Основная часть (170 минут)
Вопрос №1 – «Основы безопасности ведения горных работ». (45 минут)
Виды аварий в шахтах
Авария в шахте – это ситуация, возникшая внезапно, неожиданно и влекущая за собой не только нарушение нормальной работы предприятия и материальный ущерб, но и угрожающая здоровью и жизни людей, работающих в это время в шахте.
Авария в шахте, получившая широкое распространение и явившаяся причиной массовой гибели людей, называется катастрофой.
Наиболее опасными подземными авариями являются:
взрывы метанопылевоздушных смесей;
подземные пожары;
внезапные выбросы угля, газа и породы;
загазирование выработок вредными для людей газами;
прорывы в горные выработки, где работают люди, воды, скоплений заиловки и глины;
обрушения горных выработок.
Взрывы газа и угольной пыли являются наиболее сложными и опасными шахтными авариями. При этом основными поражающими факторами для людей являются: ядовитые продукты взрыва и бескислородная среда в исходящей струе воздуха, ударная волна и высокая температура атмосферы. Ведение работ по ликвидации последствий взрывов осложняются дополнительными опасностями для людей: нарушением или полным прекращением проветривания, возможными пожарами, повторными взрывами, завалами горных выработок.
К взрывчатым газам, которые могут появляться в шахтной атмосфере, относятся: метан, водород, окись углерода и сероводород. Сероводород взрывается при содержании в воздухе 6%, окись углерода - от 12,5 до 75%, водород - от 4 до 74%, но эти газы во взрывоопасных концентрациях встречаются в шахте редко. Самыми распространёнными в шахтах являются взрывы метана и угольной пыли.
Возникновение взрыва метана возможно при его скоплении в воздухе от 5 до 16% и наличии источника тепла, который может взорвать метан (температура воспламенения метана 650-750ºС).
Угольная пыль воспламеняется при температуре 700-800ºС. Нижний предел запылённости выработки, при котором может произойти взрыв взвешенной угольной пыли, составляет 10-50 г/м³, а верхний предел взрываемости 2000-3000 г/м³. Установлено, что присутствие в воздухе угольной пыли снижает нижний предел взрываемости метана, а метан, в свою очередь, снижает нижний предел взрываемости угольной пыли.
Взрывы метана в горных выработках могут иметь место при недостаточном проветривании, что приводит к повышенному содержанию метана в рудничном воздухе. Взрывы угольной пыли могут происходить и при нормальном проветривании выработок, но при значительном скоплении пыли в выработках во взвешенном состоянии. Причинами, приводящими к взрыву газов и угольной пыли, являются: нарушение правил ведения взрывных работ, нарушение правил эксплуатации электрооборудования, искрообразование при замыкании батарей аккумуляторных ламп, искрообразование при работе различных механизмов, курение, открытый огонь в шахте.
Взрывы газа могут происходить при возникновении подземных пожаров, при этом предпосылками или признаками взрыва (образования ударной волны) бывают: внезапное резкое изменение направления вентиляционной струи, внезапная остановка движения воздуха, «давление» на уши, отдалённый звук (гул), вибрация в выработке.
Подземные пожары являются наиболее распространёнными и сложными видами аварий в шахтах. Подземными называются пожары, возникающие в горных выработках шахт. К подземным относятся и пожары, которые возникают на поверхностных комплексах горного предприятия и при этом продукты горения могут поступать в горные выработки шахты.
Наиболее опасными являются пожары в действующих выработках шахт, т.к. они характеризуются быстрой активизацией и угрозой массового отравления людей продуктами горения.
Для людей, ведущих борьбу с пожаром, особенно развитым, появляются дополнительные осложняющие факторы и опасности, основными из которых являются: задымлённость атмосферы, высокая температура воздуха в районе очага пожара и на исходящей струе, возможные завалы выработок в связи с выгоранием или деформацией крепи, скопление взрывчатых газов до опасных концентраций и их взрывы при пожарах в газовых шахтах, выбросы пара при тушении больших раскалённых масс водой и образование взрывчатых концентраций газов (водорода) при разложении воды, вероятность опрокидывания вентиляционной струи под действием тепловой депрессии при пожарах в наклонных и вертикальных выработках.
Пожары в горных выработках по источнику воспламенения бывают двух видов: возникающие от различных внешних причин (экзогенные) и от самовозгорания угля (эндогенные).
К внешним причинам, вызывающим экзогенные пожары относятся:
короткие замыкания электрокабелей и неисправности электрооборудования;
взрывные работы в шахтах;
сварочные и автогенные работы;
курение и открытый огонь в шахтах;
чрезмерное механическое трение в механизмах и машинах;
воспламенение горючих жидкостей при нагревании.
Эндогенные пожары происходят от самовозгорания угля, которое зависит от склонности угля к самонагреванию, а также от горно-геологических и горнотехнических условий разрабатываемых месторождений. Самовозгорание появляется от постоянного окисления разрыхленного и раздавленного в целиках угля. Процесс окисления происходит с выделением тепла. Если условия выемки угля, склонного к самонагреванию, не обеспечивают отвод тепла, образующегося в угле, и 50-70% его остаётся в нем, а температура достигает 300-350ºС, то самонагревание переходит в самовозгорание.
Экзогенные пожары легко обнаруживаются по следующим признакам: резкий запах гари в рудничном воздухе, появление в выработках дыма, увеличение температуры воздуха, характерный треск горящего дерева и угля и открытый огонь в выработке.
Явными признаками эндогенного пожара являются: появление тумана и отпотевания на крепи горных выработок; выделение пара на поверхности земли из трещин, стволов и шурфов (особенно в зимнее время); появление запахов нефтяных продуктов, которые впоследствии сменяются удушливо-тяжёлым запахом горящей смолы и дёгтя; увеличение температуры воздуха, угля и боковых пород в районе очага пожара; появление дыма и огня в очаге пожара.
Внезапные выбросы угля, газа и породы – весьма сложные и опасные шахтные аварии, происходящие внезапно, при которых в нормальных производственных условиях из разрабатываемого пласта с большой силой выбрасывается масса измельчённого угля и газа, а иногда и боковых пород.
При этих авариях происходят завалы горных выработок, загазирования сети выработок по всей исходящей струе, возможны взрывы газа, самовозгорание выброшенного угля, нарушение проветривания аварийных участков.
Масштабы выбросов бывают огромными и достигают сотен и тысяч тонн измельчённого угля и породы и сотен тысяч кубических метров газа.
Предупредительными признаками внезапного выброса угля и газа являются: выдавливание угля из забоя, удары и треск различной силы и частоты в массиве, отскакивание кусочков угля и шелушение забоя, снижение прочности угля, усиленное давление на крепь, резкое увеличение газовыделения в выработку, зажатие буровых инструментов при бурении, выбросы штыба и газа из шпуров и скважин.
Сам внезапный выброс сопровождается звуковым эффектом, отбросом угля на значительное расстояние и тонким его измельчением, выделением метана в большом количестве и образованием характерной полости в пласте в месте выброса.
Загазирование выработок вредными для здоровья и жизни людей газами может быть опасным, если оно происходит быстро и люди не успевают покинуть эти выработки и выйти на свежую струю воздуха. Загазирование выработок может происходить разными газами, в том числе углекислотой, метаном, окисью углерода, сернистым газом, сероводородом и др.
Углекислый газ обычно может проникать в горные выработки из старых, заполненных этим газом выработок или из изолированных пожарных участков. При всех условиях появление углекислого газа в местах работы людей опасно, так как, вытесняя кислород, он делает рудничную атмосферу непригодной для дыхания.
Окись углерода, сернистый газ и сероводород могут поступать в действующие выработки из пожарного участка.
Загазирование действующих выработок может произойти и в результате нарушения проветривания отдельных участков, горизонтов и шахты в целом при остановке вентилятора, в результате завалов в горных выработках, затопления их водой.
Загазирование выработок вредными газами можно определить путём их замера различными газоопределителями.
Внешние признаки загазирования выработок различными вредными газами определяются их физическими свойствами. Так, загазование атмосферы углекислым газом ощущается по слабокислому вкусу и запаху, учащением дыхания и появлением одышки. Присутствие сероводорода определяется характерным запахом тухлых яиц. Сернистый газ характерен запахом горящей серы и сильным раздражением слизистых оболочек, особенно глаз. Окислы азота наполняют атмосферу чесночным запахом и окрашивают в красно-бурый цвет (лисий хвост). Загазование атмосферы аммиаком характерно запахом нашатыря, а хлор имеет зеленовато-жёлтый цвет и резкий запах.
Затопление выработок водой может произойти в шахтах, имеющих большой приток воды, при остановке насосов главного водоотлива. Но аварии от внезапных прорывов воды, скопившейся в выработках верхних отработанных горизонтов шахт или в естественных резервуарах на поверхности, являются опасными для людей, работающих в нижних горизонтах и наклонных тупиковых выработках. При этом кроме угрозы затопления, возникает ещё недостаток воздуха и создаётся опасность затопления запасных выходов из шахты. Угрожающий приток воды с поверхности (при таянии снега, сильных дождях и т.д.) может поступать в горные выработки через устья стволов, шурфов, буровых скважин, по трещинам и провалам. Необходимо иметь в виду, что большинство прорывов воды из старых выработок сопровождается выделением взрывчатых и ядовитых газов (метана, углекислого газа, сероводорода и др.), а также обвалами пород в выработках.
Признаками приближения к затопленным выработкам являются: потение забоя, усиление капежа и горного давления, потрескивание, появление струек воды, внезапное появление воды в сухом забое или усиленный её приток в мокром забое.
Прорывы в горные выработки заиловки и глин могут явиться причиной несчастных случаев с людьми и выхода из строя на продолжительное время горных выработок и выемочных участков. Работы по ликвидации последствий этих аварий очень трудоёмки и длительны по времени.
Обрушения горных выработок являются довольно распространённой причиной травматизма людей. Завалы, а также горные удары характеризуются быстрым обрушением больших объёмов горной массы, в результате чего горная выработка выходит из строя, а под обрушением или за ним могут оказаться люди. При этом для людей, оказавшихся застигнутыми обрушением, а также ведущих спасательные работы, появляются дополнительные опасности: повторные завалы и обрушения, загазирования выработок в результате нарушения или полного прекращения проветривания, пожары от короткого замыкания в электрокабелях при их нарушении, внезапные выбросы угля и газа на выбросоопасных пластах. Обрушения обычно носят локальный характер, однако, эти аварии на крутых пластах наиболее опасны, а ведение спасательных работ при этом связано с большими трудностями.
Обычно обрушению кровли предшествуют предупредительные признаки: обсыпание мелких кусочков породы с кровли – «капание», усиление давления на крепь, треск крепи и т.д.
Горные удары все чаще появляются с увеличением глубины разработки месторождений и ростом горного давления.
Горный удар – быстропротекающее разрушение предельно напряжённой части массива угля (породы), прилегающей к горной выработке, возникающее вследствие мгновенного превращения в кинетическую энергию накопленной в массиве потенциальной энергии упругого сжатия его в очаге горного удара и упругих деформаций вмещающих пород.
Признаками возможного проявления горного удара являются: «стреляние» угля и породы, треск, толчки, проявляющиеся в основном во время разрушения массива при работе комбайнов, бурении и т.д. Горный удар сопровождается сильным звуковым эффектом, сотрясением, воздушной волной, выбросом угля, разрушением крепи и образованием пыли.
Тушение подземных пожаров
По аварийной опасности шахты подразделяются на три степени:
первая - шахты, опасные по внезапным выбросам угля и газа и горным ударам, а также сверхкатегорные по метану, разрабатывающие склонные к самовозгоранию пласты угля;
вторая - шахты, сверхкатегорные по метану, разрабатывающие не склонные к самовозгоранию пласты угля; все шахты III категории по метану; шахты II и I категории по метану, разрабатывающие пласты угля, склонные к самовозгоранию;
третья - шахты II и I категории по метану, разрабатывающие пласты угля, не склонные к самовозгоранию, и все шахты, не опасные по газу метану, или опасные только по взрывчатости угольной пыли.
Наиболее распространенным видом аварии в шахтах являются пожары.
Меры безопасности при тушении пожаров в шахтах
Кроме уже указанных мер безопасности при тушении пожаров необходимо соблюдать общие меры безопасности.
При пожаре в выработанном пространстве, имеющем множество аэродинамических связей с прилегающими выработками, важно своевременно определить направление, величину утечек воздуха и возможные зоны загазирования. Для этого необходимо производить депрессионную съёмку выработок аварийного участка и на её основе разрабатывать различные варианты борьбы с пожаром.
Депрессионная съёмка шахты(а. depression survey) — взаимосвязанные в пространстве и времениизмерениядепрессии выработокшахтнойвентиляционной сети. Заключаются в последовательном определении абсолютных давлений в начале и конце каждой выработки, участка (барометрами, баронивелирами), разности давлений между началом и концом каждой выработки (микробарометрами) или в измерении разности между некоторым начальным давлением и давлениями в замерных пунктах (депримометрами).
На пожарном участке, где имеется угроза взрыва горючих газов, при выполнении работ необходимо контролировать расход воздуха по выработкам пожарного участка, не допуская его уменьшения ниже расчётного. Наряду с этим необходимо принимать меры по смыву угольной пыли (осланцеванию), а также локализации взрывов тонкодисперсным порошком, для чего все прилегающие к очагу пожара выработки на расстоянии не менее 100 м следует обработать огнегасительным порошком (из расчета 1 кг порошка на 1 квадратный метр обрабатываемой поверхности). При тушении (изоляции) пожаров на участках даже с небольшим газовыделением возникает опасность скопления и взрыва горючих газов. Поэтому изолировать такие пожары надо взрывоустойчивыми перемычками с проёмами.
Для создания безопасных условий труда при работе в изолированных выработках необходимо:
применять противотепловые индивидуальные и групповые средства;
оснащать промежуточные базы (пункты отдыха) в соответствии с табелем их минимального оснащения;
контролировать состав атмосферы у бокс-базы;
предусматривать меры по обеспечению безопасного выхода отделений из зоны высоких температур в случае прекращения подачи сжатого воздуха в бокс-базу.
Выполнение работ в изолированных пожарных участках необходимо только по специальному оперативному плану, которым предусматривать: создание устойчивой взрывобезопасной среды с помощью парогазовой смеси, азота, углекислого газа, флегматизаторов и др.; регулярный отбор проб воздуха в местах, по возможности ближе к очагу пожара, со стороны поступающей и исходящей струй воздуха.
Для борьбы с аварийными ситуациями и спасения людей действующие Правила безопасности требуют, чтобы каждая шахта обслуживалась военизированными горноспасательными частями.
Военизированные горноспасательные части угольной промышленности Министерства энергетики РФ возглавляет ФГУП «ЦШ ВГСЧ», в структуру которой входят оперативные подразделения: отдельные военизированные горноспасательные отряды (ОВГСО), отдельные военизированные горноспасательные взводы (ОВГСВ), военизированные горноспасательные взводы (ВГСВ), пункты (ВГСП), а также службы обеспечения: реанимационно-противошоковые группы (РПГ), газоаналитические лаборатории (ГАЛ), группы воздушно-депрессионных съёмок (ДГС), цеха и мастерские по производству и ремонту горноспасательного оснащения, заводы и др.
Военизированный горноспасательный взвод создается для обслуживания нескольких шахт и дислоцируется от каждой на расстоянии не далее 20 км, если они отнесены к первой степени по аварийной опасности; не далее 40 км, если они отнесены ко второй степени опасности и не далее 60 км, если они третьей степени аварийной опасности.
Взвод является оперативным подразделением ВГСЧ, способным выполнять горноспасательные работы в пределах лавы, тупикового забоя и других объектов.
В случае аварии на обслуживаемом объекте взвод обеспечивает немедленный выезд не менее двух отделений, а также вызов дополнительного количества отделений из других взводов и отрядов, для чего взвод должен состоять не менее чем из пяти горноспасательных отделений.
Наиболее крупный, имеющий мощное техническое оснащение, горноспасательный взвод называется оперативным, остальным взводам отряда присваивается порядковый номер.
В том случае, если взвод находится на значительном расстоянии от ОВГСО и обслуживает шахты обособленного района, он может называться отдельным горноспасательным взводом и наделяться необходимыми правами юридического лица.
Военизированный горноспасательный пункт создаётся для обслуживания одного удалённо расположенного предприятия, состоит из двух-трёх отделений, выполняет горноспасательные работы в первоначальный период совместно с членами вспомогательной горноспасательной службы обслуживаемого объекта и обеспечивает выезд одного отделения.
Горноспасательное отделение является первичной оперативной единицей ВГСЧ, способной оказать помощь пострадавшему и выполнить отдельное задание по ликвидации аварии, а в ряде случаев и ликвидировать её. Для выполнения этих функций отделение должно состоять не менее чем из шести человек (четыре респираторщика, командир отделения и шофер оперативного автобуса). В непригодную для дыхания атмосферу отделение должно направляться в составе не менее пяти человек.
Горноспасательный пункт, взвод и отряд должны иметь прямую телефонную и радиосвязь с диспетчером обслуживаемого предприятия для беспрепятственного вызова по сигналу «Тревога». Взводы должны иметь устройства немедленного оповещения личного состава по сигналу «Тревога», а также надёжную телефонную или радиосвязь с горноспасательным отрядом и между собой для оповещения о возникшей аварии и вызова дополнительных отделений.
Структура оперативных подразделений ВГСЧ для обслуживания конкретной группы шахт, количество оперативных отделений и служб в каждом подразделении, их размещение определяется дислокацией ВГСЧ.
Дислокация ВГСЧ – это наиболее целесообразное и экономически оправданное размещение подразделений ВГСЧ в угольном районе, бассейне или в масштабе отрасли промышленности. Дислокация разрабатывается командиром ОВГСО совместно с руководством угольных компаний (самостоятельных предприятий) и территориальных органов горнотехнического надзора на срок не более трёх лет, согласовывается с руководством ФУГП «Центральный штаб ВГСЧ» и утверждается Минэнерго России и Госгортехнадзором России.
Дислокация ОВГСО определяется в зависимости от взрыво- пожароопасности обслуживаемых шахт, специфики и трудоёмкости ликвидации возможных аварий, а также с учётом количества шахт в районе, их производственной мощности, горнотехнических условий и удалённости от действующих в данном регионе подразделений ВГСЧ.
Порядок выезда на аварию горноспасательных подразделений ОВГСО, перечень специального оснащения по роду аварии определяется диспозицией выездов ОВГСО.
Диспозиция выездов ОВГСО – это заранее разработанный план взаимопомощи подразделений отряда при возникновении аварии на обслуживаемых объектах. Диспозиция разрабатывается в ОВГСО и утверждается его командиром. Она предусматривает порядок и количество выезжающих на ликвидацию различного рода аварий оперативных отделений, вспомогательных служб и специальных технических средств борьбы с авариями со всех взводов отряда.
Выезд подразделений ВГСЧ на ликвидацию аварий на объектах, обслуживаемых различными ОВГСО, определяется межотрядной диспозицией, утверждаемой руководством ФГУП «Центральный штаб ВГСЧ».
Для ликвидации аварий подразделение ВГСЧ (отряд, взвод) должно иметь следующее табельное оснащение:
аппараты защиты органов дыхания (респираторы) для выполнения работ в непригодной для дыхания атмосфере;
приборы искусственной вентиляции лёгких и средства для оказания первой медицинской помощи пострадавшим и эвакуации их на поверхность;
приборы для экспресс-определения состава шахтного воздуха и других параметров аварийной ситуации;
средства связи и сигнализации для управления работами на аварийном участке, в том числе и в непригодной для дыхания атмосфере;
оборудование и технические средства для ликвидации аварий в обслуживаемом регионе;
транспортные средства для выезда отделений и командного состава ВГСЧ и доставки их табельного оснащения на объект аварии.
Табельное оснащение и приборы ВГСЧ должны находиться в состоянии постоянной готовности к применению в условиях обслуживаемых предприятий и систематически модернизироваться и обновляться.
Личный состав горноспасательных частей согласно ст.14 «Положения о ВГСЧ угольной промышленности Минтопэнерго РФ» военизирован.
Военизация обуславливает:
единоначалие при проведении операций по спасению людей и ликвидации аварий и обеспечении профессиональной готовности к выполнению этих операций;
допустимость риска в ходе спасения людей;
воинскую дисциплину и ответственность за исполнение служебного долга;
привлечение на дежурство или аварийные работы в выходные дни;
ношение форменной одежды при исполнении должностных обязанностей.
Должности младшего командного состава, связанные с необходимостью работать в газозащитных аппаратах, комплектуются горными техниками или окончившими специальные учебные заведения ВГСЧ, а также опытными респираторщиками, имеющими стаж оперативной работы в ВГСЧ не менее двух лет.
Должности командно-начальствующего состава и специалистов средней группы, связанные с работой в газозащитных аппаратах, комплектуются, как правило, горными инженерами или техниками. Назначаемые на должность помощника командира взвода по оперативной или медицинской работе должны иметь высшее или среднее специальное техническое или медицинское образование и стаж оперативной работы в ВГСЧ не менее одного года.
Реанимационно-противошоковые группы ВГСЧ комплектуются врачами, имеющими специальности анастезиолога-реаниматолога, хирурга-травматолога, терапевта, со стажем работы по специальности не менее двух лет и прошедшими специальную подготовку при ВГСЧ для работы в подземных условиях с использованием газозащитных аппаратах.
Должности оперативного командного состава старшей и высшей группы комплектуются, как правило, из горных инженеров, прослуживших в ВГСЧ не менее двух лет.
Под несением службы в ВГСЧ понимается такой порядок (регламент) исполнения военизированным составом своих трудовых функций, который обеспечивает оперативность выезда на аварию и эффективность горноспасательных работ в шахте.
Несение службы в подразделении в межаварийный период определяется графиком несения службы и специальной подготовки, диспозицией выездов подразделения на аварии, расписанием занятий и специальной подготовки, текущими планами работ и другими нормативно-распорядительными документами.
График несения службы и специальной подготовки личного состава составляется для обеспечения готовности подразделения и предусматривает очерёдность дежурства лиц рядового и командного состава в режиме постоянной готовности к выезду, продолжительность и порядок использования их рабочего времени и времени отдыха.
График несения службы разрабатывается с учётом количества отделений в подразделении, расположения и аварийной опасности обслуживаемых объектов и должен обеспечивать выезд требуемого количества отделений на объект аварии в установленное нормативное время.
Для взвода из пяти (десяти) отделений график несения службы предусматривает следующий режим работы: дежурный, резервный, свободный, выходной, выходной.
Военизированный состав, осуществляющий свою деятельность в режиме круглосуточной готовности к выезду, приступает к исполнению своих обязанностей с приёма дежурства в подразделении. При этом устанавливается готовность заступающего на дежурство личного состава к выезду по сигналу «тревога», наличие и исправность аварийной связи с обслуживаемыми объектами, технического оснащения и оперативного автотранспорта, чистота и порядок в помещениях и на территории подразделения, исправность аварийной сигнализации и оповещения.
Для совершенствования профессионального мастерства и натренированности разрабатывается расписание занятий по специальной подготовке.
Расписание занятий устанавливает: количество лиц рядового и командного состава, привлекаемых для ведения занятий, тренировок и учебных работ; время, место и тему занятий и тренировок; лиц, ответственных за проведение занятий и работ. В расписании занятий предусматривается упражнения в газозащитных аппаратах в обслуживаемых и учебных шахтах, тепловые и физические тренировки, тактические занятия, практическое изучение оснащения, новостей горноспасательного и горного дела, изучение планов ликвидации аварий и горных выработок обслуживаемых объектов, проверка горноспасательного оснащения.
Обязанностью каждого работника ВГСЧ является поддержание высокого уровня своей квалификации и специальных знаний, профессиональной, физической и тепловой натренированности, готовности максимально использовать свое мастерство в аварийной обстановке.
На период ликвидации аварии, при необходимости, в подразделении вводится особый режим работы и отдыха, определяемый приказом командира ОВГСО, исходя из имеющихся сил и средств.
Вопрос №2 – «Понятие о вентиляции шахт и карьеров». (45 минут)
Вентиляция шахты (mine ventilation) -системамероприятий, направленная на поддержание во всех действующих горн. выработках шахты атмосферы c параметрами, необходимыми для ведения горн. работ.
Первое систематизированное изложение способов вентиляции шахт (16 в.) сделано Г. Aгриколой.
Первоначально вентиляция шахт осуществлялась за счёт естественной тяги, впоследствии также за счёт подогрева исходящей струи. Развитие горных работ и особенно появление в шахтах метана (первые сведения в 16 в.) потребовали интенсификации вентиляции шахт, что стало возможным c изобретением в 1832 в Pоссии шахтного вентилятора.
Атмосферный воздух представляет собой смесь газов и паров, окружающих земную поверхность. Газовый состав атмосферного воздуха практически постоянен и содержит:
азот — 78 %;
кислород — 21 %;
аргон, углекислый газ, гелий, неон, криптон, озон, радон, водород, аммиак, йод около 1%.
Поступив в горные выработки и перемещаясь по ним, атмосферный воздух претерпевает изменения газового состава, влажности, температуры, содержания пыли.
Смесь атмосферного воздуха, заполнившего горные выработки, и других газов, образующихся в выработках или выделяющихся из горных пород, называют рудничным воздухом.
Рудничный воздух, состав которого мало отличается от состава атмосферного, называется свежимили чистым, а если он существенно отличается от атмосферного, то это загрязненныйили отработанныйрудничный воздух. Температура его не должна выходить за пределы 2—26°С. Поток свежего воздуха называетсяпоступающей струей; загрязненного –исходящей струей.
Горные выработки, по которым поступает чистый воздух, называютвоздухоподающими, а по которым удаляют загрязненный воздух —воздуховыдающимииливентиляционными.
Pазличают вентиляциюобщешахтную,при которой воздух, подаваемый c поверхности, омывает основны выработки шахты, иместнуювентиляцию.
Cредства инженерного обеспечения вентиляции шахт: вентиляторные установки, вентиляционные сооружения шахт, вентиляционные регуляторы, вентиляционные трубопроводы (обычно при местной вентиляции), горные выработки, проходимые специально для вентиляции (вентиляционные выработки), средства снижения аэродинамического сопротивления выработок и утечек воздуха.
Oсновные схемы вентиляции шахт:центральная и фланговаяи их сочетание -комбинированнаясхема.
Cхемы вентиляции шахт: a - центральная; б - крыльевая; в - групповая; г – участковая
При центральной схеме вентиляции шахт воздух поступает в шахту и выходит из неё через стволы в центре шахтного поля.
Cхема применяется при ограниченных размерах шахтного поля по простиранию и относительно небольшой мощности шахты, ведении работ на глубоких горизонтах; обеспечивает быстрый ввод в действие главного вентилятора и создание сквозной струи при строительстве шахты; характеризуется большой протяжённостью пути движения воздуха, наличием параллельных струй чистого и загрязнённого воздуха, их неоднократными пересечениями и, как следствие, большими утечками и депрессией шахты. Разновидность центральной схемы - схема c центрально-отнесённым расположением вентиляционного ствола.
При фланговой схеме вентиляции шахт воздух поступает в шахту через ствол в центре шахтного поля, выходит через стволы (шурфы), расположенные на флангах. Cхема применяется на неглубоких шахтах, когда невозможно или нецелесообразно поддерживать единый вентиляционный горизонт; практически исключает встречное движение поступающей и исходящей струй; длина пути движения воздуха, утечки идепрессияшахты меньше, чем при центральной схеме. Однако по схеме требуется не менее трёх вентиляционных стволов и обычно не менее двух вентиляторных установок; в период подготовки шахтного поля вентиляции шахт затруднена. Pазновидности фланговой схемы: крыльевая - единая выработка для исходящей струи на всёкрыло(рис., б), групповая - выработки для исходящей струи проходятся на каждую группу участков крыла (рис., в), участковая - выработки для исходящей струи проходятся на каждом участке (рис., г).
При небольших и средних размерах шахтных полей, небольшой мощности и газообильности шахты применяют единыe схемы вентиляции шахт. Ha крупных шахтах c высокой газообильностью, при объединении нескольких шахт и разработке одной шахтой нескольких удалённых друг от друга залежей используют секционныe схемы вентиляции шахт, при которых шахтное поледелится на обособленно вентилируемые секции.
Cпособы вентиляции шахт: всасывающий, нагнетательный, комбинированный (нагнетательно-всасывающий).
При всасывающем способе вентиляции шахт вентилятор отсасывает воздух из шахты, создавая в ней разрежение, в результате чистый воздух через воздухоподающие выработки засасывается в шахту. При этом возможно засасывание воздуха c поверхности через зоны обрушения (при наличии трещин, достигающих поверхности). Способ применяется на газообильных угольных шахтах, на рудных шахтах (до глубины 1500 м).
При нагнетательном способе вентиляции шахт вентилятор нагнетает воздух c поверхности в шахту; применяется на неглубоких шахтах, при небольшом газовыделении и аэродинамическом сопротивлении вентиляционной сети, аэродинамической связи выработок c поверхностью через зоны обрушения, фланговой схеме B. ш.
При комбинированном способе B. ш. один вентилятор работает на нагнетание, другой - на всасывание; применяется при большом аэродинамическом сопротивлении вентиляционной сети шахты, разработке полезных ископаемых, склонных к самовозгоранию (при аэродинамической связи выработок c поверхностью через зоны обрушения), при фланговой схеме вентиляции.
Для расчёта расхода воздуха для вентиляции шахт (количество воздуха, подаваемое в единицу времени, м3/c или м3/мин) используютпозабойный, общешахтный и статические методы.
При позабойном методе расходвоздуха определяется как сумма расходов на отд. участках (забоях, камерах и т.п.); позволяет наиболее полно учесть особенности вентиляции шахт.
При общешахтном методе расход воздуха рассчитывается для шахты в целом по обобщённым показателям (суточная добыча шахты, расход BB и др.) и общешахтным коэфф. запаса. Mетод отличается простотой, однако недостаточно учитывает специфику вентиляции шахт.
Cтатический метод(основной метод расчёта расхода воздуха) базируется на предположении равномерного распределения вредных примесей по всему объёму потока; не учитывает динамику переноса вредных примесей. Расход воздуха для вентиляции отдельных участков рассчитывается по газовыделению, наибольшему числу людей, занятых в смену, расходу BB, пыли, теплу, выхлопным газам двигателей внутреннего сгорания; для дальнейших расчётов принимается наибольшее из подсчитанных значений.
Oдна из проблем вентиляции шахт - утечки воздуха, которые происходят через вентиляционные сооружения в шахте и на поверхности, обрушенные породы, нарушенные целики. Oни уменьшают поступление воздуха к участкам потребления, могут вызвать нарушение B. ш. Для компенсации утечек увеличивают подачу воздуха в шахту. Борьба c ними ведётся герметизацией вентиляционных сооружений, изоляцией выработанных пространств, использованием полевых выработок, рациональных схем вентиляции, снижением общешахтной депрессии.
Bажная задача вентиляции шахт - обеспечение безопасности людей при авариях (пожарах, взрывах газа и пыли, внезапных выбросах угля и газа) и их ликвидации. Требования к вентиляции шахт при авариях: предупреждение распространения ядовитых газов по шахте; быстрое и надёжное реверсирование вентиляционных струй; предупреждение образования опасных концентраций взрывчатых газов и др.
Режимы вентиляции шахт при авариях: нормальная вентиляция; уменьшение или увеличение расхода воздуха; прекращение вентиляции; реверсирование.
Вентиляции шахт обеспечивается вентиляционной службой шахты, в задачи которой входит контроль правильности распределения воздуха по выработкам и соблюдения норм подачи воздуха на участки потребления, контроль качественный состава воздуха, проведение воздушных и депрессионных съёмок, ремонт вентиляционных выработок и сооружений. Для повышения эффективности и надёжности вентиляции шахт осуществляют автоматизацию управления на основе дистанционного контроля параметров вентиляции шахт, применяют ЭВМ.
Вопрос №3 – «Разделение шахт по газу и пыли». (15 минут)
Газообильность шахт(а.volumeofgasinmineworking) — количество газа, выделяющегося в подземныегорные выработки.
Различают газообильность шахт абсолютную — дебит газа в единицу времени (м3/мин, м3/сут) и относительную — количество газа, выделившегося за определённое время и отнесённое к количествуполезных ископаемых(породы), добытого за тот же период (м3/т, м3/м3).
Газообильность шахт обусловлена выходом газа главным образом с обнажённых выработками поверхностей разрабатываемого пласта и боковых пород, из отбитого от массива полезных ископаемых и поступлением газа из выработанных пространств, куда газ выделяется из обрушающихся пород и подрабатываемых и надрабатываемых смежных пластов и пропластковполезных ископаемых. Вугольных шахтахнаиболее интенсивны выходыметанаиуглекислого газа, поэтому под газообильностью шахт обычно подразумевают углекислотообильность или метанообильность выработок. Шахты, в которых выделяется метан, называются газовыми. По количеству выхода взрывоопасных газов шахты подразделяются на 4 категории.
Газообильность шахт прогнозируется на основе анализа фактической газообильности действующих шахт (горно-статический метод прогноза) или рассчитывается по природной газоносности пластов угля и пород, определяемой при проведении геологоразведочных работ.
По необычным выделениям метана категории устанавливаются при наличии подобных газопроявлений в предыдущие годы