5 курс / О.Т / Охрана труда в отрасль / АВАРИЙНАЯ ОПАСНОСТЬ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

АВАРИЙНАЯ ОПАСНОСТЬ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

Аварийная опасность производственных процессов и объектов шахт определяется горно-геологическими и горнотехническими условиями ведения работ, эффективности системы противоаварийной защиты и проф. подготовленности персонала.

Горно-геологические условия определяются:

- условиями залегания (мощность, уголь залегания, расстояние между пластами, обводненность пластов и т.д);

- физико-механическими свойствами угля (крепость, склонность к внезапным выбросам, склонность к окислению, содержание свободного диоксида кремния и т.д.).

Горнотехнические условия:

- изменение и перераспределение горного давления вследствие выемки угля, создания каналов гидравлического и аэродинамической связи между поверхностью и подземными горизонтами;

- остатки угля в целиках, недостаточное проветривание, нарушение правил ведения работ и т.д.

Ежегодно в Украине происходит около 2 тыс. аварий с прекращением добычи на срок более суток и потерей добычи 10-15 млн. тонн угля.

Условия возникновения взрывов метана и пыли.

Воспламенение метана и обусловлено протеканием экзотермических реакций окисления. Причиной является недостаточное проветривание выработок. Пределы воспламенения метана от 5 до 15%, однако наличие в выработке других газов (водорода, этана, пропана, бутана и т.д.) расширяет эти границы. В общем случае до 6% метан горит, свыше взрывается. Скорость распространения горения и давление, создаваемое при этом, зависит от многих причин, начального давления температуры, влажности сопротивления выработки, условий теплоотдачи и т.д.

в зависимости от скорости распространения фронта огня их классифицирую следующим образом:

	Давление в фронте ударной волны, МПа	Vф, м/с
замедленное	-	0,3-0,6 м/с
вспышка	0,015	2-10
взрыв	0,015-1	10-300
детонация	2-5	1000-8000

Замедленное воспламенение переходит во взрыв постепенно, также возрастает скорость и давление. Максимальной силы взрыв достигает при 9,46%, а при 14-16% метана вследствие высокой его теплоемкости наблюдается самогашение для поддержания горения нужна температура не меньше 1300 ⁰С, в неограниченном объеме достигает 1900 ⁰С, в замкнутом 2500 ⁰С. Встречая на своем пути скопление газа, волна сжимает его, а пламя поджигает и процесс ускоряется.

Взрывное горение переходит в детонацию прыжком, скорость его превосходит в десятки раз скорость звука.

Основной способ воспламенения это источник тепловой энергии нагретая поверхность рабочего органа комбайна, взрывные работы, фрикционное искрение, искрение в контактах, открытый огонь.

Для воспламенения, кроме необходимой температуры нужно достаточное время. При взрыве метана в шахте наблюдается два удара – прямой и обратный к центру взрыва, вследствие образования там пониженного давления после охлаждения продуктов взрыва.

Наличие взвешенной пыли приводит к снижению концентрационной зависимости воспламенения до 3%. Это объясняется тем, что угольная пыль воспламеняется при температуре 300-365 ⁰С, а бурого угля – 200-230 ⁰С, метан 560-650 ⁰С.

особенно опасными по взрывам пыли являются пласты с выходом летучих веществ ≥ 15%, при этом на взрываемость пыли не оказывает влияние и зольность, которая сказывается при < 15% летучих веществ. источники возгорания делятся на (эл. дуга и искра, открытое пламя, нагретые тела) и сильные – ударные волны от взрыва метана, обвалов большой массы горных пород и т.д.

Слабые источники не отражают ударной волны и не переводят отложений угольной пыли во взвешенном состоянии.

Основной поражающий фактор при взрыве в 75% случаев отравление оксидом углерода или недостаток кислорода, и 25% - действие ударной волны.

Распределение взрывов по местам их возникновения

проходческие и тупиковые 35%

очистные забои 28,5%

исходящий поток воздуха

из очистных забоев 23%

выработки с поступающим

потоком воздуха 7,3%

камеры и бункеры 6,2%

Основные причины взрывов:

1. нарушение проветривания из-за остановок ВНП, закорачивания воздушной струи – организационная причина 90% взрывов;

2. фрикционное искрение;

3. взрывные работы;

4. некачественное составление паспортов;

5. самовозгорание угля;

6. курение – 5 случаев.

Средства газового режима.

Зависят от категории шахты, определяемой по степени опасности по метану:

Категория Газоопасность шахты, м³/т

І до 05

II 5-10

III 10-15

сверхкатегорийные ≥ 15 или суфлярные выделения

опасные по ГДЯ внезапные выбросы по газу, углю или породы

Меры безопасности

Основой безопасности на газовых шахтах – требование к максимально допустимым концентрациями метана:

поступающей на участки 0,5%

исходящая с очистной выработки 1,3%

местные скопления метана 2%

трубопроводы для изолированного

отведения метана 3,5%

трубопроводы дегазации 3,5-25%

Измерение состава воздуха и его расход производится на шахтах I и II категории - раз в месяц; III категории - 2 раза в месяц; остальные – 3 раза в месяц.

На всех газовых шахтах 1 раз в квартал должен составляться перечень участков опасным по слоевым скоплениям метана в соответствии с «Инструкций по разгазированию горных выработок и борьбы с слоевыми и местными скоплениями метана».

При определении в выработках концентраций метана выше допустимые работники немедленно выводятся на свежую струю, а с электрооборудования, кроме выполненного в особо взрывоопасном исполнении РО, снято напряжение.

В случае обнаружения местных скоплений метана и комбайнов, врубовых машин, буровых установок ≥2% необходимо остановить машину, снять напряжение и если на протяжении 15 мин она не снижается, люди должны выйти на свежую струю. Возобновление работы допускается после снижения концентрации до 1%.

Если вентилятор остановился на время больше 30 мин. люди должны быть выведены к стволу со свежей струей. Возобновление работы разрешается после возобновления нормального режима вентиляции и измерения объемной части метана на рабочих местах.

Основой безопасного ведения работ, является интенсивное проветривание. расчет количества необходимого воздуха осуществляется в соответствии с «Руководством по проектированию вентиляции угольных шахт» ДНАОП 1.1.30-6.09, которая регламентирует схему проветривания, расположения оборудования, крепление выработок и т.д.

Например, подготовительные выработки, которые проходят по выбросоопасным пластам проветривание должно осуществляться вентиляторами с пневматическими двигателями. для исключения механического повреждения вентилятора с электропитанием его необходимо устанавливать на расстоянии не менее 150м от тупиковой выработки и не менее 50м от очистного забоя.

На пластах с высокой газованностью, где вентиляцией не удаются достичь установленных норм по метану, необходимо проводить дегазацию из выработанного пространства или сопутствующих пластов. ЕЕ также необходимо проводить, если выделение метана превышает на тонких пластах 2 м³/мин, средних 3 м³/мин, мощных 3,5 м³/мин.

Для выполнения работ по дегазации на шахтах образуется специальные участки по дегазации, устанавливаются вакуум-насосные станции, как правило на поверхности, прокладываются магистральные газопроводы через специально пробуренные скважины для предотвращения его попадания в шахту. При этом уменьшаются суфлярные явления, т.к. эти скважины пересекают технологические или природные трещины в массиве.

Все случаи суфлярного выделения метана в выработки должны регистрироваться в «Книге измерения метана и учета загазирований».

Контроль метана осуществляют на газовых шахтах переносными интерферометрами ШИ-10 и ШИ-11, для шахт I и II категории автоматические сигнализаторы постоянного действия СММ-1 и Сигнал-2

.

В шахтах, опасных по ГДЯ все работники, которые работают в тупиковых, очистных выработках или с исходящей струей должны обеспечиваться сигнализаторами метана, совмещенными с головными светильниками.

В шахтах III и выше категорий обязательно должна использоваться стационарная автоматическая аппаратура контроля метана, (например АКМ), состоящая из датчиков метана ДМТ-4, анализаторов метана АТ-, АТ3-1, аппаратура сигнализации АС-5 или АС-6, каналов связи и устройства приема информации (СП1-1). Комплекс обеспечивает непрерывный контроль метана, передачу информации на поверхность, подачу местной звуковой и световой сигнализации и автоматическое выключение электрооборудования.

Поскольку образование скоплений метана и потенциальный источник инициирования взрыва находятся в призабойном пространстве, контроль метана здесь должен проводиться от сменных руководителей работ, ВТБ, но и механиками и слесарями. особенно перед включением машин. места и периодичность измерений устанавливаются начальником ВТБ участка и утверждаются главным инженером.

Результаты измерений записываются на досках, установленных в местах измерений и в наряд-путевки, инженером ВТБ передают результаты измерений начальнику участка ВТБ, который должен ознакомить с ними под роспись начальников участков аварийные случаи загазирования выработок должны расследоваться, заноситься в «Книгу измерений метана» и передаваться в МакНИИ.

Важным элементом газового режима – проведение следующих мероприятий:

- применение предохранительных взрывчатых веществ;

- электрических взрывов;

- взрывозащищенного оборудования и светильников;

- запрещение открытого огня.