Эндогенная пожароопасность шахт Кузбасса

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ЭКОЛОГИЯ И ОХРАНА ТРУДА
УДК 622. 271
В. А. Портола, Н.Л. Г алсанов, М. В. Шевченко, Н. Ю. Луговцова ЭНДОГЕННАЯ ПОЖАРООПАСНОСТЬ ШАХТ КУЗБАССА
Добыча полезных ископаемых сопровождается проявлением негативных факторов, угрожающих целостности предприятий, здоровью и жизни людей. Особенно опасны в шахтах пожары, развитие которых сопровождается образованием большого количества токсичных газов, распространяющихся по всему объему горных выработок в потоках подаваемого в шахту воздуха. Длительное горение может вызвать обрушение горных выработок, что снижает количество проходящего воздуха. Нарушение проветривания сопровождается повышением концентрации метана, что может привести к образованию взрывоопасной газовой смеси с последующим взрывом. Мощность взрыва существенно увеличивается из-за вовлечения в процесс горения угольной пыли, переведенной во взвешенное состояние ударной волной.
Действующие подземные пожары значительно осложняют ведение горных работ, приводят к потере подготовленных к выемке запасов угля, дорогостоящей угледобывающей техники. Подземные пожары наносят и огромный экономический ущерб, связанный с проведением работ по тушению пожаров. Особенно сложно тушение эндогенных пожаров, возникающих в результате процесса самовозгорания угля. Основная часть эндогенных пожаров возникает в выработанном пространстве, что затрудняет их обнаружение на ранней стадии развития и определение координат очагов. Из-за отсутствия точных данных о состоянии и местонахождении пожара резко снижается эффективность подачи хладагента, а для тушения используется метод изоляции. Поэтому, в условиях повышения значимости промышленной безопасности и охраны труда, возникает необходимость повысить эффективность мер по предупреждению развития процессов самовозгорания угля и способов ликвидации развившихся пожаров.
Проблема предотвращения эндогенных пожаров в шахтах осложняется зависимостью процесса самовозгорания от большого количества факторов, обусловленных свойствами угля и внешними воздействиями окружающей среды. Причем влияние многих факторов неоднозначно и зависит от целого комплекса других факторов, а их значение может варьироваться в широких пределах. Например, в литературе имеются противоречивые данные о роли влаги на химическую активность угля, на динамику изменения температуры уголь-
ного скопления при окислении. Так, в работах [1, 2] утверждается, что вода, воздействуя на уголь, играет роль катализатора в процессе окисления, ускоряя развитие самовозгорания угля. Однако в ряде других исследований установлено, что скорость поглощения кислорода углем снижается при увеличении его влажности [3−6]. Неоднозначны результаты исследований о влиянии скорости воздуха, фильтрующегося через скопление угля, на процесс самовозгорания [7−12].
Анализ статистических данных показал, что добыча угля на шахтах Кузбасса сопровождалась возникновением эндогенных пожаров в течение всего периода эксплуатации угольного месторождения. Наиболее пожароопасным в регионе является Прокопьевско-Киселевское месторождение, к особенностям которого относится наличие крутопадающих пластов с большой химической активностью угля. Так, за период 1951—1961 гг. только на шахтах этого района ежегодно возникало до 43 эндогенных пожаров [13]. В последующие годы, в результате проведенных исследований, позволивших разработать способы профилактики самовозгорания угля, их число постепенно снижалось.
Особенно резкое уменьшение количества ежегодно возникающих эндогенных подземных пожаров наблюдалось с началом реструктуризации угольной промышленности России, приведшей к закрытию шахт с наиболее опасными условиями труда. В первую очередь ликвидировались шахты с большим количеством эндогенных пожаров, затрудняющих угледобычу и наносящих огромный экономический ущерб предприятиям. Так, в 19 901 998 гг. на шахтах России ежегодно регистрировалось около 30 пожаров от самовозгорания угля, в том числе в Кузбассе около 20 эндогенных пожаров, а с 1999 г. это число снизилось до 10−15 эндогенных пожаров (в Кузбассе около 10 [14].
Применение более совершенной и высокопроизводительной угледобывающей техники привело к дальнейшему уменьшению количества возникающих на шахтах экзогенных и эндогенных пожаров. Общее количество подземных пожаров на шахтах Кузбасса за последние годы см. в табл. 1.
Анализируя приведенные данные, можно сделать вывод, что общее количество ежегодно возникающих подземных пожаров, особенно эндогенного происхождения, резко сократилось в 2000 году.
Таблица 1. Количество подземных пожаров на шахтах Кузбасса
Год Общее количество эндогенных экзогенных
2010 6 4 2
2009 2 2 —
2008 2 2 —
2007 5 3 2
2006 4 3 1
2005 4 2 2
2004 8 8 —
2003 7 6 1
2002 6 2 4
2001 7 6 1
2000 6 3 3
1999 10 8 2
1998 19 12 7
Всего за период 87 62 25
Следующее существенное снижение количества подземных пожаров на шахтах Кузбасса произошло в 2005 году. В последующие годы число ежегодно регистрируемых подземных пожаров остается на одном уровне. Причем большая часть подземных пожаров (более 70%) составляют пожары от самовозгорания угля. Особенно эта ситу-
ация характерна в последние три года, за которые возникло только два экзогенных пожара и восемь эндогенных пожаров.
Экономический ущерб, причиненный подземными пожарами угольным шахтам Кузбасса за последние годы, представлен на рис. 1. Эти данные свидетельствуют, что наибольший экономический ущерб на угольных шахтах обусловлен эндогенными пожарами. Так, на их долю приходится около 62% от ущерба, причиняемого всеми подземными пожарами. Потери, вызванные пожарами, в том числе эндогенного происхождения, в последние годы незначительно колеблются относительно среднего уровня. Исключение составляет 2010 г., в котором произошло резко вырос экономический урон от эндогенных пожаров. В последние три года основные экономические потери происходят от возникновения самовозгорания угля. Так, в 2008—2010 гг. ущерб от эндогенных пожаров превышает 90% от общих потерь.
В табл. 2 приведен средний экономический ущерб, обусловленный возникновением на шахтах Кузбасса эндогенных и экзогенных пожаров.
Представленные сведения свидетельствуют о том, что средний ущерб от одного пожара в шахте составляет 15 млн. 653 тыс. руб. Причем, учиты-
Таблица 2. Средний экономический ущерб от одного подземного пожара
Год Средний ущерб от одного подземного пожара, тыс. руб. Средний ущерб от одного эндогенного пожара, тыс. руб. Средний ущерб от одного экзогенного пожара, тыс. руб.
2010 45 560,7 60 815,8 15 050,4
2009 24 999,5 24 999,5 —
2008 15 849,5 15 849,5 —
2007 10 539,7 982,4 24 875,6
2006 8424,1 10 028,2 3611,6
2005 15 954,3 686,2 31 222,5
2004 2641,1 2641,1 —
2003 10 935,3 12 479,5 1670,0
2002 17 713,3 250,0 26 445,0
2001 3827,7 460,8 29,3
2000 28 644,2 26 692,0 30 596,3
Средний ущерб от одного пожара 15 653,2 13 397,9 21 576,5
? Ущерб отпожаров
? Ущерб от эндогенныхпожаров
? Ущерб отэкзогенных пожаров
Рис. 1. Экономический ущерб (тыс. руб.) от подземных пожаров в Кузбассе за последние десять лет
вая значительное изменение условий возникновения и протекания пожаров, наблюдается существенное колебание потерь, обусловленных этими авариями. Так, в различные годы средний ущерб от возникновения одного подземного пожара колеблется от 2,6 до 45,5 млн руб. Еще более значительные изменения среднего экономического ущерба происходит в случае самовозгорания угля (от 250 тыс. руб. до 60 млн. 815 тыс. руб.). Средний урон, наносимый экзогенными пожарами, составляет 21 млн. 276 тыс. руб.
Однако опасность эндогенных пожаров, регистрируемых в шахтах, существенно возрастает из-за низкой эффективности способов тушения очагов самовозгорания, возникающих в выработанном пространстве. Многие эндогенные пожары, несмотря на применяемые меры по их тушению, могут гореть годами. Нередки случаи рецидива эндогенных пожаров после проведенных мероприятий по ликвидации аварии, что свидетельствует не только о ненадежности применяемых способов тушения, но и о недостатках используемых способов и средств контроля за ходом тушения пожаров. В табл. 3 приведены данные о действующих пожарах на шахтах Кузбасса по состоянию на 01. 03. 2011 г. Здесь видно, что эффективность тушения эндогенных пожаров не удовлетворяет требованиям производства. Так, на 01. 03. 2011 г. на шахтах Кузбасса действовало 24 подземных пожара (один эндогенный пожар не могут потушить более 21 года). Неоднократно
наблюдаются рецидивы эндогенных пожаров.
Существенно снизить экономические потери от возникновения эндогенных пожаров позволяет своевременное обнаружение процесса самовозгорания и быстрая ликвидация очага в выработанном пространстве. Так, анализ аварийности за 2009 г. показал, что ущерб от двух возникших в этом году эндогенных пожаров составил 49 999 тыс. руб., а средние экономические потери от одного пожара достигли 24 999,5 тыс. руб. (табл. 2). В этот же год на шахтах Кузбасса были зарегистрированы четыре инцидента, закончившиеся быстрой ликвидацией очагов самовозгорания на ранней стадии развития. Общий экономический ущерб от этих инцидентов составил 15 763 тыс. руб., а средние потери от одного инцидента равны 3940 тыс. руб. Из приведенных данных видно, что в случае раннего обнаружения и быстрой ликвидации очага самовозгорания средний экономический ущерб снижается в 6,3 раза.
Внедрение новой угледобывающей техники двояко влияет на эндогенную пожароопасность шахт. Так, более широкие возможности и рост производительности техники приводят к снижению количества теряемого в выработанном пространстве угля и сокращению времени контакта этого угля с воздухом, что уменьшает вероятность развития самовозгорания. Одновременно при работе высокопроизводительных угледобывающих комплексов резко увеличивается образование угольной пыли, большая часть которой оказывает
Таблица 3. Сведения о действующих пожарах на шахтах Кузбасса на 01. 03. 2011 г
№ Наименование шахты Номер пожара Дата возникновения Примечание
1 ОАО Заречная 28. 01. 2011 г. Самонагревание
2 ОАО «Шахта Полысаевская» 3 07. 09. 2007 г. Производится мониторинг
3 ОАО «Шахта Полысаевская» 39р 06. 09. 2004 г. Производится мониторинг
4 ООО Шахта Листвяжная" 14 23. 11. 1989 г. Производится мониторинг
5 ОАО «Шахта № 12» 444 30. 11. 1999 г. Пассивный способ тушения
6 ОАО «Шахта № 12№ 449 22. 04. 2003 г. Пассивный способ тушения
7 ОАО «Шахта № 12» 456 26. 11. 2008 г. Производится тушение
8 ОАО «Поляны» (Краснокамен-ская) 433 04. 10. 1996 г. Производится подача глинистой пульпы
9 ОАО «Луговое» (Дальние горы) 446 13. 07. 2001 г. Пожар активизировался, расширен контур пожара
10 ООО «Шахта им. Ворошилова» 850 23. 02. 2000 г. Отбор проб через скважины
11 ООО «Шахта им. Ворошилова» 378р 14. 02. 2009 г. Тушение с поверхности через скважины
12 Зиминка 869 23. 08. 2010 г.
13 Красногорская 856р 26. 03. 2010 г.
14 ООО «Шахта им. Дзержинского» 851−2р 13. 07. 2009 г. Подается пена с поверхности
15 ООО «Шахта им. Дзержинского» 868 13. 06. 2010 г.
16 ООО «Шахта им. Дзержинского» 871 01. 12. 2010 г.
17 Коксовая 870 25. 09. 2010 г.
18 ОАО «Шахта Алардинская» 1 экз. 17. 12. 2002 г. Производится мониторинг
19 ОАО «Шахта Алардинская» 75 25. 04. 2005 г. Производится мониторинг
20 ОАО «Шахта Алардинская» 79 25. 02. 2011 г.
21 ОАО «Шахта Есаульская» 1 08. 02. 2005 г. Производится мониторинг
22 ОАО «Шахта им. Ленина» 23р 21. 06. 2001 г. Производится подача воды
23 ОАО «Шахта им. Ленина» 55 18. 11. 1996 г. Подача глинистой пульпы, инертной пены
24 Шахта «Ольжерасская-Новая» 66 16. 08. 2010 г.
в выработанном пространстве. Исследования показывают, что химическая активность угольной пыли по отношению к кислороду значительно выше, чем у угля. Поэтому возникновение очага эндогенного пожара в скоплении угольной пыли происходит за короткое время и для развития процесса самовозгорания требуется незначительное количество пыли.
Однако в настоящее время угольную пыль рассматривают в основном как фактор, негативно влияющий на здоровье шахтеров и способный образовать взрывчатую смесь в атмосфере горных выработок. Поэтому угольную пыль стараются осадить на почву с помощью орошения. В результате она оказывается в выработанном пространстве, где начинается процесс ее окисления. Учитывая опасность ее самовозгорания, необходимо
paзpaбoтaть cпocoбы, cнижaющиe ее oбpaзoвaниe и вынoc в выpaбoтaннoe пpocтpaнcтвo, a тaкжe мeтoды дeзaктивaции пыли в мecтax oтлoжeния.
Быcтpaя ликвидaция oчaгoв caмoвoзгopaния вoзмoжнa пpи иcпoльзoвaнии oбъeмныx cpeдcтв oбpaбoтки выpaбoтaннoгo пpocтpaнcтвa, ctoco6-ныx пoглoтить мaкcимaльнoe кoличecтвo тeплa. Одним из пepcпeктивныx cpeдcтв тушєния год-зeмныx пoжapoв являются инepтныe cмecи, шлу-чaeмыeи coвмecтнoм pacпылeнии жидкoгo aзo-тa и вoды [15]. Пoдaчa тaкoгo cocтaвa инepтизиpy-ет aтмocфepy выpaбoтaннoгo пpocтpaнcтвa, чтo пpeдoтвpaщaeт выделение тeплa зa cчeт oкиcлeния и вoзмoжнocть взpывa гopючиx гaзoв и угольшй пыли. Знaчитeльнoe кoличecтвo тeплa oтнимaeтcя y oчaгa нa фaзoвыe пepexoды и нaгpeвaниeмш-нeнтoв cмecи.
CПИCОK ЛИTEPATУPЫ
1. Линденау Н. И. Пpoиcxoждeниe, пpoфилaктикa и тушєниє эндoгeнныx пoжapoв I H.И. Линдeнay, В.М. Maeвcкaя, В.Ф. Kpылoв. — М.: Heдpa, 1977. — 319 c.
2. Физичecкиe ocнoвы caмoвoзгopaния угля и pyд I ИГД им. А. А. Cкoчинcкoгo. — М.: Hayra, 1972. — 148 c.
3. Саранчук В. И. Окистение и caмoвoзгopaниe угл. —ев: Hayкoвa дyмкa, 1982. — 166 c.
4. Чернов О. И. C^pocra пoглoщeния киcлopoдa cyxим и yвлaжнeнным углем II Уголь. — 1968. — N° 5. — С. 66−67.
5. Чернов О. И. Влияние yвлaжнeния угляи зaиливaнии нa ^o^ccM, пpивoдящиe к эндoгeнным пoжa-paм II Boпpocы бeзoпacнocти в угольный шaxтax. — М., 1970. — С. 39−46. — (Tpyды I Bocт. нayч. -иccлeд. ин-т пo бeзoпacнocти paбoт в гopнoй пpoм-cти — т. 2).
6. Ярцев В. А. Poль влaгooбмeнa в тeплoвoм бaлaнce caмoвoзгopaющeгocя угля II Изв. вyзoв. Гopный жyp-нaл. — 1970. — М 7. — С. 75−78.
7. Глузберг Е. И. TeoperaHecrae ocнoвы пpoгнoзa и пpoфилaктики шaxтныx эндoгeнныx пoжapoв. — М.: Heдpa, 1986. — 161 c.
8. Портола В. А. Оцeнкa влияния ^^TOpHx фaктopoв нa пpoцecc caмoвoзгopaния угля II ФTПPПИ. — 1996. — М 3. — С. 61−68.
9. Маевская В. М. О^еделение влияния oптимaльныx утечек вoздyxa ш пpoцecc caмoвoзгopaния угля пpи щитoвoй cиcтeмe paзpaбoтки II Hayчныe cooбщeния BocтHИИ пo бeзoпacнocти paбoт в пpoмышлeннocти. -Keмepoвo, 1961. — М 2. — С. 54−62.
10. Маевская В. М. О дoпycтимoй де^етеии щитoвыx выeмoчныx yчacткoв I В.М. Maeвcкaя, Л.П. Бeлaвeн-цев, А.П. Paпoцeвич II Угoль. — 1968. — М 10.- С. 57−59.
11. Влияние peжимa пpoвeтpивaния щитoвыx выeмoчныx yчacткoв нa ж пoжapooпacнocть I В.М. Maeв-cкaя, А.П. Paпoцeвич, Л.П. Бeлaвeнцeв, П.А. Пapaxин II Boпpocы бeзoпacнocти в угольный шaxтax. — М.: Heдpa, 1969. T II. — С. 147−162.
12. Игишев В. Г. Poль мoлeкyляpнoй диффузии киcлopoдa в вoзникнoвeнии эндoгeнныx пoжapoв I В. Г. Игишев, В. А. Пopтoлa II Texникa бeзoпacнocти, oxpaнa тpyдa и гopнocпacaтeльнoe дeлo: peф. c6. I ЦИИЭИ-yгoль. — 1981. — М 3. — С. 24−25.
13. Бopьбa c пoдзeмными пoжapaми oт caмoвoзгopaния угля IФ. Дмитpюк, Ф.Ф. Эйнep, K.M. Peмeзoв, З.Л. Pыкoвa. — Moc^a, 1962. — 128 c.
14. Портола В. А. Обocнoвaниe и paзpaбoткa cпocoбoв oбнapyжeния, лoкaции и кoнтpoля зa xoдoм тушения oчaгoв caмoвoзгopaния угля в шaxтax: Диc. … дoкт. тexн. нayк.- Keмepoвo, 2002.- 317 c.
15. Портола В. А., Галсанов Н. Л. Швышение эффeктивнocти пpимeнeния aзoтa для пoдaвлeния caмoвoзгo-paния угля. II ВестникзПУ, 2011 г. М 5.- С. 59−63.
? Aвтopы ишьи:
Пopтoлa Bячecлaв Алегаеевич, дoкт. xexn. нayк, пpoф. кaф. AОTПзГГУ, пpoф. кaф. БЖДЭ и ФВ Юp-гинcкoгo тexнoл. ин- xa TПУ E-mail: portola2@yandex. ru
Гaлcaнoв Hимa Лaйдaпoвич, coиcкaxeль гаф. АОХП KyзГTУ, зaм. xexничecкoгo диpeкxopa ОАО «CУЭK-Kyзбacc» Teл.: (38 456) 31 693
Шeвчeнкo Mapma В^^ьев^, cx. пpeпoдaвaxeль гаф. AОTП KyзГTУ тел.: 396 370
Лyгoвцoвa Haxaлья Юpьeвнa, acпнpaнx ХПУ, accиcтeнт кaф. БЖДЭ и ФВ Юpгнн-cкoгo xexнoлoгичecкoгo ннcxнxyxa TПУ Teл.: (38 451) 62 401

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой