Перспективы совершенствования предохранительных взрывчатых веществ для угольных шахт Кузбасса

     Введение

     Кузнецкий угольный бассейн — один из крупнейших в мире по запасам угля. На его  долю приходится 56 % общего объема российской добычи угля, в том числе 81 % особо  ценных коксующихся марок, а балансовые запасы, подсчитанные до глубины 600 м, достигают 60 млрд. т, из них 42,8 млрд. т — коксующиеся угли. Кондиционные запасы каменного угля превышают все мировые запасы нефти и природного газа в пересчете на условное топливо в 7 раз и составляют около 695 млрд. т. Причем угли Кузнецкого бассейна представлены всеми технологическими группами и марками углей — от бурых до антрацитов. Основная же их ценность — запасы малосернистого угольного коксового сырья абсолютно всех технологических групп и марок, используемых в коксохимической, металлургической и электродной промышленности.

     Угольная промышленность практически во всех развитых угледобывающих странах стоит в ряду самых неблагополучных по производственному травматизму, смертности и профессиональным заболеваниям.

     По  статистике, основными причинами  гибели горняков на шахтах Кузбасса являются взрывы метана и угольной пыли в подземных горных выработках.

     Метан, или "гремучий газ", природный  газ без цвета и без запаха, считается смертельным врагом шахтера, так как значительные его массы  содержатся в каменноугольных копях, где происходит разложение органических остатков. В шахтах он скапливается в пустотах среди пород, в основном, под кровлей выработок и от малейшей искры может в любой момент взорваться. Обычно выброс метана происходит одновременно с выбросом или обрушением угольной породы. С того самого момента, как начались подземные разработки угля, взрывы метана стали уносить жизни горняков. Сто лет назад шахтеры брали под землю клетку с канарейкой, и пока слышалось пение птицы можно было работать спокойно: в шахте нет гремучего газа. В настоящее время для этого есть специальное оборудование. 

     Тема  данной работы актуальна на сегодняшний день, ведь практически все шахты Кузбасса являются опасными по взрывам метана и угольной пыли, большинство из них имеют третью категорию (по газообильности выработок) или относятся к сверхкатегорным.

     Целью данной работы является рассмотреть такое техногенное чрезвычайное происшествие, как взрывы метана и пыли на угольных шахтах.

     Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• проанализировать причины взрывов;
• рассмотреть крупнейшие аварии;
• ознакомиться со взрывными работами как одним из факторов взрывов;
• рассмотреть перспективы совершенствования предохранительных взрывчатых веществ для угольных шахт;
• ознакомиться с дегазацией как одним из путей повышения безопасности.

     1 Аварии на шахтах Кузбасса 

     Одна  из основных проблем на предприятиях угольной промышленности Кузбасса связана  с внезапными выбросами угля и  газа, вспышками и взрывами метановоздушных  смесей.

     С одной стороны, их удельный вес в  числе аварийных ситуаций на шахтах Кузбасса невелик. Так, проведенный  специалистами анализ причин аварий на шахтах выявил, что 27 % их связаны с обрушениями и обвалами угля и породы; 30,1 % — с функционированием машин, механизмов и другого оборудования; 11,3 % — с падением предметов, тогда как взрывы метана и подземные пожары составляли всего 3,7 % общего числа аварий.

     Здесь необходимо учитывать, что практически всегда такие чрезвычайные ситуации приводят к тяжелым групповым несчастным случаям, например взрывы метана на шахтах «Первомайская», «Комсомолец», «Распадская», «Тайжина», «Есаульская», «Листвяжная» и др. Именно со взрывом метанопылевоздушной смеси была связана одна из крупнейших аварий на шахте «Зыряновская» (г. Новокузнецк), унесшая жизни 67 шахтеров. Происшедшая 19 марта 2007 г. авария на шахте «Ульяновская» привела к гибели 106 шахтеров. Протяженность горных выработок, подвергшихся воздействию взрыва, составила около 5 км.

     Высокая взрывоопасность угольных пластов на шахтах Кузбасса вызвана различными факторами.

     Во-первых, угольные пласты здесь содержат большее  количество метана, чем аналогичные  пласты в США, Австралии, Донбассе.

     Во-вторых, большинство угольных месторождений  Кузбасса разрабатывается достаточно давно, а с увеличением глубины работ резко повышается горное давление в очистных и подготовительных выработках, следовательно, и газообильность. Так, на шахте «Распадская» на каждые 100 м увеличения глубины отработки пластов метаноносность их в среднем возрастает на 3,5 м 3 /т.

     В-третьих, владельцы многих шахт стремятся  добывать уголь ускоренными темпами, при этом количество выделяемого  в подземную выработку газа растет.

     Вероятность вспышек метана или угольной пыли можно уменьшить путем проветривания  горных выработок. В большинстве шахт оно осуществляется увеличением числа вентиляционных устройств, а не улучшением их качества, что приводит к снижению его надежности.

     По  мнению губернатора Кемеровской  обл. А.Г. Тулеева, в 90-е годы в Кузбассе была неграмотно проведена реструктуризация угольной отрасли, при которой многие шахты «закрывали впопыхах, без нужного технического сопровождения — да попросту затапливали. Выходящие же из них воды и газы, растекаясь на километры окрест, просачивались на соседние действующие шахты, увеличивая тем самым риск аварий на них».

     Высокий травматизм на предприятиях угольной промышленности Кузбасса, да и всей России, обусловлен значительным износом  горно-шахтного оборудования, который  к началу XXI в. составлял 60–70 %, а в  ряде случаев и 90 %.

     На  большинстве шахт отсутствуют технические  средства, обеспечивающие безопасность угольного производства (переносные приборы непрерывного действия для  контроля за содержанием метана, углекислого  и других газов и т.д.), а также  средства индивидуальной защиты (самоспасатели, более совершенные головные светильники, в том числе и с сигнализаторами метана, респираторы и др.).

     По  данным Ростехнадзора, в реконструкции  нуждаются 80 шахт Кузбасса. А для  поддержания в работоспособном  состоянии подъемных машин и главных вентиляторных установок требуется их замена (соответственно 40 и 20 в год), в то время как за первые пять лет XXI в. в среднем меняли одну-две главные стационарные машины в год. Практически прекратили приобретать необходимые для дегазации буровые станки, штанги, вакуумные насосы, контрольно-измерительную аппаратуру, и в течение продолжительного периода не было введено в эксплуатацию ни одной стационарной дегазационной установки. На восьмом заседании координационного совета по развитию угольной промышленности, охране труда, промышленной и экологической безопасности в Кемеровской обл. заместитель губернатора Кемеровской обл. А.Н. Малахов озвучил цифры, согласно которым в конце 80-х гг. XX в. 48 шахт Кузбасса постоянно применяли дегазацию угольных пластов , а к 2000 г. число таких шахт сократилось до 13. Причина — во время реструктуризации угольной промышленности обязательные ранее требования по дегазации угольных пластов заменили выбором: дегазация либо проветривание. А поскольку при дегазации необходимы значительно большие финансовые затраты, в 90-е годы XX в. ею практически прекратили заниматься.

     С другой стороны, надо учитывать, что  внедрение новейшей техники в  шахтах, угольные пласты на которых  разрабатывают десятилетиями, приводит к резкому росту производительности труда, а следовательно, — темпов нагрузки на забой. Учитывая старую систему вентиляции на тех же шахтах, не справляющуюся с новыми мощностями, в ряде случаев именно новейшее оборудование может привести к резкому увеличению риска травмирования шахтеров.

     Помимо  технических причин аварий на шахтах огромную роль играет и человеческий фактор. Например, в конце XX начале XXIв. в угольной промышленности остро встала проблема нехватки квалифицированных кадров. Так, после аварии, происшедшей 19 марта 2007 г. на шахте «Ульяновская» (г. Новокузнецк), председатель Российского независимого профсоюза работников угольной промышленности И.И. Мохначук заявил, что причиной взрывов на российских шахтах, по его мнению, является тот факт, что «за последние 15–20 лет добывающая отрасль потеряла своих лучших специалистов, а новых приобрести не смогла. Принцип управления производством заключается, прежде всего, в знании предмета, а в Министерстве промышленности и энергетики практически не осталось квалифицированных специалистов-угольщиков и технологов. Все отдано на откуп работодателю, который не имеет новых утвержденных рекомендаций, технологических карт, схем, обязательных к исполнению. Поэтому каждый горный инженер или технолог исходит из своего понимания ситуации, не учитывая поведение пласта в тех или иных случаях. Что при стечении определенных обстоятельств и приводит к подобным авариям».

     Существенные  причины возникновения аварийных  ситуаций на шахтах — безответственное отношение к своим должностным обязанностям как инженерно-технических работников шахт, так и должностных лиц, осуществляющих надзор за безопасным ведением горных работ; сокрытие случаев обнаружения начальных признаков, указывающих на возникновение предаварийной ситуации и непринятие соответствующих профилактических мер по предотвращению и локализации возможной аварии. Так, зачастую на развитие и масштаб возможной аварии, кроме технологических просчетов и ошибок, значительное влияние оказывает игнорирование проявившихся специфических начальных признаков, которые, как правило, предшествуют аварии. При нормально функционирующей службе производственного контроля на шахтах, в случае обнаружения начальных признаков самонагревания угля, внезапного выброса и удароопасности пласта, обычно оперативно принимаются специальные профилактические меры, в результате которых удается предотвратить аварию либо существенно понизить тяжесть ее последствий, а главное — исключить травматизм и гибель людей.

     Основной  же причиной аварийности и травматизма  на угольных предприятиях являлись (и являются до сих пор) психофизиологические факторы, в частности нарушения требований правил и норм безопасности руководителями работ, специалистами и персоналом, отступления от установленных регламентов и технологий, принятие неверных решений в конкретных ситуациях, резкое ослабление трудовой и производственной дисциплины, применение опасных приемов работы с элементами лихачества, выполнение работ в опасных зонах, недостаточный опыт в условиях интенсивной работы, управление машинами и механизмами в состоянии алкогольного опьянения и т.п.

     Правомерность этого заявления подтверждает исследование, проведенное ГУЗ «Кемеровский областной  клинический наркологический диспансер» совместно с Управлением Госнаркоконтроля по Кемеровской обл. и подразделениями наркологической службы Кузбасса. Оно показало, что у шахтеров в биологических жидкостях организма в 39,5 % случаев был обнаружен алкоголь, в 44,2 % — каннабиноиды (действующие вещества гашиша и марихуаны, встречающиеся в растениях семейства коноплевых), в 16,3 % — опиаты (наркотические алкалоиды опиума).

     Следует учесть и зарубежный опыт. Так, во многих странах (например, в Германии) шахтеры  ввиду повышенного риска не добывают уголь в агрессивной среде, используя  в данных случаях только управляемые извне автоматические механизмы. В случае же, если концентрация метана в окружающей среде повышена, вагонетка автоматически останавливается.

     В Австралии во всех выработках вывешиваются ленточки из светоотражающего материала, которые с одной стороны окрашены в красный цвет, а с другой — в зеленый. Зеленый цвет указывает на направление движения к выходу из шахты, красный — в обратную сторону. В случае аварии данная мера облегчает ориентирование шахтеров в забое и, напротив, указывает на направление движения горноспасателям.

     На  шахтах Южной Африки в обувь горняков вмонтированы электронные датчики, которые подают сигнал о месте  их пребывания, что значительно облегчает  поиск травмированных при завалах.

     Подобные  меры на российских шахтах практически  не применяются из-за значительных затрат. Проблема заключается в том, что стоимость угля на Западе примерно в 7 раз выше, чем в России, а шесть частей стоимости угля из семи вкладываются в обучение шахтеров вопросам безопасности и оснащение шахт средствами безопасности, в связи с этим на шахтах Западной Европы, Соединенных Штатов Америки, Австралии и др. могут себе позволить применять технологии, исключающие присутствие человека в забое с взрывоопасной средой.