Свойства веществ и материалов / Uvarova - Kontrol pozharoopasnikh svoystv shakhtnikh polimernikh materialov (Dissertaciya) 2015

181

Функция нормирования – это осуществление государственной политики в части промышленной безопасности в лице ряда государственных служб и агентств, действующих на основании базовых законов: № 412–ФЗ «Об аккредитации в национальной системе аккредитации» [157], № 116 –ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»[158], № 184–ФЗ «О техническом регулировании» [10].

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) осуществляет функции по оказанию государственных услуг в сфере технического регулирования и метрологии (утверждает национальные стандарты, лицензирует средства измерения, ведет реестры государственных стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов).

Федеральная служба по аккредитации (Росаккредитация) — федеральный орган исполнительной власти выполняет функции по формированию единой национальной системы аккредитации и осуществлению контроля деятельности аккредитованных лиц: органов по сертификации и испытательных лабораторий (ОС и ИЛ).

Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор) и Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор) осуществляют нор- мативно–правовое регулирование, а также контроль и надзор в сфере промышленной безопасности, обеспечения санитарно–эпидемиологического благополучия населения Российской Федерации, защиты прав потребителей.

В системе Росаккредитации и Росстандарта предприятия–изготовители и потребители полимерной продукции взаимодействуют по сравнительно отлаженной схеме: предприятия–изготовители выпускают продукцию и подтверждают ее безопасность (если продукция подлежит обязательной сертификации) путем получения сертификата безопасности в испытательных лабораториях, аккредитованных на соответствующий вид деятельности. Что же касается контролирующих функций Ростехнадзора и Роспотребнадзора, то, как показал ана-

182

лиз существующей нормативной базы РФ [159], эти государственные службы практически утратили контроль за полимерной продукцией, поставляемой на угольные предприятия, оставив только функции нормативно–правового обеспечения в виде руководящих документов, приказов, санитарных правил и норм.

В этой связи на первый план выходит деятельность ассоциации предпри- ятий–изготовителей и предприятий–потребителей полимерной продукции. Эта ассоциация в лице предприятий–потребителей, а также добросовестных пред- приятий–изготовителей полимерной продукции инициирует добровольную сертификацию продукции, предлагаемой предприятиями–изготовителями, проводит мониторинг качества продукции, а также информирует сообщество предприятий о номенклатуре материалов с подтвержденными испытаниями безопасными свойствами в печатных изданиях и других средствах массовой информации. На первый план вместо запретительных мер выдвигаются меры репутационного воздействия. Добросовестный изготовитель имеет прямую заинтересованность попасть в перечень поставщиков продукции, чьи товары и торговые марки способны обеспечить потребителя безопасной продукцией надлежащего качества.

Функция измерения осуществляется аккредитованными центрами (лабораториями), которые проводят испытания полимерной продукции согласно требованиям нормативных документов по параметрам пожарной и токсической безопасности.

Для целей сертификации полимерных материалов и изделий на соответствие требованиям безопасности испытательные лаборатории должны использовать аттестованные или стандартизованные методики (стандарты), поверенные в установленном порядке средства измерений, типы которых утверждены Росстандартом и зарегистрированы в Госреестре средств измерений в соответствии с федеральным законом «Об обеспечении единства измерений» № 102– ФЗ [160]. Испытательная лаборатория (центр) оформляет результаты исследований (испытаний) и измерений соответствующими протоколами и обязана

183

обеспечить достоверность результатов исследований (испытаний) и измерений. В аккредитованной испытательной лаборатории все приведенные процедуры должны быть проработаны и закреплены в «Руководстве по качеству» во избежание ошибок из–за различных факторов (персонал, оборудование, среда, метод и т.п.). Аккредитованная испытательная лаборатория в соответствии с законодательством Российской Федерации и договором несет ответственность за недостоверность или необъективность результатов исследований (испытаний) и измерений.

Функция оценки. Оценка соответствия заявленной продукции установленным требованиям безопасности осуществляется на основе анализа протоколов испытаний экспертом органа сертификации, аккредитованного в соответствующей области.

Эксперт проводит экспертизу протоколов испытаний на соответствие критериям пожарной и токсической безопасности полимерных материалов, приведенным в «Правилах безопасности в угольных шахтах», РД 03–423–01,

ГОСТ Р 53315–2009, ГОСТ 12.1.044–89, СанПиН 2.2.2948–11, «Техническом регламенте о требованиях пожарной безопасности» № 123–ФЗ, ГОСТ Р 54772–

2011, «Правилах безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых», «Правилах безопасности на предприятиях по обогащению и брикетированию углей (сланцев)» и других документах, предусмотренных для данного вида продукции.

Функция информирования. Предприятие – заказчик испытаний информирует о результатах сертификации ассоциацию предприятий–изготовителей и потребителей полимерной продукции, а также передает данные о полученном сертификате и протоколы испытаний в информационную систему Росаккредитации для широкого доступа и ознакомления заинтересованных лиц. Предприя- тие–потребитель либо проектная организация на основе данных о пожароопасных и токсических свойствах материала разрабатывает дополнительные меры

184

пожарной безопасности и меры по защите работников от неблагоприятного воздействия вредных веществ.

Таким образом, методологические принципы, примененные в данном ис-

следовании, позволяют вычленить проблемы, определить совокупность взаи-

мовлияющих факторов и создать систему контроля пожароопасных и токсиче-

ских свойств веществ и материалов, которая обеспечивает порядок допуска для использования на предприятиях УП полимерной продукции надлежащего каче-

ства с подтвержденными параметрами безопасности.

6.3. Разработка классификации шахтных полимерных материалов

Существует несколько разновидностей классификаций полимеров: по химическому составу, строению молекулы, свойствам и применению, проис-

хождению, по отношению к нагреванию и др. Полимеры (от греч. polymeres –

состоящий из многих частей, многообразный) – химические соединения с вы-

сокой молекулярной массой (от нескольких тысяч до многих миллионов), мо-

лекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев). Атомы, входящие в состав макромолекул,

соединены друг с другом силами главных и (или) координационных валентно-

стей.

Классификация полимеров в общем виде представлена на рисунке 6.3.

Полимеры по своему происхождению бывают природные и синтетиче-

ские. Природные полимеры – это полимеры биологического происхождения,

например белки, нуклеиновые кислоты, природные смолы. Уголь, например,

является природным полимером, органическое вещество которого – сложный трехмерный полимер нерегулярного строения, кольчатые фрагменты которого соединены между собой мостиками из алифатических цепочек, эфирных групп или их комбинаций [161]. В общем виде брутто–формулу угля представляют как CаHbNсOdSi [162].

186

упрочнение горного массива, аэро– и гидроизоляция, герметизация вы-

работок (полимерные и полимерцементные смолы, пены, клеи, гели, арматура,

анкеры, шахтные сетки);обогащение угля и полезных ископаемых (грохота, сита, гидроцикло-

ны);

применение в качестве средств защиты от износа, коррозии и динами-

ческих нагрузок (футеровки, уплотнения, подшипники, опоры, оболочки для водяных заслонов, химических ампул анкерного крепления, предохранитель-

ных взрывных устройств, бронированных экранированных кабелей, шахтерские каски);

водоснабжение, канализация, вентиляция выработок (водоводы, кана-

лизационные трубы и воздуховоды);

борьба с угольной и породной пылью, эндогенными пожарами (смачи-

вающие и связывающие составы, антипирогены).

Ниже приведены основные виды изделий и материалов, используемых на предприятиях УП.

Применяются также различные сочетания этих материалов, композитные составы и смеси.

Резинотехнические изделия и композиты на основе каучуков

В горной промышленности основная масса добытого полезного ископае-

мого от места добычи до земной поверхности транспортируется ленточными конвейерами. Одной из наиболее частых аварий в выработках главного направ-

ления являются пожары на конвейерах. Несмотря на ужесточение требований к конвейерным лентам, подобные инциденты продолжают возникать. Например,

в августе 2013 г. в г. Междуреченске на «Шахте имени Ленина» эвакуировали более 200 человек из–за сильного задымления. По данным МЧС, причиной ин-

цидента стало возгорание конвейерной ленты. Такие аварийные ситуации при-

187

носят громадный материальный ущерб, нарушают цикл работы шахты, а также приводят к несчастным случаям и гибели горняков. Общая масса конвейерных лент под землей может достигать десятков тонн, поэтому сертификационные стендовые испытания, в частности на определение пожароопасных свойств ма-

териала конвейерных лент, являются основополагающей процедурой для до-

пуска их в шахту.

При проведении подземных разработок и добыче угля для снижения рис-

ка пожаров используют шахтные конвейерные трудногорючие (трудносгорае-

мые) ленты. До недавнего времени основными поставщиками в Россию трудно-

горючих лент были ведущие европейские производители лент: ContiTech Clouth Transportbandsysteme GmbH (Германия), Bridgestone Hispania S.A. (Испания),

Dunlop–Enerka (Англия) и др. Продукция этих фирм, безусловно, отличного ка-

чества, но из–за чрезвычайно высоких цен на нее была доступна не каждому российскому угольному предприятию. Поэтому отечественными производите-

лями был налажен выпуск конкурентоспособных конвейерных лент, предна-

значенных для использования в подземных условиях [163].

Существенным отличием трудногорючих лент от горючих трудновоспла-

меняемых является сохранение пожаробезопасных свойств при практически полном износе резиновых обкладок, но при обязательном сохранении пожаро-

безопасных прослоек толщиной до 1 мм, обеспечивающих трудносгораемость самого каркаса. На рисунке 6.4 показано устройство резинотканевой конвейер-

ной ленты. Для тяжелых и особо тяжелых условий эксплуатации в состав ленты под рабочую обкладку вводят дополнительную защитную брекерную проклад-

ку из специальной высокопрочной ткани для защиты от пробоя при падении крупных грузов с острыми ребрами. Выпускаются также ленты многопрокла-

дочные с двусторонней резиновой обкладкой, резиновыми или нарезными бор-

тами.

Полиэфирно–полиамидные ткани каркаса ленты конвейерной пропитыва-

ют специальным составом, резиновые обкладки содержат специальные ингре-

188

диенты – антипирены, эффективно понижающие горение и придающие ленте способность не продолжать горение при удалении от источника пламени. При изготовлении тканевых прокладок используются ткани из смеси полиэфирных и полиамидных нитей, а для обкладочной резины – изопреновые каучуки. Для особо тяжѐлых условий эксплуатации выпускают резинотросовые ленты на ос-

нове оцинкованного троса всех типов с защитной тканевой прокладкой. Приме-

нение оцинкованного троса позволяет значительно повысить стойкость лент к коррозии, повышенным температурам, агрессивным шахтным водам. Кроме шахтных конвейерных лент, на предприятиях УП применяют различные рези-

нотехнические изделия: резиновые футеровки барабанов ленточных конвейе-

ров, технические пластины, приводные ремни, напорные и напорно– всасывающие рукава, автопокрышки, резиновые кольца различных уплотните-

лей, виброизоляторов и вибродемпферов, а также резиновые напольные покры-

тия и резиновую обувь, например сапоги, перчатки и др.

1 – рабочий резиновый слой (рабочая обкладка); 2 – тканевая прокладка (несущий слой); 3 – резиновый адгезирующий (связывающий) слой;

4 – нерабочий резиновый слой (нерабочая обкладка)

Рисунок 6.4 –Устройство резинотканевой конвейерной ленты

Полимерные смолы, пены, клеи, гели

Эти полимерные материалы, как показано в разделе 5 диссертационной работы, используются в составе новых технологий на угольных шахтах и дру-

гих предприятиях подземной добычи [2-7].

189

К таким технологиям в первую очередь необходимо отнести технологии на основе использования различных химических веществ и полимерных соста-

вов. Новые технологии применяются для стабилизации горных пород методом химического крепления, в т.ч. анкерами глубокого заложения с заполнением шпуров органоминеральными смолами; возведения перемычек; упрочнения и уплотнения горного массива нагнетанием полимерных смол; заполнения купо-

лов и пустот путем тампонажа вспенивающимися составами. Полимеры ис-

пользуются для борьбы с пылью и предохранения горного массива от выветри-

вания, окисления, разрушения и самовозгорания. Это достигается путем при-

менения смачивающих, связывающих веществ и латексно–цементных соста-

вов.

Эти технологии широко и успешно применяются на многих шахтах Рос-

сии, показывая хорошие результаты и высокую эффективность использования полимерных материалов в сравнении с традиционными, основанными на при-

менении цемента, металла и железобетона. На шахтах Кузбасса, например,

нашли применение органоминеральная смола «Геофлекс», полиуретановая смола «Беведол–Беведан», набрызг–технология на основе полимерного мате-

риала «Текфлекс», вспенивающаяся смола «Карбофил», полиуретановая рас-

пыляемая пена «Випур» и защитное покрытие «Випур флекс» [4, 164–171].

Кроме этих материалов, в новых технологиях подземной угледобычи приме-

няют ряд других полимерных материалов российского и зарубежного произ-

водства.

Полимерные пены и смолы используются для гидроизоляции горных вы-

работок; тампонирования и укрепления водоносных зон; упрочнения неустой-

чивых и нарушенных горных пород в обводненных условиях; заполнения вы-

валов, пустот, возведения перемычек, герметизации и газоизоляции вырабо-

танного пространства. В составе этих материалов – двухкомпонентные пено-

полиуретановые смолы («Блокпур W», «Беведол–Беведан», «Випур», «Кар-

190

бостоп», «Igloneg PL»), фенолформальдегидные смолы («Блокфил», «Кар-

бофил», «Mariflex S») с отвердителями и антипиренами.

Полимерные и полимерцементные ампулы – «ПУР–патрон», «ДАК», «АРП», «АМД», «Fasloc» используются для химического крепления анкеров в горном массиве. Это двухкомпонентные составы (полиуретановые, полиэфир-

ные композиции с отвердителями и минеральными наполнителями) в двухсек-

ционной полиэтиленовой оболочке.

Полимерные клеи и полимерцементные смеси используются в набрызг– технологиях для герметизации вентиляционных и изолирующих перемычек;

укрепления потрескавшейся горной породы; изоляции поверхности угля,

склонного к самовозгоранию; удержания поверхности угля и горных пород в кровле и боках выработок; защиты поверхностей от атмосферных воздействий.

К таким материалам относятся «Шахтизол», «Шахтиклей», полимерцементная смесь «Защита», «Текфлекс», «Геофлекс», «Випур флекс», «Геолит», изолиру-

ющее покрытие «Капцем КТ». В состав этих материалов входят цемент либо керамические частицы и полимерный компонент (латекс, эпоксидный клей,

полиуретановый клей и др.).

Для укрепления грунта при проходке горных выработок в сложных гор-

но–геологических условиях используются химические составы, например ге-

леобразующий порошок «Marigel P» – смесь силиката натрия и добавок отвер-

девающего реагента, который при добавлении воды образует гелеобразную субстанцию, стабилизирующую почву.

Полиуретаны, полиэтилены, полипропилены, полиамиды

На предприятиях УП используется довольно широкий спектр синтетиче-

ских полимеров. Помимо полиэфирных, поликарбонатных, полиуретановых,

фенолформальдегидных смол на горных предприятиях используются разнооб-

разные изделия из литьевого полиуретана, полиамида, полиэтилена, полипро-

пилена, полистирола. Это различные типы уплотнений, детали износа и защиты