Ликвидация последствий взрывов метанопылевоздушных смесей

ПРИМЕР. Взрыв метанопылевоздушной смеси произошел на одной из шахт Донбасса (рис. 96). При взрыве продукты горения проникли в 3 и 4-ю центральные лавы и сопрягающиеся с ними выработки, в разрез, в конвейерный ходок 6-й центральной лавы, в конвейерный ходок 6 и 5-й центральных лав, в конвейерный ходок 5-й лавы северного блока, в выработки гор. 700 м (против вентиляционной струи). При взрыве были застигнуты люди в двух центральных (3-й и 4-й) лавах, в конвейерном ходке 6-й центральной лавы, в конвейерном ходке 5-й центральной лавы северного блока и в засечке штрека с этой выработки, в разрезе 6-й центральной лавы.

Для спасения людей и ликвидации последствий взрыва в течение незначительных промежутков времени горноспасатели были направлены:

• в центральные (3 и 4-ю) лавы (по групповому конвейерному ходку);
• в разрезе 6-й центральной лавы;
• в конвейерный ходок 6-й центральной лавы;
• в конвейерный ходок 5-й лавы северного блока и в засечку штрека.

Эти задания были правильными с точки зрения действующих оперативных документов и соответствовали создавшейся обстановке.

Первыми на командный пункт сообщили отделения ВГСЧ, направленные в 3 и 4-ю лавы, о том, что ими обнаружены пострадавшие в лавах и сопрягающихся с ними горных выработках, и о том, что начаты работы по их эвакуации. Вторые отделения, направленные в конвейерный ходок 6-й центральной лапы, сообщили, что они, следуя по выработке, преодолели несколько завалов и встретили непроходимый завал, что вентиляционные трубы сорваны и повреждены. Третья группа отделений ВГСЧ, направленная в конвейерный ходок 5-й лавы северного блока, сообщила, что у входа в выработку встречен большой, но проходимый завал, что вентилятор местного проветривания выведен из строя, вентиляционные трубы сорваны и повреждены, в выработке было встречено несколько проходимых обрушений, что в выработке высокая температура (40 °С) и дальнейшее продвижение невозможно (два горноспасателя получили тепловые удары). Рис. 96. Схема горных выработок одной из шахт Донбасса, в которой произошел взрыв метанопылевоздушной смеси

В создавшейся обстановке руководителями работ по ликвидации аварий были приняты следующие решения.

1. Главным направлением тактического плана ведения горноспасательных работ было определено максимальное усиление работ по оказанию помощи людям, застигнутым аварией в 3-й и 4-й центральных лавах и сопрягающихся с ними выработках (прямое воздействие на очаг аварии с использованием всех подступов для проникновения к пострадавшим).
2. Из-за невозможности в силу сложившейся обстановки (обрушения и высокая температура в тупиковых выработках) воспользоваться прямыми тактическими методами ведения горноспасательных работ (имеющимися средствами) был принят комбинированный метод ведения горноспасательных работ в этих выработках.

Сущность указанного метода заключалась в организации проветривания тупиковых выработок и планомерном проникновении по этим выработкам к местам работы людей для оказания им помощи.

Выполняя указанный тактический план ведения горноспасательных работ, все люди, находящиеся в 3 и 4-й центральных лавах и сопрягающихся с ними выработках, были быстро эвакуированы.

Для выполнения второй части тактического плана были выполнены следующие подготовительные работы:

• восстановлено электроснабжение в шахте и доведено до мест установки вентиляторов местного проветривания;
• доставлены и смонтированы новые вентиляторы для проветривания конвейерного ходка 6-й центральной лавы и ходка 5-й лавы северного блока;
• разобран завал у входа в конвейерный ходок 5-й лавы северного блока;
• доставлены в шахту холодильная установка ВГСЧ и необходимое количество охлаждающих элементов для работы в условиях повышенной температуры и организовано их изготовление непосредственно на шахте;
• спущено в шахту и доставлено к местам применения необходимое количество вентиляционных труб;
• разработаны графики ведения работ по проветриванию выработок (учитывая сложность обстановки и тяжесть работ по прокладке вентиляционных труб и разборке завалов, были установлены конкретные задания для отделений ВГСЧ, ведущих работы по проветриванию и разборке обрушений в выработках; в частности, двум отделениям ВГСЧ устанавливалось задание по доставке и прокладке двух секций труб).

Первыми были выполнены работы по проветриванию конвейерного ходка 5-й лавы северного блока и засечки штрека, причем тяжесть этих работ еще раз показала нецелесообразность проведения выработок большой протяженно-ности одним забоем. Здесь также были обнаружены пострадавшие, работавшие в засечке штрека.

Проветривание конвейерного ходка 6-й центральной лавы задерживалось из-за больших обрушений, происшедших при взрыве. Преодолев последний завал (в 12 м от забоя) горноспасатели, а затем и специальная экспертная комиссия установили, что местом взрыва был именно этот забой. В нем были обнаружены следы ведения взрывных работ по разрушению негабарита накладными зарядами ВВ.

ПРИМЕР. Шахта «Томская» ПО «Южкузбассуголь» (рис. 97) сверхкатегорная по газу, абсолютное газовыделение на момент взрыва метоновоздушной смеси составляло 53,7 м3/мин, относительная газообнльность 32,8 м3/т, на участке, на котором произошел взрыв, соответственно 38,5 м3/мин и 22,8 м3/т суточной добычи.

В лаву 3-1-6 воздух подавался по вентиляционному стволу, полевому штреку № 1, квершлагу № 2, конвейерному бремсбергу пласта III (рис. 98), основному штреку и конвейерному штреку 3-1-6.

Расчетный расход воздуха для проветривания лавы 3-1-6 составлял 1110 м3/мин, фактически подавалось: по конвейерному штреку 3-1-6— 1650 м3/мин, по конвейерному штреку 3-1-5 — 350 м3/мин. Рис. 97. Схема горных выработок шахты «Томская» ПО «Южкузбассуголь», в которой произошел взрыв метанопылевоздушной смеси, осложнившийся подземным пожаром

На исходящей струе по вентиляционному штреку 3-1-6 количество воздуха в 1 мин составляло 2030 м3.

Утечки из лавы 3-1-6 через выработанное пространство превышали 100 м3/мин.

Расчетный расход воздуха для лавы 3-2-2 составлял 530 м3/мин, фактически в лаву с конвейерного штрека 3-2-2 подавалось 680 м3/мин, на исходящей струе из лавы 3-2-2 количество воздуха в 1 мин составляла 780 м3. Лава 3-2-2 проветривалась воздушной струей, подаваемой от вентиляционного ствола по вентиляционной выработке и вентиляционным бремсбергам № 1, 2.

Для проветривания горных выработок горизонта +170 м воздух поступал с горизонта +50 м по вентиляционным бремсбергам № I и 2 и монтажному уклону пласта III. Всего на горизонт +170 м в 1 мни по монтажному уклону поступило 1515 м3 воздуха н по вентиляционным бремсбергам №1и2 —2865 м3.

Угольная пыль пласта III склонна к самовозгоранию и взрывоопасна (выход летучих составляет 23 %). С глубины 150 м пласт III отнесен к угрожающим по горным ударам. Отработка запасов основного поля по пласту III производилась лавами по простиранию. Мощность пласта III 9 м, угол падения 5—9°. Порядок отработки выемочного поля — обратный. Проветривание — возвратноточное. Рис. 98. Схема вентиляции шахты «Томская»

Отработка пласта III ведется лавами в два слоя. На момент аварии по первому слою отработаны до границы пять лав; последняя лава 3-1-6 находилась в работе и была отработана по простиранию на 370 м.

По второму слою полностью отработаны лава 3-2-1 и на расстоянии 25 м от границы лава 3-2-2.

Схема отработки лав пласта III — бесцеликовая.

Транспортирование угля от лав до погрузочного бункера в железнодорожные вагоны производится ленточными конвейерами.

В 18 ч 15 мин в лаве 3-1-6 (рис. 99) в выработанном пространстве в районе № 73—74 секций крепи (напротив вентиляционного штрека) произошел взрыв метановоздушной смеси.

Люди, работавшие в лаве, ощутили действие воздушной ударной волны и увидели пламя горящего метана. Никто из работавших не пострадал.
Размеры и интенсивность аварии выяснялись.

План ликвидации аварий введен в действие по позиции «взрыв в лаве 3-1-6». Число застигнутых людей неизвестно, но все они из аварийного участка были выведены; вывод людей из других участков осуществлялся планомерно.

В призабойном пространстве лавы 3-1-6 горели метан и отбитый уголь. Состояние проветривания было нормальным.

Состав атмосферы в нижней части лавы 3-1-6 и в подводящпх выработках был пригодным для дыхания.

Члены шахтной горноспасательной станции (ШГС) были направлены на вывод людей из угрожаемых участков.

Перед ВГСЧ были поставлены задачи:

• спасение застигнутых аварией людей;
• ликвидация встречаемых очагов пожара;
• восстановление проветривания там, где оно нарушено;
• определение состояния выработок, сопрягающихся с аварийной лавой 3-1-6.

Сведения о заданиях отделениям ВГСЧ, маршрутах и времени передвижения строго фиксировались в оперативном журнале (такие записи дисциплинируют личный состав, участвующий в ликвидации аварии, и вносят определенную ясность в обстановку). Все передвижения отделений осуществлялись пешим строем, так как транспортные средства не могли быть задействованы из-за отключения электроэнергии, пострадавшие люди с легкими ожогами из аварийного участка вышли с помощью членов ШГС, действия которых были своевременными и направлены на вывод людей прежде всего из лав 3-1-6 и 3-2-2. Первым из прибывших отделений было обнаружено горение метана и угля в нижней части лавы. Сообщение об этом поступило на командный пункт в 19 ч 40 мин. Это отделение приступило к тушению пожара порошковыми и пенными огнетушителями, находящимися в сопрягающихся с лавой выработках а также водой из оросительного шланга, подсоединенного к трубопроводу на вентиляционном штреке 3-1-6. Рис. 99. Схема лавы № 3—1—6 шахты «Томская»

Видимые очаги огня были ликвидированы к 20 ч 05 мин, и отделения ВГЧС были оставлены для дежурства и обследования всей лавы 3-1-6.

В 21 ч 30 мин во время очередного обследования лавы отделением ВГЧС были обнаружены за секциями № 73, 74 (в районе сопряжения лавы с вентиляционным штреком) окись углерода (0,021 %) и метан (3-4 %), а в 21 ч 52 мин у места первоначального горения появились языки пламени, которое было потушено к 0 ч 30 мин.

Вслед за вторичным тушением видимого огня в лаве 3-1-6 в 0 ч 35 мин в выработанном пространстве этой лавы начались вспышки метана, coпровождавшиеся воздушными толчками  и выбросами пламени из-за секций крепи в месте сопряжения лавы с вентиляционным штреком в районе слияния двух свежих вентиляционных струй, поступавших в лаву по конвейерным штрекам 3-1-6 и 3-1-5.

Для тушения огня в этих условиях были применены порошковые огнетушители и вода, подаваемая за крепь с помощью пожарных «пик».

К лаве был доставлен аппарат ПЭК для подачи в выработанное пространство воздушно-механической пены.

В 12 ч 45 мин в выработанном пространстве лавы 3-1-6 произошел взрыв метановоздушой смеси, ударная волна которого была ощущена респираторщн-камн, работавшими в лаве. В связи с этим все горноспасатели были отведены от лавы 3-1-6 на безопасное расстояние. Учитывая повторяющиеся вспышки и взрывы метановоздушной смеси, повышенное содержание метана за секциями крепи (2—4 %) и то, что из забоя и почвы лавы продолжалось активное выделение газа, а принятые меры проветривания не дали положительных результатов, было решено приступить к изоляции пожарного участка взрывоустойчи-вымн (гипсовыми) перемычками, сооружаемыми на безопасном расстоянии, и вспомогательными перемычками из обычных материалов.

Разработанным Генеральным планом изоляции предусматривалось соорудить всего девять перемычек, в том числе четыре взрывоустойчивые. Для предотвращения загазирования метаном выработок аварийного участка в период ведения изоляционных работ перемычки в выработках с поступающей в пожарный участок вентиляционной струей, а также на монтажном уклоне н конвейерном штреке 3-1-5 (с исходящей из пожарного участка вентиляционной струей) предусматривалось возвести взрывоустойчивыми с проемами.

На первом этапе изоляции были возведены перемычки для изоляции лавы 3-1-6:

• на полевом штреке горизонта +50 м в 10 м от сбойки на вентиляционный ствол (перемычка № 1);
• на транспортном штреке лавы 3-1-5 в 20 м от сопряжения с вентиляционным бремсбергом № 1 (перемычка № 2);
• на вентиляционном штреке 3-1-5 в 15 м перед сбойкой № 1 на конвейерном штреке 3-1-4 (перемычка № 3);
• на монтажном уклоне в 50 м от сопряжения с вентиляционным штреком 2 горизонта +170 м (перемычка № 4).

Во время проведения подготовительных работ по возведению перемычек (разделка врубов, доставка материалов, которая задерживалась ограниченными транспортными возможностями шахты и пропускной способностью грузового уклона пласта III) в пожарном участке произошло 12 вспышек и взрывов метановоздушной смеси с интервалами от 30 мни до 5—6 ч, которые ощущались по изменению скорости вентиляционной струн, воздушными толчками и звуковыми эффектами из места работы по сооружению перемычки № 4 на монтажном уклоне. У перемычек № 1, 2, 3 никаких признаков этих явлений не наблюдалось. У мест возведения перемычек № 1, 2 был свежий воздух, в исходящей струе с лавы 3-1-6 на вентиляционном штреке 3-1-5 и места работы горноспасателей окиси углерода и роста содержания метана не наблюдалось. На монтажном уклоне в 50 м ниже сопряжения с вентиляционным штреком № 2 горизонта +170 м содержание окиси углерода не превышало 0,4%, а метана — 0,7—0,9 %.

В 19 ч 50 мин на пожарном участке произошел сильный взрыв метановоздушной смеси, воздушной ударной волной которого, распространившейся в сторону монтажного уклона, была разрушена опалубка, подготовленная для литья гипсовой перемычки.

От этой волны получили легкие ушибы горноспасатели, работавшие на сооружении перемычки № 4.

Отделения ВГСЧ, работавшие на горизонте +50 м, не ощутили при этом действия ударной волны и продолжали работать на сооружении опалубки для перемычек.

В 21 ч 15 мин произошел еще один сильный взрыв, взрывная ударная волна которого распространилась по лаве 3-1-6, конвейерному штреку 3-1-6 и основному штреку. В результате этого были травмированы три респираторщика, находившихся против проема в опалубке перемычки № I. Горноспасатели, находившиеся в куполе вруба для перемычки, травмированы не были Опалубка перемычки № 1 была разрушена. Взорвалась и угольная пыль.

Взрыв был настолько мощным, что его продукты были выброшены на пром-площадку шахты (дым, пыль, продукты горения). Сформировавшейся мощной воздушной ударной волной была нарушена работа вентилятора главного проветривания.

Для оказания помощи пострадавшим к месту несчастного случая были направлены отделение ВГСЧ, находившееся у перемычки № 2, и два отделения с поверхности.

К 23 ч 20 мин пострадавшие были доставлены на поверхность и работы по сооружению перемычек были прекращены. Для ликвидации аварии был разработан план, предусматривающий затопление аварийного района шахты водой.

При подготовке к изоляции пил» сделано пять вариантов определения безопасных расстояний, с которых должны вестись работы по сооружению изоляционных комплексов. В них давление воздушной ударной волны Рф выражено следующими данными:

• I вариант рассчитан с учетом возможного распространения взрыва по конвейерному штреку 3-1-6 (200 м), сбойке между конвейерным и основным штреками (30 м), основному штреку (270 м), по выработкам с сопряжениями (узлами) 30 м. 50 м, 60 м и прямой (100 м). Давление воздушной УВ Рф составляло 0,006 МПа.
• II и III варианты рассмотрены для случая распространения воздушной УВ по конвейерному штреку и сопрягающимися с ним выработкам. Ра составляло 0,003 МПа.
• IV вариант рассмотрен для случая распространения воздушной УВ по лаве 3-1-6 и отработанным лавам III пласта (3-1-5, 3-1-4, 3-1-3, 3-1-2, 3-1-1), причем Рф составляло 0,006 МПа.
• V вариант рассмотрен с предположением, что воздушная УВ распространится по вентиляционному штреку и сопрягающимся с ним выработкам. В этом случае Рф = 0,006 МПа.

Выводы.

1. Система бесцеликовой отработки создает условия для скопления метана в выработанном пространстве в огромных неконтролируемых количествах.
   При таком положении ликвидация последствий взрывов метановоздушных смесей и тем более взрывов, осложненных пожарами, руководители горноспасательных работ лишены возможности управлять процессами, происходящими в ходе развития и ликвидации аварии.
   При такой системе отработки все горные работы, проводившиеся по выемке пласта III мощностью до 9 м, были объединены в одно огромное выработанное пространство, заполненное метаном, которое невозможно дегазировать.
   При изоляции пожаров в таких объемах вряд ли возможно правильно построить схему для определения безопасного расстояния для установки изоляционных комплексов.
   Невозможно также воспользоваться вентиляционным маневром, способным повлиять на газовый баланс в таком огромном, неопределенном объеме отработанного пространства и действующих выработок. Иначе нельзя объяснить тот факт, что вспышки метановоздушной смеси происходили в разных интервалах не только при подготовке к изоляции, но н при активном тушении пожара.
   Неопределенность положения и неуправляемость процессами, происходящими в ходе ликвидации данной аварии, потверждаются тем обстоятельством, что взрывы метановоздушной смеси происходили при наличии невзрывоопасной атмосферы в действующих выработках аварийного участка.
2. Последнее обстоятельство должно было быть прежде всего учтено руководителями горноспасательных работ при определении метода и средств борьбы с аварией. Никаких активных мер борьбы с пожаром после второй вспышки метана в выработанном пространстве в районе секций крепи № 73 и 74 и продолжения горения метановоздушной смеси не должно было применяться до принятия мер изменения газовой обстановки (усиления проветривания, дегазации выработанного пространства, инертизации атмосферы).
3. Совершенно недопустимыми и необоснованными были действия руководителей горноспасательных работ, выразившиеся в продолжении изоляционных работ без инертизации атмосферы в выработанном пространстве и в действующих выработках после мощного взрыва, воздушная УВ которого распространилась на монтажный уклон, разрушила опалубку для перемычек и травмировала горноспасателей. Нельзя было также посылать резервное отделение для обследования состояния разрушенной опалубки для перемычки.
4. При такой сложной аварии следовало привлечь для консультации руководителей горноспасательных работ, специалистов из ВНИИГД и других институтов и организаций.

При ликвидации аварии недопустим стиль руководства: «Сделаем, а потом посмотрим, что из этого вышло». Точный расчет и прогноз различных вариантов оперативных действий и выбор оптимального варианта — основные принципы работы руководителей горноспасательных работ.