Причины образования и правила безопасности с горючими и взрывоопасными смесями на шахтах и рудниках

Метан – это один из самых опасных химических компонентов, который всегда присутствует в горных выработках. От строго и неукоснительного соблюдения правил безопасности с этим веществом зависят человеческие жизни и здоровье персонала шахты (рудника), горных спасателей и жителей региона.

Периодически мы слышим об авариях на шахтах, связанных со взрывами, и которые, как правило, сопряжены с гибелью людей. Основной причиной подобных чрезвычайных ситуаций является образование взрывной смеси, полученной в результате смешивания опасных горючих смесей с воздухом. К ним относится, прежде всего, метан, а также водород, этан, окись углерода, ацетилен и др. У каждого вещества свои пропорции содержания кислорода, ведущие к взрыву. Тот же ацетилен, например, имеет эти границы в размере от 3 до 65%.

Основной причиной аварии является формирование взрывной смеси из 5-15% метана и воздуха. В случае если содержание метана достигает 9,5%, то взрыв приобретает наибольшую разрушительную силу, так как при горении расходуется весь кислород. Температура в закрытом помещении доходит до 2650С, а с выходом на открытое пространство – 1850С.

Опасность метана заключается в том, что он, будучи значительно (в 2 раза) легче воздуха поднимается вверх и скапливается там, проникая во все пустые конструкции. Его распространение происходит из всевозможных, невидимых глазу, отверстий и трещин. Объем газа на каждой шахте разный – все зависит от количества его присутствия в пласте.

Если на шахте обнаружен метан, то этот объект является взрывоопасным и принимаются отдельные решения по его эксплуатации с точки зрения обеспечения безопасности.

При анализе ситуации необходимо разобраться в истинных причинах образования взрывной смеси. Ими могут быть:

• полное отсутствие работы вентиляционных систем, вызванных техническими или организационными обстоятельствами;
• предаварийное состояние системы воздушно-вентиляционных трубопроводов;
• ошибки в расчетных данных о потребностях необходимого воздуха;
• объем метана в воздухе;
• расхождение вентиляционной конструкции с проектными решениями;
• нарушение технологии разбавления метана (разгазирование).

Для того, чтобы предотвратить возможности возгорания опасной воздушно-метановой смеси, необходимо обеспечить соблюдение правил безопасности при эксплуатации объекта и знать причины, приводящие к этому процессу. Их можно подразделить на следующие:

• плановые взрывные работы;
• дефекты и недостатки в электросети и оборудовании;
• процессы технологического трения;
• искрение (фрикционное), вызванное контактом между горными породами и соответствующего инструмента;
• нарушение правил безопасности, связанных с курением и обращением с огнем;
• сварочные работы;
• самостоятельное возгорание;
• угольное самовозгорание (эндогенное).

Повышенной взрывоопасностью обладает и угольная пыль. Все зависит от ее состава, количества, ну и конечно размеров пыльных веществ. Факторами, провоцирующими возгорание угольной пыли, являются: присутствие опасных газов в воздухе, активность летучих газов во время нагревания, коэффициент влажности воздуха и самой пыли, а также степень концентрации кислорода в атмосфере. Если выход летучих веществ в пыли составляет более 10%, а наличие в ней инертных частиц и непосредственно золы меньше 60%, то угроза возгорания и взрыва в шахте резко повышается.

Смеси из опасного газа и пыли более взрывоопасны, чем воздушногазовые смеси. Причина этого в температуре возгорания. Так, например, этот процесс из пыли бурого угля начинается с 200-230С, а из веществ угля другого состава – 300-365С. Воздушнометановая смесь начинает гореть с температуры в 500С.

Самая опасный состав угольной пыли имеет влажность в пределах 2-3%. Что пылегазовая смесь, что метановоздушная – обе, имея в своем составе 16% и выше кислорода, уже являются взрывоопасными.

Техника безопасности в целях предотвращения аварий на угольных шахтах должна соблюдаться практически везде, но существуют места возгорания пылегазовых смесей, особенно опасные, где требуется дополнительные меры предосторожности. Это:

• поверхность угольного пласта для последующего его отделения и передачи наверх (очистной забой);
• проходки подготовительные (подготовительный забой);
• прочие выработки;
• территория после выработки.

Наибольше количество аварий, более половины, происходит в подготовительных забоях.

Чем выше хрупкость и твердость горных пород, тем выше вероятность образования опасного пылевоздушного вещества. В случае повышенной смачиваемости и впитываемости угольной пыли риск взрыва увеличивается. В угольных забоях также не рекомендуется сильное проветривание. Оно должно осуществляться в соответствии с порядком, четко установленным мерами безопасности. При проектировании и эксплуатации вентиляционных систем нельзя допустить самостоятельного укорачивания и создания опрокидывающего момента для струевых потоков вентиляции. Также необходимо свести к минимуму пересечение воздушных потоков.

На любой шахте, где обнаружена опасность в виде горючих газовых смесей, вводятся особые меры безопасности. Эти объекты переводятся на газовый регламент. На пылевой же регламент переходят в случае, если в забое обнаружена взрывоопасная пыль.

Эти режимы предполагают комплекс правил и норм безопасности, которые необходимо соблюдать при эксплуатации рудника или шахтного предприятия. Главное в них это недопущение образования газовых и пылевых смесей, а также невозможность создание на территории объекта источника температуры, которая может спровоцировать их возгорание. Главным и необходимым условием отсутствия аварий на подобных объектах является постоянный и четкий надзор за этими показателями.

Чтобы оценить качество состояния атмосферного воздуха, а также безопасное его распределение, специалисты, эксплуатирующие объект, проводят систему замеров и экспертиз по его расходованию на всех участках рудника и шахты.

Не менее важным для обеспечения безопасности на шахте или руднике является дегазация, заключающаяся в отводе по специальным трубам газово-воздушных смесей. После осуществления этого процесса проводятся работы по увлажнению угольных пластов в целях уменьшения пылеобразования и блокировки метана.

Нарушение требований безопасности при эксплуатации подобных объектов чревато опасными и необратимыми потерями, в том числе человеческих жизней. Именно поэтому их выполнение является необходимым и обязательным условием.