Технология добычных работ на пожароопасных буроугольных месторождениях Восточной Сибири и Забайкалья

внутриконтинентальной провинции базальтового магматизма, которая образовалась в пермо-триасовый этап тектоно-магматической активности в результате воздействия плюма на основание кратонной литосферы. Центр головной части «норильского» плюма установлен [3] по схождению радиальных дайковых роев и дуговых даек Koчикха. Он находится в пределах Ха-тангского прогиба в 300 км к северо-востоку от г. Норильска. Поверхностным выражением плюм-литосферного взаимодействия на западе кратона является Тунгусская синеклиза. Ее среднепалеозойское основание представлено рядом крупных разновозрастных пликативных структур, которые были сформированы в начале палеозоя и продолжали развиваться в последующие периоды. К ним относятся унаследованные синеклизы и прогибы, антеклизы и сводовые поднятия. Позднепалеозойский этап характеризуется высокой тектонической активностью, сменой морского режима, континентальным и массовым проявлением базитового магматизма. Он знаменует собой формирование единой крупной области прогибания и магматизма на структурно-гетерогенном среднепалеозойском основании [1].

Опускания отдельных частей синеклизы были неравномерными как во времени (С1-2 - Р2), так и в пространстве. На фоне общего прогибания Тунгусской синеклизы в позднем палеозое происходили резко дифференцированные тектонические движения, со-

провождаемые образованием разрывных нарушений. В результате она оказалась разбитой на ряд блоков, фундаменты которых смещены относительно друг друга на сотни метров и более. Межблоковые глубинные разломы служили проводниками базальтовой магмы в верхние горизонты осадочного чехла и на поверхность. Стиль тектонического развития Сибирского кратона в пермо-триасе определялся рассеянным спредингом литосферы по сравнению с ЗападноСибирской низменностью с ярко выраженным триасовым рифтогенезом.

Выводы. Магматиты, изученные в пределах Аб-ского массива, характеризуются широким разнообразием долеритов - от оливиновых до гранофировых, а также появлением высокощелочных пород до сиенитов. Образование их, на наш взгляд, связано с различной структурной позицией магмовыводящих каналов по отношению к дренируемой магматической камере и поступлением из нее порций более кислого расплава, а также мобильного высокофракциониро-ванного остаточного флюида. Последний оказывал локальное метасоматическое воздействие на исходные долериты, что в свою очередь сопровождалось появлением щелочных пород, не характерных для трапповых интрузий юга Сибирской платформы

Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект 11-05-00444).

Библиографический список

1. Мегакомплексы земной коры нефтегазоносных провинций Сибирской платформы. М.: Недра, 1987. 204 с.

2. Рябов В.В., Шевко А.Я., Гора М.П. Магматические образования Норильского района. Т.1: Петрология траппов. Новосибирск: Изд-во «Нонпарель», 2000. 408 с.

3. Ernst R.E., Buchan K.L. Giant radiated dykes swarms: their use in identification pre-Mezosoic large igneous provinces and mantle plumes // in Mahoney J.J. and Coffin M.-F. eds. Large igneous provinces: Continental, oceanic, and planetary flood volcanism: Amer. Geophysical Union Geophysical Monograph 100, 1997. P. 297-333.

4. Wooden J.L., Cramanske G.K., Fedorenko V.A. et al. Isotopic

and trace-element constraints on mantle and crustal contributions to Siberian continantel flood basalts, Noril'sk area, Siberia // Geochim. Cosmichim. Acta, 1993. V. 57. P. 3677-3704.

5. Sun S.s., McDonough. Chemical and isotopic systematics of ocean basalts: implications for mantle composition and processes / Magmatism in the ocean basins. Geol. Soc. Spec. Publ., 1989. No 42. P. 313-345.

6. Tomlinson K.Y., Condie K.C. Archean mantle plumes: evidence from greenstone belt geochemistry / Mantle plumes: their identification through time. Spec. Paper 352, Colorado, 2001. P. 341 -358.

УДК 614.841:622.012.3

ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧНЫХ РАБОТ НА ПОЖАРООПАСНЫХ БУРОУГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ И ЗАБАЙКАЛЬЯ

И.М.Щадов1, И.И.Шестакова2

Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Показано что, высокая активность бурых углей определяет большую частоту возникновения эндогенных и экзогенных пожаров и в связи с этим, большое внимание уделяется потенциально пожароопасным участкам разреза, к которым относятся технологические объекты при добыче, транспортировке и хранении угля. На технологических схемах добычи указаны места, где наиболее часто возникают очаги самовозгорания. Накопленный опыт свидетельствует о том, что к технологии и организации горных работ должны в первую очередь предъявляться

1Щадов Иван Mихaйлoвич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой управления промышленными предприятиями, тел.: 89025770740.

Shchadov Ivan, Doctor of technical sciences, Professor, Head of the Department of Management of Industrial Enterprises, tel.: 89025770740.

2Шестакова Инна Ивановна; аспирант, тел.: 89501302274, e-mail: emia-irk@bk.ru Shestakova Inna, Postgraduate, tel.: 89501302274, e-mail: emia-irk@bk.ru

требования, направленные на предотвращение условий зарождения очагов самовозгорания. В свою очередь, способы профилактики должны соответствовать условиям пожароопасности разрабатываемых месторождений, быть адекватными действующим факторам. Ил. 5. Библиогр. 5 назв.

Ключевые слова: пожароопасность; бурый уголь; месторождение; технология.

MINING TECHNOLOGY AT FIRE HAZARDOUS BROWN COAL FIELDS IN EASTERN SIBERIA AND TRANSBAIKALIA

I.M. Shchadov, I.I. Shestakova

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk,664074.

High activity of brown coals is a condition of the high frequency of endogenous and exogenous fires. Due to this fact much attention is given to the potentially fire-hazardous sections of the open-cast, which include technological facilities for extraction, transportation and storage of coal. The most frequent places of spontaneous ignition are marked on production flow charts. The accumulated experience shows that the technology and the organization of mining should meet the requirements for preventing the origination conditions for self-ignition sites. In their turn, preventing methods should correspond to the fire risk conditions of the deposits being developed and be appropriate for active factors. 5 figures. 5 sources.

Key words: fire hazards; brown coal; deposit; technology.

В России много разрезов, угли которых имеют повышенную склонность к самовозгоранию: Харанор-ский, Азейский, Мугунский, Бородинский, Восточный, Переясловский, Черногорский. Анологичные проблемы есть и на угольных карьерах Чехии, Польши, Германии, США, Индии, Монголии.

На разрезе «Харанорский» при выемке угля роторным экскаватором с погрузкой на уровне стояния (рис. 1) наиболее часто происходит самовозгорание угля в осыпях, которые аккумулируются на почве и основании угольного забоя, но ликвидация таких экзогенных пожаров трудностей не представляет. В то же время затруднена ликвидация возгораний угольной мелочи на откосе добычного уступа высотой 5-15 м, особенно при позднем обнаружении пожара, так как при скорости распространения 1,5-3 см/ч очаг может переместиться в глубь пласта на 25-40 см и тушение его водой, как правило, будет неэффективно.

Выемка роторными экскаваторами с погрузкой ниже уровня стояния (рис. 2) практикуется на угольных

уступах с наличием трещин и разломов. Эндогенные пожары, возникающие в трещинах нарушенного массива, трудно обнаружить и быстро устранить, как и изменить технологию разработки.

При безвзрывной выемке роторными экскаваторами трещины в угольном массиве не возникают, пласт сохраняет целостную структуру. При разработке же угля с производством буровзрывных работ при выемке экскаваторами-мехлопатами трещины глубиной 2-3 м и более распространяются в угольный массив (рис. 3) и являются источниками зарождения эндогенных пожаров. В зонах тектонических нарушений, где трещины уходят в глубь массива на 20-30 м, необходима специальная технология разработки и борьбы с пожарами.

При послойной разработке мощного угольного пласта (до 30 м и более) с периодической отстройкой высоких откосов в средней их части по тем же причинам возникают очаги эндогенных пожаров на высоте 25-30 м (рис. 4).

Рис. 1. Схема выемки угля роторным экскаватором ЭР-1250-16/1, 5Д с погрузкой на уровне стояния: I - осыпь угля

Рис. 2. Схема выемки угля роторным экскаватором ЭР-1250-16/1, 5Д с погрузкой ниже уровня стояния:

I - осыпь угля

Рис. 3. Схема выемки угля экскаватором-мехлопатой с верхней погрузкой: I - осыпь угля

Рис. 4. Схема выемки угля экскаватором-мехлопатой с нижней погрузкой при послойной отработке мощного

пласта: I - осыпь угля

На Гусиноозерском разрезе, разрабатывающем свиту наклонных пластов, при отработке их со стороны лежачего бока остаются целики (рис. 5), которые впоследствие разрушаются и самовозгораются. К этому ведет и замедленная отработка высокозольных угольных пластов III, IV и V.

Накопленный опыт свидетельствует о том, что к технологии и организации горных работ должны в первую очередь предъявляться требования, направленные на предотвращение условий зарождения очагов самовозгорания, особенно в весенний период, характеризующийся сухой погодой (относительная влажность воздуха 20-40%) и сильными ветрами (скорость ветра 25-30 м/с). Для этого на разрезах осуществляются следующие мероприятия:

- ликвидация (путем удаления или засыпки инертной породой) всех вновь возникших очагов самовозгорания;

- удаление угольных или породно-угольных скоплений как потенциально пожароопасных объектов;

- плановое и экстренное обновление откосов угольных уступов экскаваторами, инертная засыпка мест их геологических нарушений и выполаживание;

- засыпка тонким слоем (0,2 м) инертных пород почвы пласта и площадок рабочих уступов для предотвращения распространения очагов открытого огня по угольным обнажениям под воздействием сильных ветров;

- прекращение взрывных работ на добыче при скорости ветра более 18 м/с;

- предварительное увлажнение добычного блока перед взрыванием;

- постоянная готовность средств противопожарной защиты.

Вместе с тем, широкое применение указанных способов, в основном организационных, связанных с засыпкой и уборкой инертных пород, влечет за собой рост эксплуатационных затрат, что снижает конкурентоспособность этих разрезов.

Большая трудоемкость работ и затраты неизбежно снижают качества угля, требуют разработки более эффективных способов профилактики пожаров. В свою очередь, способы, направленные на предотвращение возникновения очагов самовозгорания, должны соответствовать условиям пожароопасности разрабатываемых месторождений, быть адекватными действующим факторам.

Эндогенная пожароопасность разрезов в целом определяется суммарным воздействием горно-геологических, горнотехнических и климатических факторов.

Основные горно-геологические факторы:

- склонность угля к самовозгоранию, определяющая период его самонагревания до критической температуры (65-80оС), чем в наибольшей степени характеризуются бурые угли;

А.

Рис. 5. Схемы разработки наклонного угольного пласта экскаватором-мехлопатой: А - с нижней погрузкой;

Б - с верхней погрузкой

- геологические нарушения, снижающие сопротивляемость угольного массива проникновению воздуха, увеличивающие реагирующую поверхность угля и создающие благоприятные условия для накопления тепла еще до отделения угля от целика;

- при увеличении угла падения пласта до 15-25 возрастают потери в целиках, далее разрушающихся и склонных к самовозгоранию.

Горнотехнические факторы:

- площадь угольных обнажений (вскрытых запасов), с увеличением которой возрастает вероятность возникновения очагов самонагревания, особенно на разрезах повышенной эндо- и экзогенной пожароопас-ности;

- цикл обновления угольных уступов, определяющий время воздействия процесса выветривания и сейсмических колебаний при взрывных работах на рабочие площадки и откосы и, как правило, значительно превышающий инкубационный период самовозгорания;

- навалы разрыхленного угля, удаление которых производится, как правило, по мере общего развития фронта горных работ;

- высота угольного уступа при превышении высоты черпания экскаватора, сдваивании и страивании

- уступов как причина деформации откосов уступов;

- возведение временных съездов по разрыхленной породно-угольной массе;

- угольные блоки, взорванные с применением игданита или ВВ с большим отрицательным кислородным балансом, где происходит неполная детонация ВВ, остаточные горючие компоненты выгорают с выделением большого количества тепла, температура угля повышается и во взорванной горной массе многократно ускоряется развитие процесса самовозгорания;

- замедленная отработка взорванного угольного блока или вообще ее отсутствие.

Климатические факторы: относительная влажность воздуха, количество осадков, изменение баро-

метрического давления, температура воздуха, скорость ветра. В условиях открытых работ эти факторы крайне непостоянны. С увеличением влажности воздуха, особенно после длительного сухого периода, число эндогенных пожаров возрастает. Особое значение имеют температура воздуха и скорость ветра.

Таким образом, анализ опыта и выполненных исследований показывает, что наиболее перспективным направлением профилактики эндогенных пожаров на разрезе является устранение условий их зарождения, что может быть достигнуто при использовании технологии горных работ, обеспечивающей:

- полную выемку угля, склонного к самовозгоранию, при качественной зачистке рабочим органом экскаватора откосов и площадок угольных уступов с ликвидацией трещин и заколов;

- современное и интенсивное обновление угольных уступов до их самовозгорания;

- соответствие параметров буровзрывных работ типу горно-транспортного оборудования, ширине за-ходки и скорости подвигания добычного фронта с таким расчетом, чтобы вся взорванная угольная масса дорабатывалась да начала самовозгорания;

- своевременное удаление за пределы разреза скоплений углистой породы и угля, планировка их бульдозером или засыпка инертными материалами.

Не следует исключать и применение в качестве дополнительных средств антипирогенов веществ, прекращающих или активно тормозящих окисление, самовозгорание и горение самовозгорающихся и горючих материалов. Их применение при удельном расходе 0,01-0,03 м3 на 1 м2 покрываемой площади позволяет увеличить инкубационный период самовозгорания угля в 1,5-2 раза. Обработку целиков угля анти-пирогенами следует производить путем их поверхностного сбрызгивания. При этом наиболее тщательно необходимо покрывать места геологических и других нарушений. Доля расхода антипирогенных составов по отношению к объему добычи угля зависит от параметров технологических схем и составляет 0,05-0,2%.

Библиографический список

1. Астахов А.С., Диколенко Е.Я., Харченко В.А. Экологическая безопасность и эффективность природопользования. М.: МГГУ, 2009. 328 с.

2. Куликова Е.Ю. Теоретические основы защиты окружаю-

щей среды в горном деле. М.: МГГУ, 2009. 612 с.

3. Мосинец В.Н., Грязнов М.В. Горные работы и окружающая среда. М.: Недра, 1978. 190 с.

4. Певзнер М.Е. Горная экология. М.: МГГУ, 2003. 402 с.

5. Экология и охрана природы при открытых горных работах / П.И.Томаков [и др.]. М.: МГГУ, 1994. 416 с.