Исследование механизма возникновения очагов самовозгорания угля и обоснование способов предотвращения эндогенных пожаров в шахтах. тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.20, доктор технических наук Скрицкий, Владимир Аркадьевич

• Скрицкий, Владимир Аркадьевич
• доктор технических наук
• 2011

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование механизма возникновения очагов самовозгорания угля и обоснование способов предотвращения эндогенных пожаров в шахтах.»

Актуальность проблемы. Не смотря на применяемые способы профилактики, в угольных шахтахны до настоящего времени продолжают происходить аварии, обусловленные возникновением эндогенных пожаров (далее «пожаров») и взрывами метана.

В шахтах России с 1993 по 1997 годы возникло 325 пожаров, из них 155 (47,6%) - в шахтах Кузбасса. Из 501 взрывов метана - 36 (72,0%) произошли в шахтах Кузбасса. В последующие 1998-2002 годы, при общем снижении числа аварий, за счет закрытия особо опасных и не рентабельных шахт, в шахтах России возник 131 пожар и произошло 34 взрыва метана. В Кузбассе, на фоне общего снижения числа аварий рассматриваемого вида, наблюдался удельный рост аварий от всего числа аварий, произошедших в шахтах России: пожаров до 64%- (84); взрывов метана до 82% (28). Удельное количество взрывов метана от аварий рассматриваемого вида, произошедших в шахтах Кузбасса в течение 1998-2002 годов, возросло с 18,8% до 33,3% [4]. Следовательно, в Кузбассе наблюдается тенденция роста доли взрывов метана от аварий подобного вида. От всех аварий, происходящих в шахтах России, 66% приходится на эндогенные пожары и взрывы метана, а ущерб от аварий этого вида достигает 78% от ущерба всех аварий, происходящих в шахтах. Помимо материального ущерба аварии рассматриваемого вида имеют негативные социальные последствия, так как сопровождаются травматизмом и гибелью людей.

Так как эндогенные пожары и взрывы метана относятся к наиболее опасным, а зачастую и к,не предсказуемым по последствиям видам аварий, то вопросы по1 их предотвращению всегда были в центре внимания ученых научно-исследовательских институтов: ИГД им. A.A. Скочинского, ВостНИИ, Мак-НИИ, КузНИУИ; кафедр рудничной аэрологии и охраны труда Московского государственного горного университета, Санкт-Петербургского государственного горного университета, Кемеровского технического университета. Существенный вклад в теоретические представления о процессе окисления и самонагревания угля, в разработку способов профилактической обработки выработанного пространства, предотвращения эндогенных пожаров и взрывов метана внесли: Скочинский A.A., Веселовский B.C., Маевская В.М., Чернов О.И., Саранчук В.И. Мясников A.A., Огиевский В.М., Крикунов Г.Н;, Игишев B.F., Бе-лавенцев Л.П., Палеев Д.Ю., Макаров С.З., Томашевский Л.П. и др.

Диссертационная работа основана на результатах следующих научно-исследовательских работ: «Исследовать влияние технологических и вентиляционных параметров на эндогенную. пожароопасность при системах с гидромеханизацией в условиях шахт Кузбасса», отчет по НИР № 1611, № гос. регистр: 7903 8739 (Кемерово,, ВостНИИ, 1980г.); «Разработать комплекс оборудования' для подачи аэрозолей антипирогенов в. выработанные пространства», отчет по НИР № 1600604000- № гос. регистр. 182203940 (Кемерово, ВостНИИ; 1985г.); «Разработать, способы? торможения процессов окисления' угля в выработанном пространстве действующих выемочных полей: на пологих и наклонных пластах самовозгорающегося угля»,, отчет по НИР № 160060200, № гос. регистр. 01821039408 (Кемерово, ВостНИИ, 1985г.); «Исследовать условия формирования газо-воздушной среды и разработать метод прогноза пожаровзрывобезо-пасности в выработанных: пространствах на пологих газоносных пластах угля,. склонного к самовозгоранию», отчет по НИР № 1614154000, № гос. регистр. 018600579 (Кемерово, ВостНИИ, 1988г.); «Разработать комплекс мер по обеспечению, пожаровзрывобезопасности выработанных пространств- на пологих пластах угля, склонного к самовозгоранию», отчет по НИР № 1614154202, № гос. регистр. 01860057920 (Кемерово, ВостНИИ, 1988г.); «Разработать! и внедрить технические решениям по эффективному предупреждению- эндогенных пожаров в процессе отработки пологих и наклонных пластов при наличии в выработанном пространстве концентрированных потерь угля», отчет по НИР- № 169101400 № гос. регистр. 1890032442 (Кемерово, ВостНИИ, 1991г.); «Исследовать и определить запасы метана в выработанном пространстве для оценки возможности его промышленного использования на шахте им. Калинина НПО "Прокопьевскуголь"», отчет по НИР'(Кемерово, РосНИИГД, 2002г.); «Разрабодополнительно добытых 20-25% угля;

- способа предотвращения распространения и развития по лаве и по примыкающим к ней горным выработкам взрыва метана, инициированного очагом самовозгорания угля в выработанном пространстве. При отработке пологих пластов системой ДСО практическое использование данного способа исключит возможность возникновения аварий, подобных авариям, произошедшим в Кузбассе на шахтах «Ульяновска^ и^^^ Внедрение результатов работы;

1. Методика оценки текущей эндогенной пожароопасное™ выемочных участков по балансу влагосодержания в утечках воздуха, проходящих через выработанное пространство, используется в. угольных шахтах .и включена в: действующую (2007 г.) бассейновую «Инструкцию по предупреждению и тушению подземных эндогенных пожаров в шахтах Кузбасса (п. 3.1)»;

2. Обработка выработанного пространства' аэрозолями водных растворов! анти-пирогенов используется на шахтах и включена в бассейновую «Инструкцию»по предупреждению и тушению подземных эндогенных пожаров в шахтах Кузбасса (п. 2.4.2, 2.4.5^ 2.4.6 и 2.4.9)» и в «Руководство по применению способов торможения развития самонагревания угля в выработанных пространствах выемочных полей шахт» (Утв. 02.12.85 г. Минуглепромом СССР);

3;. Способ» профилактической- обработки выработанного пространства- высоконапорными; струями воды при гидравлическом способе отработки крутых пластов угля включен в «Руководство по профилактике эндогенных пожаров с применением высоконапорных струй воды в гидрошахтах Кузбасса» (Утв. 17.06. 1982 г. главным инженером ВПО! «Кузбассуголь»)и используется на шахтах. Основные положения указанного «Руководства .» включены в бассейновую «Инструкцию по предупреждению и тушению подземных эндогенных пожаров в шахтах Кузбасса (п. 2.4.7 и 2.4.8)». Личный вклад автора состоит:

- в теоретическом обосновании выбора направлений исследований;

- в формулировании общей идеи и цели работы;

В настоящее время для шахт Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса, отрабатывающих крутые мощные пласты угля, не существует альтернативной технологии угледобычи, равной или превосходящей по эффективности гидравлическую технологию угледобычи. Гидравлическая технология является более производительной и менее травмоопасной, так как при ее использовании обеспечивается дистанционное управление технологическими процессами по отбойке, транспортированию добытого угля и по управлению кровлей. Производственный травматизм при гидродобыче в 2-5 раза ниже, чем в шахтах, работающих в1 аналогичных горно-геологических условиях по традиционной, технологии угледобычи [14-16].

Помимо меньшей- частоты травматизма при гидродобыче значительно-ниже и тяжесть последствий от несчастных случаев, что подтверждается статистическими данными [14, 15].

Несмотря* на- преимущества гидравлической технологии' угледобычи для • нее также актуальна проблема снижения эндогенной пожароопасности, соответственно и повышения эффективности способов предупреждения самовозгорания угля, особенно при отработке крутых пластов.

На шахте «Тырганская», со времени пуска ее в эксплуатацию и до 1986г., было зарегистрировано 46 эндогенных пожаров, в том- числе 4 - при гидродобыче. Такое соотношение числа возникших пожаров при различных технологиях угледобычи объясняется тем, что «до 1977г. на шахте добыча угля осуществлялась традиционным для Прокопьевско-Киселевского района способом - буровзрывным. За указанный выше- период времени на шахте5 «Тырганская» при традиционной технологии угледобычи в-среднем за год возникало 1,63 эндогенных пожаров. После перехода шахты на гидравлическую технологию угледобычи этот показатель понизился до 0,4 пож./год. При этом следует отметить, что к моменту перевода шахты-на гидротехнологию на ранее отработанных горизонтах было зарегистрировано 42 эндогенных пожара. Наличие этих пожаров, несомненно, представляло опасность возникновения их рецидивов и пере