книги / Промышленная безопасность. Опасные производственные объекты горнорудной промышленности

вается достаточно для повреждения, разрушения и отброса оборудования и крепи на десятки метров от забоя. Кроме того, при внезапных выбросах выделяется очень большое количество взрывоопасных газов. Поэтому очевидна необходимость проведения комплекса мероприятий по предупреждению внезапных выбросов при ведении горных работ. Сведения об этом могут и должны быть получены за-

благовременно с помощью методов прогноза выбросоопасных зон.

В настоящее время принято разделение методов прогноза на следующие виды: региональные, локальные и текущие.

Цель региональных методов – оценка пород, пластов или рудных тел по степени их выбросоопасности. Основой такого прогноза служат геологоразведочные данные, получаемые при разведке месторождения. Исходными материалами являются условия залегания пластов и пород, их физико-механические свойства, газоносность и опыт работы других горных предприятий бассейна или месторождения. Разумеется, результаты такого прогноза носят вероятностный характер. Точность этого прогноза зависит от полноты и точности геологической информации.

Цель текущих методов прогноза выбросоопасных зон — обнаружение участков пластов с максимальной вероятностью наличия выбросоопасных зон. Такой прогноз основывается на материалах эксплуатационной разведки и материалах геологических исследований и наблюдений, полученных при проведении выработок в случае обратного порядка отработки запасов. К текущим методам прогноза относятся: метод глубинных реперов; подземного электрического зондирования; метод, основанный на изменении естественной влажности.

Горные удары

Горный удар – явление скачкообразного перехода упругой энергии предельно напряженного массива вокруг горных выработок и силы тяжести в работу сдвижения и разрушения горных пород, энергию линейного и волнового движения горных пород вследствие нарушения неустойчивого равновесия продуктивной толщи внешними и внутренними силами, обусловленными ведением горных работ.

71

Горный удар – следствие скачкообразного перераспределения напряжений в массиве горных пород, в результате которого происходит быстрое разрушение целика или части массива, внешними проявлениями которого являются:

–отброс или вдавливание породы в выработку;

–нарушение проектных размеров выработки;

–разрушение кровли;

–при отработке газоносных пластов – выделение большого количества газа;

–смещение машин, механизмов, оборудования.

Горный удар сопровождается резким звуком, сотрясением массива, образованием значительного пылевого облакаи воздушной волны.

Пласты полезных ископаемых по степени опасности подразделяются:

–на опасные по горным ударам;

–угрожаемые по горным ударам.

Снижение удароопасности пластов полезного ископаемого и вмещающих пород может быть обеспечено:

–за счет снижения горного давления на пласт или вмещающую породу;

–изменения напряженно-деформированного состояния призабойной зоны;

–изменения деформационных свойств пород.

Суфлярные газовыделения

На рудниках Верхнекамского месторождения калийных солей все технические и организационные действия, предпринимаемые в связи с газовыделениями в горных выработках или опасностью таковых, регламентируются документом «Специальные мероприятия по безопасному ведению горных работ на Верхнекамском месторождении калийных солей в условиях газового режима».

Для классификации горных выработок по уровню их опасности по газу «Специальные мероприятия» вводят понятие «рабочая зона» с отнесениемэтихзонктремгруппам(I, II иIII) поуровнюгазовойопасности.

72

Под рабочей зоной понимается одиночная выработка или совокупность аэродинамически связанных выработок в пределах одного пласта, в которых ведутся очистные, подготовительные, закладочные, разведочные работы, а также любые другие работы, связанные с отбойкой или любым другим нарушением сплошности массива.

Конкретные границы постоянных рабочих зон, отнесенных к числу опасных по газу, устанавливаются ежегодно главным инженером рудника при составлении плана развития горных работ. Все пласты и рабочие зоны в них, отнесенные к числу опасных по газу, по уровню газовой опасности могут быть отнесены к следующим группам:

I. Опасные по горючим газам.

II. Опасные по горючим газам и газодинамическим явлениям. III. Особо опасные по горючим газам (или по газам и газодина-

мическим явлениям).

К группе I опасных по газу относятся рабочие зоны:

–в которых по технологии работ отсутствуют тупиковые выработки с превышением относительной газомобильности 0,1 м3/т;

–в тупиковых выработках при длине более 50 м после прекращения проветривания в течение 6 ч концентрация газов достигнет величины не менее 0,5 %;

–возникает суфлярное выделение газа.

Ко II группе относятся рабочие зоны, в которых произошло хотя бы одно газодинамическое явление или имеются прогнозы о возможности таких явлений.

К III группе относятся все рабочие зоны с признаками повышенной газовой опасности: все рабочие зоны карналлитового пласта, в которых ведутся очистные и подготовительные работы; рабочие зоны сильвинитовых пластов, в которых ведутся работы по проходке восстающих и вскрывающих выработок, тупиковые выработки длиной более 300 м, а также другие зоны при сложной гипсометрии пласта и наличии геологических нарушений.

Все рабочие зоны на подстилающей каменной соли относятся к числу не опасных по газу. К числу не опасных по газу относятся также все сквозные проветриваемые выработки сильвинитовых пла-

73

стов за пределами рабочих зон, а также все рабочие зоны, не отнесенные приказом к числу опасных по газу.

Особенно высока опасность повышенной концентрации вредных и опасных газов в рудничной атмосфере комбайновых выработок, таких как угарный газ СО, выделяющийся при загораниях, ведении сварочных работ и от работы двигателей внутреннего сгорания подземного автотранспорта; сероводород, Н2S; водород и метан, выделяющиеся из пласта при отбойке руды в забое.

Контроль газовой обстановки на рабочих местах производится комбайнером прибором ИКГ-6, которым замеряется содержание метана и водорода в воздухе, и газоанализатором ГХ-5 замеряется содержание сероводорода. Кроме того, контроль газовой обстановки в забоях проводят газомерщики вентиляционной службы рудника, мастер и начальник участка. Результаты замеров записываются в журнал результатов замеров концентраций горючих и ядовитых газов в рабочих зонах. Периодически отбираются пробы воздуха горноспасательной службой.

На комбайне установлен автоматический прибор ИКГ-9, который постоянно измеряет концентрацию горючих газов. При повышении концентрации газов выше половины предельно допустимой прибор включает звуковую сигнализацию, при превышении предельно допустимой концентрации прибор отключает электропитание комбайна.

Опережающая отработка защитных пластов

Опережающая отработка защитных пластов позволяет эффек-

тивно снизить горное давление на пласт полезного ископаемого. Поэтому при отработке свиты пластов обязательной является опережающая отработка неопасного защитного пласта. При отсутствии в свите такого пласта в первую очередь производится отработка пласта, дающего наибольший защитный эффект.

На рудниках Верхнекамского месторождения калийных солей часто отрабатываются три продуктивных пласта сразу. Единственной системой разработки, получившей распространение на Верхнекамских

74

калийных рудниках, является камерная, с поддержанием кровли на относительно «жестких» ленточных целиках, не допускающих резких сдвижений покровных пород. При разработке на панели (блоке) нескольких пластов правила требуют, чтобы очистные работы по верхнему пласту опережали очистные работы по нижнему пласту не менее чем на 50 м. Кроме того, должно быть соосное расположение очистных камер и подготовительных выработок на всех пластах. На рис. 34 показаны параметры подвигания фронта очистных работ по 3-м пластам.

Рис. 34. Параметры подвигания фронта очистных работ по 3-м пластам при камерной системе отработки пластов

Целики на удароопасных пластах являются зонами повышенной опасности, поэтому при отработке защитных пластов проектируется отработка без оставления целиков или с применением специальных мероприятий по выемке пласта. Если снижение удароопасности посредством опережающей отработки защитных пластов невозможно или эффект защиты минимален, удароопасность уменьшают создавая защитную зону, размеры которой определяются мощностью

75

отрабатываемого пласта и изменяются в диапазоне 2–8 м. Защитная зона может создаваться следующими способами: бурением разгрузочных скважин большого диаметра; нарезанием разгрузочных щелей; камуфлетным взрыванием; нагнетанием воды в пласт. Порядок вскрытия, подготовки и отработки удароопасных пластов выбира-

ется с учетом возможности снижения опасности этих явлений. Опасные и угрожаемые по горным ударам пласты вскрываются по вмещающим породам или пластам, не опасным по горным ударам. При этом полевые выработки находятся в зоне разгрузки с отставанием от очистных работ. При выборе системы разработки также необходимо обеспечить безопасность ведения работ (отработка запасов без оставления целиков, проведение выработок широким забоем с выкладкой бутовых полос и т.д.). Целью выбора системы отработки является обеспечение наиболее равномерного распределения напряжений в массиве. Наиболее приемлемым способом управления кровлей, при отработке удароопасных и угрожаемых пластов, считается полное или частичное обрушение и закладка выработанного пространства.

На рудниках Верхнекамского месторождения калийных солей широко применяется гидрозакладка отработанных выработок. Технология гидрозакладки состоит из следующих элементов:

–приготовление пульпы;

–гидротранспортирование закладочного материала;

–укладка материала в приготовленное для закладки выработанное пространство;

–отвод и осветление возвратного рассола и откачку его на поверхность для повторного использования.

Пульпа готовится на поверхности в специальных емкостях путем смешивания отходов, поступающих из обогатительных фабрик с рассолом, поступающим из рудника.

Пульпа по закладочному трубопроводу диаметром 150–200 мм подается на участки закладки под собственным весом.

Схема закладываемого участка панели показана на рис. 35.

76

Рис. 35. Схема закладываемого участка: 1 – выемочный штрек; 2 – вентиляционный штрек; 3 – закладываемая камера; 4 – подготавливаемые камеры; 5 – фильтрующая перемычка; 6 – изолирующая перемычка; 7 – пульпопровод; 8 – ввод в камеру; 9 – стоячный лоток; 10 – рассолосборник;

11 – шламовый насос; 12 – рассолопровод

В качестве закладочного материала используются солеоотходы обогатительной фабрики. Перед закладкой готовится пульпа, состоящая из солеотходов и насыщенного рассола. Она готовится в специальной воронке, расположенной на поверхности в надшахтном здании. В воронку по конвейеру с фабрики подаются солеотходы. У верхнего края воронки расположен кольцевой трубопровод с форсунками.

Далее по стальным пульпопроводам, проложенным в стволе, и по горизонтальным выработкам пульпа поступает к закладываемому участку шахтного поля. В настоящее время на участках закладки применяют пластмассовые трубы и соответствующую арматуру к ним.

Для удержания пульпы по концам закладываемой камеры крепильщики возводят перемычки. При небольшой производительности до 150 т/ч со стороны подачи пульпы ее удерживают насыпными перемычками, отсыпаемыми из сухих солеотходов с помощью погру- зочно-транспортных машин.

77

При большей производительности пульпу удерживают с помощью деревянных глухих нефильтрующих ей перемычек. В качестве нефильтрующего материала используют старую транспортерную ленту. На нижнем конце выработки создается деревянная фильтрующая перемычка. В качестве фильтрующего материала используют мешковину.

Для защиты от обрушения кровли горных выработок широко применяется крепление кровли (рис. 36). Основным условием безопасного состояния горных выработок является точное соблюдение паспорта проходки и управления кровлей, составляемого на все выработки с учетом конкретных горно-геологических условий. Наиболее широкое применение на калийных рудниках нашла анкерная крепь. Применяются три схемы работы анкерной крепи (рис. 37):

–«подвешивание» нарушенной части пород к вышележащим ненарушеннымпородам;

–«сшивание» (скрепление) разнородныхслоев;

–армированиеприконтурных пород.

Рис. 36. Буровая установка для крепления кровли

78

Основные параметры анкерной крепи – длина анкера, сетка размещения анкеров, начальное натяжение при принятом типе анкера – определяются расчетами. На рудниках ОАО «Сильвинит» используются винтовые анкера, контактного действия и клинораспорные анкера. Их конструкция показана на рис. 38.

Профилактика пожаров

Несмотря на большую значимость проблемы пожарной безопасности и большой объем законодательных решений, принятых в государстве, острота проблемы, к сожалению, велика. Общее количество пожаров и возгораний остается весьма значительным [1].

Можно выделить следующие основные причины пожаров на предприятиях (в %):

–нарушение технологического режима (33);

–нарушение правил эксплуатации электрооборудования (16);

–низкое качество подготовки оборудования к ремонту (13);

–самовозгорание материалов (10);

–сверхнормативный износ оборудования и его коррозия (8);

–неисправность запорной арматуры на аппаратах и трубопроводах, или отсутствие такой арматуры (6);

–нарушение правил ведения огневых работ (4) и т.д.

Условия возникновения и развития процессов горения

Для возникновения горения необходимы три фактора: горючее вещество, окислитель и источник загорания (импульс). Причем импульсы могут быть трех видов: химические, микробиологические и тепловые.

Химический импульс. Действие его возможно лишь при непосредственном контакте горючего с веществами, которые могут вступить в химическое взаимодействие. Примерами могут служить загорание опилок при действии на них крепкой азотной кислоты; загорание спирта при взаимодействии с марганцовокислым калием. Химическое возгорание свойственно пирофорным веществам, т.е. веществам, способным загораться на воздухе при обычной температуре.

80