Перспективы совершенствования предохранительных взрывчатых веществ для угольных шахт Кузбасса

stify">     5. Шахта «Юбилейная» ОАО «ОУК «Южкузбассуголь». 24 мая 2007 года

     Первоначальная  вспышка метановоздушной смеси  произошла в очистном забое лавы 16-15 у выемочного комбайна SL-300 в районе вводного устройства питающего кабеля из-за короткого замыкания поврежденных жил на корпус комбайна.

      При работе комбайна, из-за обрыва гибкой тяги, соединяющей кабелеукладчик с комбайном, некачественно выполненной и  не соответствующей заводскому исполнению, произошло недопустимое натяжение комбайнового кабеля, приведшее к частичному выдергиванию его из вводного устройства. В результате чего была нарушена взрывозащита кабельного ввода, с последующим коротким замыканием поврежденных жил кабеля на корпус комбайна, что явилось источником воспламенения метановоздушной смеси.

     При полной загрузке лавного конвейера  и существующей конфигурации очистного  комбайна происходил вынос взрывоопасной  концентрации метана с отбитого угля из-под комбайна непосредственно в зону вводного устройства комбайнового кабеля, где и произошло короткое замыкание.

     Основными причинами аварии явились:

     — применение гибкой тяги (соединяющей  кабелеукладчик с комбайном), не соответствующей  заводскому исполнению;

      — образование ограниченного объема взрывоопасной концентрации метана, выделившегося из отбитого угля в  труднопроветриваемую зону между корпусом комбайна и конвейером;

     — возникновение источника воспламенения  метана в результате повреждения  кабеля в вводном устройстве комбайна с нарушением взрывозащиты и образованием электрического дугового разряда;

      — участие во взрыве угольной пыли;

     — распространение взрыва угольной пыли по сети горных выработок из-за формального  выполнения мероприятий по пылевзрывозащите горных выработок.

     Вывод. Причиной аварии явилось неравномерное  подвигание очистного забоя, которое  не увязано с проветриванием выемочного участка, что привело к аварии.

     6. Шахта «Распадская». 8-9 мая 2010 года

     Первый  взрыв произошел 8 мая 2010 года в 23:54 по местному времени. В этот момент в шахте находились 359 человек. 9 мая в 04:06 по местному времени произошел повторный взрыв. В этот момент в шахте находилось 19 спасателей.

     Основными причинами аварии являлись:

     — игнорирование техники безопасности;

     — нарушение проветривания и недопустимая загазованность горных выработок;

     — на зарплату проходчиков непосредственно влияет скорость проходки, и поэтому при повышении концентрации метана, газоанализатор снимают с крюка, заворачивают его в ватник и кладут на почву;

     — нарушения требований законодательства о промышленной безопасности, правил безопасности при разработке месторождений подземным способом;

     — нарушения специальных и должностных инструкций.

     Вывод. Причиной аварии явилось недостаточность проветривания, отложение угольной пыли в отработанном пространстве, которое привело к самонагреванию и самовозгоранию угля, а также нарушение техники безопасности и инструкций.

     На  всех перечисленных шахтах способ проветривания  был нагнетательный, схема проветривания  — комбинированная. Осуществлялся изолированный отвод газа метана по сохраняемым конвейерным штрекам через выработанное пространство. Работа ВМЦГ никак не сблокирована с нагрузкой на очистной забой, эффективность ВМЦГ составляет всего 10%. На момент аварии все лавы работали по добыче угля, соответственно происходило неконтролируемое выделение газа метана как из добытой массы угля, так и из отработанного пространства. Количество подаваемого воздуха для проветривания очистных забоев оставалось постоянным даже при увеличении нагрузки на очистной забой в два, а то и в три раза, соответственно увеличивался процесс выделения неконтролируемого газа метана как в выработанном пространстве, так и в призабойном пространстве.

     Немаловажную  роль во всех произошедших взрывах сыграла угольная пыль, которая образуется при отбойке угольного массива комбайнами и взрывных работах, при бурении шпуров, при погрузке угля погрузочными машинами, при транспортировке угля конвейерами, при погрузке на погрузочных и разгрузочных пунктах. Но в результате увеличения нагрузки на очистной забой орошение становится не на 100% эффективным для обеспыливания отбитого угля. Таким образом, угольная пыль отлагается на секциях очистного комплекса, на очистных комбайнах, на электроаппаратуре, в местах пересыпа ленточных конвейеров, в выработанном пространстве и по всей сети горных выработок, что способствует развитию процесса протекания взрывов. Причиной этого является невыполнение мероприятий по борьбе с пылью.  
 
 

      3 Взрывные работы на шахтах 

         При проведении проходческих работ в шахтах (в том числе опасных по взрывам метана и пыли) для формирования откаточных и вентиляционных штреков используется взрывной способ проходки.

     Без взрывных работ не обойтись и в  очистных забоях для рыхления и отбойки  угля, в особенности при мощностях пластов менее 120 см, т.к. применить комбайны на таких пластах просто невозможно из-за габаритов (высоты) последних.

     При проведении взрывных работ вероятность  локального выделения метана и его  воспламенения в момент взрыва резко возрастает, т.к. взрыв вызывает сотрясание пород и может вызвать внезапный выброс газа, а сам детонирующий заряд является источником поджигания метана ("искры"). И если бы не применялись специальные антигризутные (предохранительные) ВВ (аммониты, углениты), взрывы метана на шахтах были бы довольно частыми. Намного чаще, чем сегодня.

      В угольных шахтах Кузбасса в настоящее  время используются предохранительные  взрывчатые вещества, которые можно  подразделить на две группы – аммиачноселитренные, в которых сенсибилизатором является тротил, и нитроэфирсодержащие - на основе смеси нитроэфиров. Отмечено, что при традиционной компоновке состава взрывчатых веществ (ВВ) процесс взрывчатого превращения идет при температуре, превышающей температуру воспламенения метановоздушной смеси. Однако, учитывая период индукции реакции окисления метана, наличие в зоне реакции ингибиторов этого процесса, массовую долю пламегасителей в составе ВВ и ряд других факторов, управление ими позволяет разрабатывать и иметь составы, обеспечивающие с достаточной степенью надежности требуемый уровень предохранительных свойств для конкретных условий применения ВВ.

     В соответствии с действующей в  России классификацией все ВВ промышленного  назначения в зависимости от условий  применения делятся на VII классов, из них к предохранительным относятся ВВ III - VII классов, которые по взрывчатым и предохранительным свойствам должны удовлетворять соответствующим техническим требованиям.

     К первой группе относятся ВВ III класса – аммонит АП-5ЖВ и ВВ IV класса – аммониты ПЖВ-20 и Т-19. Ко второй группе относятся ВВ V класса – угленит Э-6 и VII класса – ионит, монозаряды МЗВ-2М. Взрывчатые вещества VI класса в настоящее время в России вообще не выпускаются. Уровень безопасности указанных ВВ III и IV классов достигается за счет использования в качестве пламегасителя солей щелочноземельных металлов, совмещающих теплопоглощающие свойства с ингибирующей способностью по отношению к реакции окислителя метана. Количество этих солей в составе ВВ ограничено сочетанием уровня безопасности по предохранительным свойствам с эффективностью их действия.

     Безопасность  применения таких ВВ должна обеспечиваться количеством воспламенений метановоздушной  смеси не более 50% при их испытании  в канальной мортире. Более высокого уровня предохранительности составов ВВ на основе тротила достичь не представляется возможным, поскольку увеличение доли содержания пламегасителя, даже при использовании солей ионообменного типа, приводит к значительному снижению детонационной способности вплоть до ее полной потери.

     К предохранительным взрывчатым веществам V и VI классов применяются более  жесткие требования. Они не должны воспламенять метановоз-душную смесь  при испытаниях в опытном штреке открытым зарядом, а также в канальной  мортире или при взрывании зарядов в уголковой мортире, имитирующей возможное боковое обнажение колонкового заряда. При использовании тротила в качестве сенсибилизатора достичь такого уровня предохранительности для этих ВВ не представляется возможным, поэтому в их состав входят смеси жидких нитроэфиров.

     При проведении взрывных работ в шахтах также применяются дополнительные организационные и технические мероприятия, понижающие вероятность взрыва метана. Например, применяются забойки из глины, обратное (у дна шпура) инициирование зарядов и др.

   Но основными условиями безопасного  применения ВВ в шахтах являются:

   - уровень их антигризутных свойств,  исключающий подрыв метана (и  пыли также) в конкретных условиях  применения ВВ;

   - достаточный уровень детонационных  свойств, исключающий, возможность затухания детонации в заряде в обводненных забоях и даже при раздвижках патронов;

   - а также относительная негорючесть  ВВ, позволяющая предотвращать выгорание  шпурового заряда даже при  отказах детонации в нем. 

     Практика применения ВВ в угольных шахтах свидетельствует, что, несмотря на разработку ряда составов предохранительных ВВ, средств беспламенного взрывания, гидровзрыва-ния, совершенствование и разработку новых конструкций забойки, способов инертизации взрыво-опасной атмосферы, аварии при взрывных работах продолжают происходить.

     По  результатам технических расследований  взрывов на шахтах было установлено:

     - основной причиной воспламенения  метановоздушной смеси являлось  применение взрывчатых веществ  более низкого класса предохранительности,  чем требовалось при разбучивании углеспусков. Персоналом шахт использовалось взрывчатое вещество аммонит ПЖВ-20 IV класса вместо монозарядов МЗВ-2М или ионита VII класса предохранительности;

     - основными организационными причинами  аварий явились отсутствие должного надзора за производством взрывных работ со стороны старшего инженерно-технического состава предприятий, а также их некомпетентность в данном вопросе.

     Проанализировав аварийность и травматизм на шахтах и учитывая сложность ведения  горных работ (крутое падение), собственники предприятий приняли решение передать ведение взрывных работ специализированной подрядной организации.

     4  Перспективы совершенствования предохранительных взрывчатых веществ для угольных шахт Кузбасса 

     В России в последние годы отсутствует интерес угледобывающих предприятий к новым разработкам по совершенствованию предохранительных ВВ. Это можно объяснить тем, что владельцы угольных шахт не считают своей задачей финансирование таких разработок, учитывая снижение объемов потребления ВВ, а также усложнением системы допуска к применению новых составов.

     Совершенствование предохранительных ВВ в России за последние годы ведется по двум направлениям.

     Одним из направлений является разработка составов новых ВВ традиционной рецептуры на основе смеси нитроэфиров. Взамен угленита Э-6 в ФГУП ФНПЦ «Алтай» было разработано высокопредохранительное ВВ V класса – угленит М, предназначенный для взрывных работ в угольных шахтах, опасных по газу и пыли всех категорий, а также на пластах, опасных по внезапным выбросам угля и газа, за исключением их вскрытия.

     Шахтные испытания угленита М показали, что  он устойчиво детонирует в шпуровых зарядах массой от 0,4 до 2,0 кг при  групповом короткозамедленном взрывании. По сравнению с угленитом Э-6 он имеет следующие преимущества: коэффициент использования шпура увеличился на 11,7%, удельный расход на бурение уменьшился на 17,9% , удельный расход ВВ уменьшился на 28,7% , содержание вредных газов в продуктах взрыва не превышает допустимых концентраций. В настоящее время обе марки этих угленитов востребованы угольными шахтами.

     Другим  принципиально новым направлением является разработка предохранительных  эмульсионных ВВ. В их основу положены зарубежные аналоги и несколько модификаций отечественных ВВ под общим названием «порэмиты», разработанных головной организацией по этому виду продукции - ГосНИИ «Кристалл». Стендовые и производственные испытания порэмитов показали их преимущества перед другими ВВ аналогичного назначения – низкую чувствительность к внешним, в том числе к механическим, воздействиям, высокую водоустойчивость, низкую газовую вредность, хорошую восприимчивость к детонационному импульсу. Показатели эффективности действия таких ВВ находятся на уровне аммонитов IV класса.