К анализу техногенных аварий с катастрофическими последствиями, произошедших на предприятиях угольной промышленности России

УДК 622.8.004.6

В.И. Мурашев

A.М. Тимошенко

B.А. Сухоруков

В.Г. Казанцев

А.М. Ермолаев

К анализу техногенных аварий с катастрофическими последствиями, произошедших на предприятиях угольной промышленности России

Изложены сведения о трех крупных авариях, связанных с гибелью горнорабочих. Приводятся наиболее типичные факторы, участвующие в формировании аварийных ситуаций и способствующие увеличению тяжести последствий аварий.

Ключевые слова: ВНЕЗАПНЫЕ ВЫБРОСЫ УГЛЯ, ГАЗА И ПЫЛИ, МЕТАНОВОЗДУШНАЯ, ПЫЛЕМЕТАНОВОЗДУШНАЯ СМЕСЬ, ВЗРЫВЫ, ЭНДОГЕННЫЕ ПОЖАРЫ, ПРИРОДНЫЕ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ, ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Расследование аварий и травматизма людей в шахтах представляет большую сложность, для чего требуется создание специальных комиссий по расследованию, а также проведение специальных работ и исследований. В настоящее время не имеется документов по оценке степени опасности и методам распознавания и расследования аварий и несчастных случаев.

На шахтах ежедневно происходят обвалы и обрушения горных пород, вызывающие нередко гибель и травмирование людей. По разным причинам происходят внезапные выбросы угля, породы и газа. Случаются затопления горных выработок и прорывы воды или пульпы в горные выработки из других выработок и водоемов на поверхности. При нарушениях проветривания шахт нередко возникают загазования горных выработок, и ежегодно происходит от 10 и более взрывов метановоздушной или метанопылевоздушной смеси. Часто происходят аварии с горношахтным оборудованием, сопровождающиеся травмированием людей или образованием опасных источников поджигания взрывчатой смеси или воспламенением различных предметов, веществ и возникновением рудничных пожаров. Взрывы и пожары в шахтах представляют особо грозную опасность, так как они приводят к групповым несчастным случаям и большим разрушениям горных выработок, оборудования и оснащения. В большинстве случаев работа шахты нарушается или останавливается вовсе, а материальный ущерб составляет миллионы или десятки миллионов рублей.

За последние 50 лет на шахтах Кузбасса и других регионов произошло более 100 аварий различной степени тяжести с катастрофическими последствиями, в основе которых лежат природные, технологические и человеческие факторы. Вот несколько примеров.

Шахта «Воркутинская» ПО «Воркутауголь». Сверхкатегорная по метану, опасная по взрывчатости угольной пыли, опасная по внезапным выбросам угля и газа. Производственная мощность 1800 тыс. тонн. В пределах шахтного поля отрабатываются три пласта: Тройной, Четвертый и Пятый мощностью 3,0; 1,4 и 1,0 м соответственно. Поле шахты вскрыто вертикальными стволами, проведенными до отметки первого откаточного гор.- 510 м. Максимальная глубина отработки пласта Четвертого - 910 м, минимальная - 840 м. На указанных глубинах пласт Четвертый относится к опасным по горным ударам. Относительная газообильность шахты - 100,7 м3/т, абсолютная - 148,9 м3/мин. Способ проветривания - всасывающий. Схема проветривания - комбинированная. Количество воздуха, необходимого для проветривания шахты:

- по расчету 19250 м/мин;

- фактическое 24020 м /мин.

Каптаж метана осуществляется 11 вакуум-насосами типа КВН-50/1,5, которые выдают 51,6 м /мин газовоздушной смеси с концентрацией 30%. Смесь утилизируется в котельной шахты.

Аварии и групповые несчастные случаи произошли на выемочном участке лавы 613-ю пласта Четвертого.

Первая авария произошла 30 марта 1995 г. вследствие воспламенения слоевого скопления метана за крепью вентиляционного штрека лавы от теплового импульса при трении каната о блок, установленный под кровлей вентиляционного штрека, в момент включения лебедки. В дальнейшем пламя горения метана распространилось в выработанное пространство лавы. Слоевое скопление метана образовалось из-за уменьшения подачи воздуха в остановленную для демонтажа комплекса лаву, что привело к снижению скорости воздуха на вентиляционном штреке лавы более чем в 4 раза. В лаве 613-ю в период ведения демонтажных работ отсутствовал надлежащий контроль за содержанием газов.

Вторая авария произошла 31 марта 1995 г. в результате взрыва метановоздушной смеси в выработанном пространстве нижней части лавы 613-ю вблизи линии забоя. Взрывоопасная метановоздушная среда образовалась вследствие уменьшения количества воздуха, поступающего в лаву, из-за нарушения вентиляционного шлюза, установленного на конвейерном штреке, увеличения газовыделения при обрушении кровли от воздействия парогазовой смеси работающего генератора инертных газов (ГИГ-4), нагревания горных пород и воздуха при работе ГИГ-4, что обусловило перемещение теплого воздуха и метана вверх по лаве. Воспламенение взрывоопасной метановоздушной среды произошло от пламени экзогенного пожара, возникшего в выработанном пространстве лавы 613-ю 30 марта 1995 г.

В результате двух аварий смертельно травмировано 10 человек. Травмы различной степени тяжести получили 7 человек.

«Шахта им. 7 Ноября» треста «Ленинскуголь». Шахта II категории по метану, опасная по взрывчатости угольной пыли. Относительная газообильность шахты составляет 7,4 м /т.с.д., производственная мощность шахты 1350 т/сут.

В пределах шахтного поля залегают три пласта мощностью от 2,5 до 4,4 м. Угол падения пластов изменяется от 5 до 10 град. Угли пластов марки «Г», количество летучих веществ в угле от 40 до 45%. Шахтное поле вскрыто вертикальным скиповым стволом глубиной 58 м до гор.+147 м и уклоном № 23 с поверхности до гор.+147 м. Разрабатывается пласт Байкаимский, склонный к самовозгоранию. Заинский (за рекой Иня) участок пласта Байкаимского вскрыт коренным штреком, пройденным на гор. +125 м. Схема проветривания шахты - фланговая, способ проветривания всасывающий.

Авария с групповым несчастным случаем произошла 12 октября 1950 г. в результате проникновения в подземные выработки Заинского участка пожарных газов, образовавшихся при горении деревянной крепи шурфа № 1 пласта Байкаимского. Экзогенный пожар возник от искрения при ведении электросварочных работ по разделению металлическими листами ходового отделения в устье шурфа, закрепленного бетоном на протяжении 10 м, с целью использования его как запасного выхода из шахты.

В результате аварии травмировано: смертельно - 44 человека, легко - 22 человека.

Шахта «Ульяновская» УК «Южкузбассуголь». Шахта III категории по метану, опасная по взрывчатости угольной пыли. Горные работы ведутся по пласту 50, склонному к самовозгоранию, не опасному по внезапным выбросам угля и газа и горным ударам. Первая очередь строительства шахты сдана в эксплуатацию в IV квартале 2002 г. Очистные работы в 2007 г. ведутся на глубине до 270 м от дневной поверхности. Средняя абсолютная газообильность шахты- 46,6 м3/мин. Схема проветривания шахты - центрально-фланговая, способ проветривания - нагнетательно-всасывающий. Расчетное количество воздуха для проветривания шахты составляет 10484 м /мин, фактически подается 11140 м /мин.

Авария с катастрофическими последствиями (взрыв метана и угольной пыли) произошла 19 марта 2007 г. на выемочном участке пласта 50 вследствие взрыва метана и угольной пыли.

Взрывоопасная метановоздушная среда образовалась в нижней части лавы №50-11 бис в месте нахождения комбайна в результате повышения интенсивности выделения метана в призабойное пространство при приближении лавы к оси синклинальной складки, поступления метана из выработанного пространства после включения дополнительного агрегата главной вентиляторной установки по распоряжению исполняющего обязанности главного инженера шахты.

Источником воспламенения метановоздушной среды явилось искрение при повреждении комбайнового кабеля с образованием электрического дугового разряда.

В результате аварии травмировано: смертельно - 110, тяжело - 2, легко - 6 человек.

Основные факторы, участвующие в формировании аварийных ситуаций и способствующие увеличению тяжести последствий аварии:

По шахте «Воркутинская»:

Природные: мощность пласта 1,4 м, угол падения пласта от 5 до 20 град.

Пласт опасен по внезапным выбросам угля и газа и горным ударам, выделению метана из

пласта.

Человеческие:

- неправомерные действия руководителя работ по ликвидации аварий в том, что была направлена группа специалистов шахты на вентиляционный штрек лавы 613-ю для выяснения причин и последствий вспышки метана, что привело к задержке вызова горноспасателей на 2 ч 35 мин с момента получения информации об аварии; на аварийный участок были направлены горнорабочие технологических участков шахты для выполнения работ, не связанных с ликвидацией аварий;

- нарушение режима проветривания аварийного участка в течение 1 ч из-за отсутствия контроля за состоянием вентиляционных сооружений на конвейерном штреке 613-ю, что способствовало возникновению взрывоопасной ситуации на участке;

- неукомплектованность участка ВТБ горными мастерами и службы АГЗ электрослесарями, что обусловило неудовлетворительный контроль за состоянием пылегазового режима в шахте.

По «Шахте им. 7 Ноября»:

Человеческие: пожар в шурфе № 1 явился следствием грубейших нарушений требований безопасности, выразившихся в следующем:

- электросварочные работы в выработке, по которой подается свежий воздух в шахту, производились без разрешения ГГТИ на право производства таких работ, при отсутствии на месте ведения работ средств пожаротушения и бойца ВГСЧ;

- сообщение дежурному по шахте о возникновении пожара в шурфе № 1 было передано с задержкой по времени 1 ч, что явилось причиной гибели людей от отравления продуктами горения, распространившимися по горным выработкам Заинского участка;

- отсутствие прямой связи с центральной телефонной диспетчерской;

- нахождение людей на опасно близком расстоянии от места ведения взрывных работ,

что привело к их гибели.

По шахте «Ульяновская»:

Природные:

- природная газоносность пласта 50; q = 9,8 м /т; угольная пыль опасна по взрывчатости;

- выход летучих веществ в угле - 36,5%;

- нижний концентрационный предел взрывоопасности - 24 г/м воздуха;

- норма негорючих веществ в осланцованной пыли - 89%.

Технологические:

- повреждение оболочки комбайнового кабеля куском породы, упавшим с кровли при работе комбайна;

- формирование взрывоопасной концентрации метана у комбайна в нижней части лавы вследствие интенсивного выделения метана из отбитого угля при приближении лавы к оси синклинальной складки.

Человеческие:

- нарушение персоналом участка ВТБ и шахты инструкции по эксплуатации аппаратуры аэ-рогазового контроля «РЕУ^-йЕРВУ» (Англия), а именно:

- руководством шахты и участка ВТБ дано устное указание всем операторам аэрогазового контроля (АГК) записывать в журнале заниженные показатели концентрации метана с датчиков контроля, установленных на исходящей струе воздуха из лавы, участка и прилегающих выработок. Записи производились в пределах допустимых ПБ норм, а истинная информация о повышенных концентрациях в контролируемых точках оставалась в архивных данных серверов многофункциональной системы контроля. Руководством участка ВТБ с устного согласия руководства шахты было принято решение о скрытии от надзорных органов фактических показаний датчиков контроля, и, пользуясь возможностью доступа в систему, осуществлялась подмена показаний датчиков метана в сторону их уменьшения до допустимых ПБ норм. Операторы АГК постоянно отключали звуковую сигнализацию аварийных тревог, сообщающих о наличии предаварийных ситуаций. При этом постоянно велись работы по выемке угля в лаве, свидетельствующие о том, что электроэнергия с забойного оборудования не отключалась;

- изменение режима проветривания лавы (введение в работу дополнительного агрегата главной вентиляторной установки) в момент отбойки угля комбайном, что обусловило повышение эффективности выделения метана из выработанного в призабойное пространство лавы;

- формальное выполнение мероприятий по пылевзрывозащите горных выработок, что создало условие для участия угольной пыли во взрыве метана, распространения взрывов угольной пыли по всей сети горных выработок участка и привело к увеличению тяжести последствий аварии.

Анализируя обстоятельства возникновения и последствия происшедших аварий за длительный промежуток лет (более 50), на первый взгляд кажется, что они существенно отличаются друг от друга. Но это только на первый взгляд. Фактически они имеют под собой одну общую основу, заключающуюся в том, что они произошли при совокупном воздействии в пространстве и времени следующих основных факторов: природного, технологического и человеческого. Так как пе-

речисленные факторы многогранны, остановимся на тех моментах, которые оказывают наиболее существенное влияние на промышленную безопасность.

Природный фактор - это интегральный показатель, включающий в себя: мощность и угол падения, глубину залегания угольных пластов от поверхности, физико-механические свойства угля и вмещающих пород, их газоносность, проницаемость, нарушенность, устойчивость при обнажении, склонность к самовозгоранию.

Под технологическими факторами понимаются: пространственно-планировочные решения при вскрытии и подготовке угольных месторождений, параметры геотехнологии и организации труда при подготовке угольных пластов.

Наиболее сложным является человеческий фактор, который, подобно законам диалектики, присутствует во всех процессах угледобычи, начиная от разведки до отправки извлеченного угля потребителю.

Различным сочетанием перечисленных аспектов обусловлено возникновение при ведении горных работ опасных ситуаций, при которых происходят единичные или массовые травмирования горняков, находящихся в зоне досягаемости поражающих факторов тех или иных опасных ситуаций. Согласно анализу результатов расследования аварий, к наиболее опасным явлениям следует отнести взрывы метана и угольной пыли, внезапные выбросы угля и газа, горные удары, потерю устойчивости угольного и породного массивов, эндогенные и экзогенные пожары, прорывы воды и глины в действующие горные выработки. Например, в 2008 г. в процентном отношении аварийность выглядела следующим образом: эндогенные пожары - 22,6%; экзогенные пожары - 6,1%; взрывы метана и угольной пыли - 18,4%; выбросы и горные удары - 4,1%; обрушения - 10,2%; аварии на поверхности - 18,4%; прочие подземные аварии - 20,4%.

Высоким остается и смертельный травматизм (таблица 1).

Таблица 1 - Количество случаев смертельного травматизма по годам

Год Количество смертельных случаев

2004 129

2005 100

2006 70

2007 87

2008 126

Примерно в таких пределах он остается и до настоящего времени.

Если сравнивать основные факторы: природный, технологический и человеческий, то наиболее значимым является человеческий. Так, например, при взрывах метана и угольной пыли воспламенение взрывчатой смеси (возникновение температуры 700°С и выше) происходит за счет нарушений при ведении взрывных работ, неполадок в системе электроснабжения, фрикционного искрения, производства огневых работ, курения. В результате неправильных действий персонала происходит загазирование горных выработок, возникновение местных и слоевых скоплений метана (отсутствие предварительной дегазации, нарушение проветривания).

Опираясь на данные расследования происшедших аварий, можно сделать вывод о том, что они произошли по вине горнотехнических работников различных рангов.

Для исключения или сведения до минимума производственного травматизма, особенно смертельного, необходимо проведение широких исследований по оценке состояния горного массива, выбору наиболее рациональных режимов работы, качественному мониторингу при ведении работ на всех стадиях подземной угледобычи, а также повышение квалификации горных специалистов и рабочих.

ABOUT ANALYSES OF TECHNOGENEOUS ACCIDENTS WITH CATASTROPHIC EFFECTS WHICH TOOK PLACE AT COAL ENTERPRISES IN RUSSIA

V.I. Murashev, A.M. Timoshenko, V.A. Sukhoru-kov, V.G. Kazantsev, A.M. Yermolaev

Information about three major accidents connected with mine workers deaths is described. The most typical factors are presented which are involved into accident development and which stimulate accident negative effects growth.

Key words: SUDDEN OUTBURSTS OF COAL, GAS AND DUST, METHANE-AIR, DUST-METHANE-AIR MIXTURE, EXPLOSIONS, ENDOGENOUS FIRES, NATURAL, TECHNOLOGICAL, HUMAN FACTORS

Мурашев Вячеслав Иванович тел. (3842) 64-26-51 Тимошенко Александр Михайлович тел. (3842) 64-31-10 Сухоруков Владимир Афанасьевич тел.:(3843) 74-89-91 Казанцев Владимир Георгиевич е-таП: s8v@bti.secna.ru Ермолаев Алексей Михайлович тел. (3842) 61-78-76