CC BY
52
УДК 622.235
П.И. Кушнеров
ЗАО ИТЦ «Взрывиспытания» В.П. Доманов
ОАО «НЦ ВостНИИ»
Безопасность взрывных работ на угольных шахтах Кузбасса
Рассматриваются характерные случаи аварий при взрывных работах на угольных шахтах Кузбасса. Анализируются причины возникновения аварий. Сделаны выводы и предложения по предупреждению подобных аварий.
Ключевые слова: ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА, ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ, БЕЗОПАСНОСТЬ ВЗРЫВАНИЯ, СРЕДСТВА ИНИЦИИРОВАНИЯ, УГЛЕСПУСКНЫЕ ВЫРАБОТКИ, ВЗРЫВНОЙ СПОСОБ РАЗБУЧИВАНИЯ УГЛЕСПУСКНЫХ ВЫРАБОТОК, ВСПЫШКА МЕТАНА
Characteristic cases of accidents during explosion works at Kuzbass coal mines are reviewed. The causes of accidents are analyzed. Conclusions and suggestions how to avoid such accidents are made.
Key words: PREVENTIVE EXPLOSIVE, EXPLOSION WORKS, EXPLOSION SAFETY, INITIATION MEANS, CHUTES, EXPLOSION METHOD OF CHUTE CLEANING, METHANE EXPLOSION
Аварии при взрывных работах на шахтах Кузбасса (взрывы метана, отказы шпуровых зарядов, пожары и др.) происходят в основном по организационным причинам, то есть в результате нарушений требований нормативной и технической документации.
Рассмотрим наиболее характерные случаи аварий при взрывных работах в период времени с 2007 г. по первое полугодие 2009 г.
В 2007 г. на шахте им. Дзержинского УК «Прокопьевскуголь» произошел взрыв отказавшего шпурового заряда во время контрольной проверки качества выполненных взрывных работ в породном забое, когда горнорабочий, не убрав отбитую породу, производил бурение шпуров ручным электросверлом. Об этом свидетельствует состояние найденной буровой штанги (деформирована со стороны коронки примерно на 50 см). Это результат контакта бурового инструмента с патроном взрывчатого вещества (ВВ) в «стакане». Не исключено, что заряд мог находиться и в отбитой горной массе.
Наиболее вероятными причинами отказа ВВ и аварии в данной ситуации были:
- малое расстояние между шпурами (менее 40 см), что при взрывании по породе могло привести к переуплотнению ВВ;
- наличие между торцами патронов породной пробки длиной более 1 см в результате плохой очистки шпуров или воздушного зазора (более 5 см) вследствие недосылки патронов друг к другу.
Отказ мог произойти также из-за неудовлетворительного качества электродетонатора (ЭД) или взрывного прибора и нарушений изоляции концевых проводов электродетонаторов, которые происходят обычно на патронах - боевиках. Такие отказы наиболее характерны для породных забоев, особенно при использовании изношенных буровых коронок или при малых диаметрах шпуров. Срабатывание такого отказавшего ЭД при механическом воздействии приводит к инициированию ВВ даже в уплотненном состоянии [1].
Известно [2], что при боковом сближении смежных шпуровых зарядов на их стенках в момент прохождения ударной волны от взрыва предыдущего (активного) заряда ВВ может происходить откол частиц породы, сжатие радиального воздушного зазора вплоть до его ликвидации и радиального сдавливания внутренней забойки. Сдавливание патронов ВВ может происходить до опасной плотности (1,2 г/см3 и более), когда детонация пассивных зарядов ВВ может переходить в режим «выгорания». Кроме того, при взрывании по породе или по крепким углям ^ > 2) могут возникать осевые смещения внутренней забойки и вместе с ней перемещение патрона-боевика в сторону устья шпура вплоть до выброса его в призабойное пространство.
Указанные явления можно ослабить или ликвидировать полностью при увеличении расстояний между смежными зарядами. Однако на практике при мелкошпуровом способе ведения взрывных работ это не всегда удается, поскольку найти оптимальное расстояние между шпурами для всех применяемых типов предохранительных ВВ и при разной крепости взрываемых пород довольно трудно. Значит, на практике отказы шпуровых зарядов всегда возможны. В связи с этим требуется максимальное внимание при механических воздействиях на остатки шпуров (стаканы) кайлом или буровым инструментом. Рекомендуется также увеличить объем применения водоэмульсионных ВВ, не чувствительных к механическим воздействиям.
Анализ состояния взрывных работ и возникающих обстоятельств показывает, что необходима разработка новых типов ВВ и совершенствование существующих для обеспечения:
- безопасности взрывных работ (ВР) в случаях бокового обнажения шпуровых зарядов ВВ, например при использовании накладных зарядов или при выбросе продуктов взрыва через устья шпуров;
- высокой детонационной способности в условиях бокового взаимодействия зарядов ВВ в смежных шпурах при групповом взрывании, когда возможно переуплотнение ВВ в патронах;
- передачи детонации между патронами при зазорах не менее 5 см (испытание на полигоне).
В 2008 г. на шахте им. Ворошилова УК «Прокопьевскуголь» произошла вспышка метана при взрывных работах по подготовке очистного забоя ПШО. При этом было травмировано 7 человек.
Шахта отрабатывает 11 угольных пластов мощностью от 1,9 до 16 м. Углы падения пластов от 45 до 85 град. Относительная метанообильность шахты составляет 13,47 м3/т. Абсолютная ме-танообильность шахты - 15,75 м3/мин. Пласты сближены, опасны по самовозгоранию и взрывчатости угольной пыли, а также опасны по внезапным выбросам угля, породы и газа и опасны по прорывам глины. Проведение выработок мелкой нарезки в пределах выемочного участка производится с помощью взрывных работ. Коэффициент крепости угля по М.М. Протодьяконову / = 0,8-1,1.
Обстоятельства аварии:
Мастер-взрывник получил 10,8 кг ВВ ПЖА-20 и 18 электродетонаторов на ведение взрывных работ в забое II выемочного штрека. В 18 ч было произведено первое взрывание, затем горнорабочие участка выгрузили уголь, закрепили забой и в 19 ч 30 мин произвели второе взрывание. Отбитым углем пересыпало устье скважины № 9 диаметром 700 мм ниже почвы II выемочного штрека. Мастер-взрывник при этом не присутствовал. В 20 ч 15 мин на участке произошла вспышка метана.
Установлено, что авария произошла при взрывании накладных зарядов без применения взрывного прибора. В качестве источника тока использована сеть электросверла ЭР-8Д. При этом крышка электросверла была приоткрыта (между крышкой и головкой болта крепления имелся зазор до 5 мм), что могло стать причиной искрения через зазор между крышкой и корпусом электросверла.
Комиссией по расследованию аварии отмечено, что в тупиковой части I промштрека на почве под углем обнаружены два полиэтиленовых пакета, в которых находилось 8 патронов ВВ и 20 электродетонаторов. За деревянной затяжкой найдено 6 патронов ПЖВ-20 и один электродетонатор. Эти факты свидетельствуют об отсутствии надлежащего учета расхода ВМ. В этих условиях у горнорабочих имелись ВМ, поэтому они могли производить взрывное разбучивание углеспускных печей самостоятельно без взрывника.
Нарушение технологического процесса состояло в производстве горнорабочими взрывных работ накладными зарядами аммонита ПЖВ-20, а также в использовании вместо взрывного прибора электросверла. Кроме того, взрывание было произведено без замера концентрации метана и без вывода людей из опасной зоны.
В 2009 г. произошло три аварии, в том числе на шахте:
- им. Дзержинского УК «Прокопьевскуголь» - вспышка метана при разбучивании углеспу-скной печи взрывным способом. При этом травмировано 3 человека, в том числе два со смертельным исходом;
- «Распадская-Коксовая» - загорание угольного массива после производства взрывных работ при проведении выработки;
- «Киселевская» - вспышка метана при разбучивании углеспускной печи взрывным способом. При этом пострадало 6 человек. На шахте организован специальный участок, в штате которо-
го состоят 30 мастеров-взрывников, 12 раздатчиков и 4 инженерно-технических работника. Для разбучивания углеспускных выработок использовались монозаряды типа МЗВ-2М. В 2009 г. израсходован 21 монозаряд. Случаев вспышек и взрывов метана при разбучивании углеспусков монозарядами не зафиксировано. Данная авария произошла в результате применения запрещенного аммонита ПЖВ-20.
Авария на шахте «Киселевская» может быть классическим примером типа аварий «по организационным причинам».
Обстоятельства аварии:
Мастер-взрывник после доставки на вентиляционный штрек ВМ (79,2 кг ПЖВ-20 и 116 шт. ЭДКЗ-0ПКМ) отдал все ВМ и взрывную магистраль горнорабочим, а сам остался на вентиляционном штреке.
Горнорабочие произвели бурение 29 шпуров под секцией № 1. Затем самостоятельно без мастера-взрывника зарядили около 18,0 кг аммонита ПЖВ-20 и, закончив монтаж электровзрывной сети, поднялись на вентиляционный штрек к месту нахождения взрывника. Последний после прихода горнорабочих произвел взрывание в углеспускной печи № 1, которая при этом забутилась (закрылась) в нижней части. Для разбучивания печи горный мастер и горнорабочие участка связали несколько деревянных шуровок и произвели взрывание аммонитом ПЖВ-20, не замерив предварительно содержание метана в месте производства взрывных работ. При этом вентилятор ВМ-4 в тупике конвейерного штрека был выключен. Произошла вспышка метана, в результате чего 6 работников участка № 8 получили термические ожоги. Естественно, основной причиной аварии в данном случае явилось применение ВВ IV класса предохранительности в виде накладных зарядов.
Аналогичные аварийные ситуации периодически возникают и на других шахтах Кузбасса. Объясняется это, прежде всего, тем, что нарушаются проектные решения. Например, углеспуск-ные выработки проводят меньшим сечением, применяют запрещенные ВВ классов вместо высокопредохранительных ВВ VI -VII классов, в том числе монозарядов типа МЗВ-2М.
Известно, что тяжесть аварии при разбучивании углеспусков зависит от количества накопившегося метана, т.е. от времени простоя скважины в забученном состоянии. Поэтому горнорабочие всегда пытаются произвести разбучивание немедленно, в том числе и запрещенными способами, например накладными зарядами аммонита ПЖВ-20. При этом вместо взрывных приборов, которых у горнорабочих, естественно, нет, используются другие источники тока, в том числе сеть электроприборов, например электросверла. Устранить данную ситуацию можно только введением постоянного дежурства мастеров-взрывников под щитами в течение всей смены независимо от вида горных работ.
В 1985 г. ВостНИИ было предложено изменить организацию взрывных работ при разбучивании углеспускных выработок с целью сокращения объема подготовительных работ (выписывание специальной наряд-путевки, получение и доставка ВМ и др.) [3]:
- разрешить хранить определенный запас ВВ в специальных сейфах, установленных на горных участках под щитами. При этом место установки сейфов, порядок загрузки ВВ в сейфы и
правила извлечения ВВ предусматривалось согласовывать с местными органами Госгортехнадзо-ра;
- разрешить проведение работ по разбучиванию углеспускных выработок по заранее разработанным схемам (вместо паспортов БВР);
- разрешить мастерам-взрывникам выписывать и получать на расходном складе ВМ резервные ЭД мгновенного действия (3-5 шт.) и т.д.
После введения в действие данных рекомендаций ВостНИИ не было зафиксировано ни одной аварии (взрывов и вспышек метана) при разбучивании. Однако в последние годы на шахтах Кузбасса, к сожалению, внимание к этой проблеме снизилось.
ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ
1 Аварии на шахтах Кузбасса происходят в основном по организационным причинам (человеческий фактор). Это разбучивание углеспускных выработок под щитами запрещенными способами, например с применением накладных зарядов ВВ IV класса предохранительности (ПЖВ-20) и с использованием в качестве источника тока разных электрических приборов, в том числе электросверл. В связи с этим необходимо постоянное присутствие мастеров-взрывников в течение смены на всех горных участках, отрабатывающих мощные крутопадающие пласты, независимо от объема взрывных работ под щитами. Необходимо также обеспечить в сейфах под щитами достаточное количество монозарядов МЗВ-2М.
2 Для устранения случаев непредвиденных взрывов отказавших шпуровых зарядов или отдельных патронов ВВ при механических воздействиях на них бурового инструмента (разбурива-ние) или при ударах кайлом по остаткам ВВ в «стаканах» рекомендуется увеличить объем применения водоэмульсионных ВВ, не чувствительных к механическим воздействиям.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Кушнеров, П.И. Безопасность взрывных работ при электровзрывании на угольных и сланцевых шахтах / П.И. Кушнеров. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2005. - 611 с.
2 Кушнеров, П.И. Безопасные расстояния между смежными зарядами ВВ при групповом взрывании/ П.И. Кушнеров, В.И. Буханов // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2008. -№1. -С. 15-23.
3 Кушнеров, П.И. Сборник нормативных документов по безопасности взрывных работ в шахтах и на разрезах / П.И. Кушнеров, В.Н. Киреев. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2008. - 383 с.
