідації і, нарешті, розмір матеріального збитку багато в чому залежить від правильного вибору та своєчасного застосування аварійного вентиляційного режиму.
Найбільшу небезпеку несуть у собі аварії, при виникненні яких у шахтній мережі генеруються потужні внутрішні джерела тяги, здатні подолати натиск вентилятора у виробках аварійної ділянки, перекинути повітряний потік і тим самим дезорганізувати провітрювання шахти. Існуючі методи оцінки стійкості вентиляційних струменів при появі аварійних джерел тяги і способи стабілізації повітряних потоків недосконалі, тому вибрані вентиляційні режими не завжди ефективні.
Питання аварійної вентиляції торкаються усіх підземних споруд які мають штучну чи природну вентиляцію. До аварійних вентиляційних режимів відносять спеціальні режими вентиляції споруди які необхідно запроваджувати в разі виникнення аварії. Найбільш поширеною і небезпечною для людей аварією вважається пожежа. Небезпечними наслідками пожежі є виділення великої кількості тепла і отруєння повітря. Високотемпературне полум’я руйнує споруду і дезорганізує вентиляцію, а виділення окислу вуглецю і інших отруйниї домішок робить повітря непридатним для дихання людей. Причиною пожежі може бути раптовий вихід з ладу механічного чи електричного обладнання, дія природних чинників чи недбалість людей.
Високотемпературне полум'я руйнує будівлі і дезорганізує вентиляцію, а виділення угарного газу та інших отруєних домішок робить повітря непідходящим для дихання людей. Раптова відмова механічного або електричного обладнання, дія природних чинників або недбалості можуть викликати пожежу. Для вирішення питань аваріної вентиляції використовуються комп’ютерні моделі вентиляційних мереж підземних споруд. Такі моделі дозволяють моделювати дію аварійних чинників в підземній споруді і розробляти аварійні режими, які забезпечують як безпечну евакуацію людей, так і дію спеціальних служб які ліквідують аварію чи її наслідки.
Аварійні вентиляціонні режими використовують при виникненні пожежі у вугільних шахтах, рудніках, метрополітенах, автомобільних і залізничних тунелях.
Анімований малюнок - Перекидання вентиляційного потоку
Кількість кадрів - 9
Кількість повторів - 8
Всі підземні споруди обладнані системою штучної вентиляції яка забезпечує рух повітря в нормальних і аварійних умовах (у залізничних тунелях штучна вентиляція може використовуватися тільки у випадку аварії). Вентиляційна система піземної споруди представляє із себе сукупність вентиляторів, гірничих виробок (тунелів), з'єднань виробок, вентиляційного обладнання і споруд для регулювання розподілу повітря між виробками (тунелями). Найбільш простими є системи вентиляції залізничних і автомобільних тунелів. В загальному випадку ці системи (чи її окремі частини) складаються з одного чи декількох паралельних (2-3) транспортніх тунелів і вертикальних гірничих виробок (стволи, шурфи) обладнаних вентиляторами. В гірській місцевості відпрацьоване повітря видаляється з тунелів на поверхню землі по вертикальних виробках. Із підводних тунелів вентилятори видаляють повітря по спеціальним вентиляційним каналам які розташовані паралельно тунелям .
Короткі автомобільні тунелі провітрюються осьвими вентиляторами місцевого провітрювання які встановлюють вздовж тунелів під покрівлею (каскадна схема). Вентилятори встановлюють групами по два-три поруч. Відстань між вентиляторами визначають з урахуванням шляху руху вільного струменю повітря під покрівлею тунеля.
На шахтах і рудніках використовується всмоктувальний, нагнітальний і комбінований засіб вентиляції. На шахтах і рудніках України використовується всмоктувальний засіб провітрювання. В шахту повітря потрапляє по вертикальних або похилих стволах. Біля ствола, по якому повітря видаться із шахти, встановлюють вентилятори головного провітрювання. Вентилятори поєднуть зі стволами спеціальними каналами. Вентилятор разом з каналом називають вентиляторною установкою.
На більшості вугільних шахт діють декілька (більше ніж дві) вентиляторних установок. Шахти відрізняються кількістю стволів по яким повітря надходить до шахти і видається із них.
Схеми вентиляції деяких вугільних шахт і рудників (наприклад, сланцевих) дуже складні. Схеми вентиляційних з’єднань (схеми вентиляційної мережі) підземної частини таких підприємств можуть вміщувати більше ніж 600 гілок.
Гілкою називають зображення виробки (тунелю) чи її частини у вигляді лінії між двома вузлами. Вузол – це зображення сполуки декількох виробок у вигляді маленького кола.
В комп’ютерній (віртуальній) моделі вентиляційної мережі шахти (рудніка) математичні аналоги виробок (частин виробок) називають «гілка-виробка», а сполуки - «вузли-сполуки». Вентилятор головного чи місцевого провітрювання моделює гілка-вентилятор. В віртуальній мережі метрополітену вузол-сполука моделює станції метрополітену, сполуки тунелів з вентиляційними хідниками і переходами між тунелями. Гілки-виробки моделюють тунелі, вентиляційні шурфи, входи-виходи станцій, ескалаторні хідники і вентилятори. Вузол-сполука, що моделює місце виходу підземної виробки на поверхню землі має особисту позначку.
Програмне забезпечення «Вентиляция - ПЛА» призначене для вирішення завдань протиаварійного захисту, підготовки до ліквідації аварій, забезпечення безпечних умов праці у вугільних шахтах по фактору вентиляції та інформаційного забезпечення керівників шахти.
Програмне забезпечення включає в себе комплекс сервісних завдань, які дозволяють оновлювати та підтримувати інформацію про шахтну вентиляційну мережу на підставі вимірів служби ВТБ, тобто без проведення додаткових загальношахтних повітряно-депрессіонних зйомок.
Розрахункові завдання протиаварійного захисту дозволяють прогнозувати наслідки порушень безпечного режиму провітрювання гірничих виробок в процесі експлуатації шахти. Завдання, пов'язані з підготовкою ПЛА, забезпечують вирішення питань підготовки шахт до рятування людей та ліквідації аварій.
- Оцінка небезпеки «закорачування» вентиляційних струменів для виємочних ділянок та підготовчих вибоїв;
- Контроль відповідності швидкості повітря в гірничих виробках, вимог «Правил безпеки ...» ;
- Побудова зони розповсюдження пожежних газів при пожежах та перелік робочих місць, що потрапляють в цю зону;
- Визначення оптимальних маршрутів виходу гірником із зони розповсюдження пожежних газів;
- Побудова маршрутів руху підрозділів ГВГСС і ВГК до місця аварії;
- Автоматизований розрахунок стійкості вентиляційних струменів при пожежах в похилих виробках;
- Прогноз часу виявлення пожежі.
Розрахункові задачі програмного комплексу дозволяють прогнозувати забезпеченість шахти (виемочного поля, ділянки) повітрям на перспективу, проводити аналіз та оцінювати ефективність реконструкції шахтної вентиляційної мережі.
- Розподіл повітря по гірничим виробкам (прогноз ефективності регулювання воздухорозподілу);
- Вибір і заміна вентиляторів головного провітрювання;
- Розрахунок опору гірських виробок і підтримка бази даних цих опорів, в проміжках між депрессіоннимі зйомками;
- Автоматизована побудова депрессіограмм через лави.
Аварійні вентиляційні режими у вугільних шахтах
Аварійні вентиляційні режими (АВР) - це режими провітрювання шахти, групи виробок або окремого виробка, що вживаються після виникнення аварії.
При виборі аварійного вентиляційного режиму необхідно враховувати наступні чинники: місце виникнення аварії, місцезнаходження людей захоплених аварією, стан вентиляційних споруд і гірських виробок, можливість утворення вибухонебезпечної концентрації метану, стан реверсивних пристроїв, величину і напрям дії теплових джерел тяги (природна тяга, теплова депресія пожежі), число і розташування вентиляторів головного провітрювання.
Вентиляційні режими, вживані в ході ліквідації аварій, повинні забезпечувати безпеку шахтарів та рятувальників. В планах ліквідації аварій і в ході ліквідації аварії можуть застосуються наступні вентиляційні режими:
- що існує до виникнення аварії, без зміни напряму руху вентиляційних потокив і режимів роботи вентиляторів головного провітрювання;
- що існує до виникнення аварії із збільшенням або зменшенням витрат повітря у виробках аварійної ділянки;
- загальношахтне реверсування вентиляційних потокив;
- зупинка вентиляторів головного провітрювання;
- комбіновані режими, при яких поєднуються окремі аварійні вентиляційні режими або їх елементи;
- місцеве реверсування вентиляції;
- закорочування вентиляційних потоків для збільшення або зменшення витрати повітря у виробках аварійної ділянки;
- ізоляція аварійної ділянки для запобігання надходження повітря до вогнища горіння.
При виникненні аварій у вугільних шахтах найчастіше застосовуються загальношахтне реверсування вентиляції, закорочування і місцеве реверсування вентиляційних потокив, збільшення або зменшення витрати повітря в окремих гірничих виробках або частинах шахти за допомогою стаціонарних і переносних регуляторів (пожежні і вентиляційні двері, переносні быстровозводимые перемички). Залежно від місця виникнення пожежі (канал вентилятора, вентилятор) застосовуються комбіновані режими провітрювання шахти (реверсування або зупинка одного з вентиляторів) або послідовно (один за іншим) здійснюються декілька аварійних режимів. Наприклад, місцеве реверсування або закорочування вентиляційного потоку, може бути проведено після общешахного реверсування вентиляції. Крім того, після виконання всіх заходів передбачених у позиції ПЛА), можна перейти до «нормального» (що існував до аварії) режиму провітрювання шахти і так далі.
При гасінні пожеж в ізольованих ділянках шахти можуть застосовуватися спеціальні аварійні вентиляційні режими (рециркуляція і багатократне реверсування вентиляційного потоку) і різні способи зниження витоків повітря через ізольовані ділянки.
Висновок
В ході роботи був проведений аналіз основних видів аварій на підприємствах вугільної промисловості, а також були проаналізовані аварійні вентиляційні режимі. З вищенаведеного матеріалу видно, що створення віртуальної моделі шахті за допомогою програмного забезпечення, моделювання і подальше проведення заходів зможуть в значній мірі підвищити безпеку виходу шахтарів з аварійної зоні.
На цей час магістерська робота знаходиться у стадії розробки. Після грудня 2009 року можна буде отримати більш детальну информацію у автора або керівника.
