Передовой опыт
Об испытаниях средств взрывобезопасности угольных шахт
Шатиров Сергей Владимирович, член Федерального Собрания РФ, заместитель председателя Комитета Совета Федерации по экономической политике, представитель от исполнительного органа государственной власти Кемеровской области;
Шалаев Виктор Сергеевич, генеральный директор ООО «НПП «Шахтпожсервис», к.т.н.;
Шалаев Юрий Викторович, заместитель генерального директора ООО «НПП «Шахтпожсервис»;
Ляховский Григорий Васильевич, главный инженер ООО «НПП «Шахтпожсервис»;
Флоря Наталья Федоровна, заместитель генерального директора по научной работе ООО «НПП «Шахтпожсервис».
Аннотация: создана временная рабочая группа при Президиуме РАН для решения вопросов взрывобезопасности в угольной отрасли. Разработан и изготовлен стенд — модель выемочного участка сверхкатегорной шахты, и проведены испытания ингибирующего состава и средств взрывозащиты горных выработок.
Ключевые слова: взрывобезопасность, взрывозащита, испытания, модель выемочного участка, ингибитор, ЗВГВ-У «Старт», ОПК-1.
Анализ аварий на угольных шахтах убедительно показал неэффективность применяемых средств взрывозащиты горных выработок, которые стали одной из причин массовой гибели людей и разрушения горных выработок. При этом тяжесть последствий аварий практически стабильна.
В 2011 году Государственной Думой принят Федеральный закон «О ратификации конвенции о предотвращении крупных промышленных аварий (конвенция №174)». На основе этого документа научными институтами разработана Целевая программа «Система предупреждения крупных аварий и катастроф на угольных шахтах». С целью реализации Целевой программы в части взрывобезопасности, в 2015 году создана временная рабочая группа при Президиуме РАН под руководством Сергея Шатирова, заместителя председателя Комитета Совета Федерации по экономической политике.
В соответствии с планом работ группы, ООО «НПП «Шахтпожсервис» разработан, на собственном испытательном полигоне построен и аттестован стенд — модель выемочного участка сверхкатегорной угольной шахты при соблюдении геометрического подобия в масштабе 1:50. Общая длина стенда составляет 83 м, диаметр труб изменяется от 0,3 м до 1,0 м, что соответствует лаве длиной 200 м, сечением 10 м2 и примыкающим выработкам длиной порядка 2 000 м каждая.
Проветривание стенда во время испытаний осуществляется с помощью центробежного вентилятора. Скорость вентиляционной струи регулируется поворотным затвором от 0,5 до 4,7 м/с. Вентиляционный штрек на модели условно разделен на камеры: воспламенения, горения и взрыва, испытательная и контрольная. В каждой камере установлены датчики давления и пламени. Подача метана осуществляется автоматически из баллона и контролируется датчиком метана ДМС 03. Информация об аэрогазодинамических параметрах передается на автоматизированное рабочее место оператора (АРМ). Воспламенение метановоздушной смеси в камере воспламенения производится с помощью нити накаливания или «свечи».
По разработанной программе и методике испытаниям подвергались:
— ингибирующий состав (Хладон-23, ингибитор) [1, 2];
— заслон для взрывозащиты горных выработок с возможностью контроля и управления «Старт» ЗВГВ-У «Старт» [3] и огнепреградитель коммуникационный ОПК-1 производства ООО «НПП «Шахтпожсервис».
В процессе испытаний ингибитора получены неоднозначные результаты, что указывает на необходимость дальнейших исследований с целью определения возможности применения ингибитора в угольных шахтах. Кроме того, отсутствие газоанализатора, контролирующего содержание (концентрацию) ингибитора в метановоздушной смеси, затрудняет установить его распределение во времени и пространстве.
ЗВГВ-У «Старт» предназначен для снижения поражающих факторов взрыва (ударная волна, фронт пламени, летящие предметы, продукты взрыва) и имеет возможность контроля и управления, что соответствует требованиям п. 22 «Правил безопасности в угольных шахтах» в части взрывозащиты горных выработок. ЗВГВ-У «Старт», установленный в стенде, состоит из четырех сетчатых перегородок и водяной завесы. Вода на завесу подается при помощи насоса, включение (отключение) которого производится автоматически по команде от датчика метана при достижении регламентированного значения концентрации метана.
ОПК-1 предназначен для гашения пламени и ударной волны, образовавшихся при воспламенении или взрыве метановоздушной смеси, транспортируемой по газопроводу. ОПК-1 является составной частью огнепреградителя кассетного коммуникационного с возможностью контроля и управления ОПК-1У, разработанного в порядке реализации требований п. 22 «Правил безопасности в угольных шахтах» в части взрывозащиты в газоотсасывающих и дегазационных трубопроводах и установках. ОПК-1 состоит из корпуса, в котором установлен пламягасящий элемент. Гашение пламени и ударной волны происходит в результате интенсивного теплообмена и сопротивления при распространении взрыва через узкие каналы.
ЗВГВ-У «Старт» и ОПК-1 отвечают требованиям ГОСТ Р 56141-2014 [4] и ГОСТ Р 53323-2009 [5], соответственно, и имеют сертификаты соответствия Техническому регламенту Таможенного союза ТР ТС 012/2011.
При проведении испытаний присутствовали члены временной рабочей группы при Президиуме РАН, специалисты Ростехнадзора, АО «НЦ ВостНИИ», ВГСЧ и угольных шахт. Было проведено в общей сложности 15 взрывов. При различной скорости вентиляционной струи ЗВГВ-У «Старт» снижает поражающие факторы взрыва: гасит пламя, снижает давление на 50-70%, снижает задымленность и запыленность. Аналогичные результаты получены в отношении ОПК-1: гасит пламя и давление ударной волны. Избыточное давление взрыва достигало 0,6 МПа. В ходе экспериментов разрушения и деформации испытываемых средств не обнаружены.
Таким образом, проведенные испытания ЗВГВ-У «Старт» и ОПК-1 на модели подтвердили заявленное в руководстве по эксплуатации снижение поражающих факторов взрыва метановоздушной смеси. ЗВГВ-У «Старт» и ОПК-1 могут быть рекомендованы к применению в угольных шахтах, в том числе опасных по газу и (или) угольной пыли, в качестве средств взрывозащиты в составе многофункциональных систем безопасности (МФСБ) в соответствии с п. 22 «Правил безопасности в угольных шахтах».
Список литературы:
▪ [1] Химические методы управления горючим газом / С.В. Шатиров, В.В. Азатян, В.А. Петухов, Ли Хи Ун, Ю.М. Филатов // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2015. — №2-2015. — С. 41–43.;
▪ [2] Экспериментальные исследования воздействия ингибитора на возгорание горючих газовых смесей / С.В. Шатиров, В.В. Азатян, Ли Хи Ун, В.А. Петухов, Ю.М. Филатов // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2015. — №3-2015. — С. 29–41.
▪ [3] Средства взрывозащиты горных выработок угольных шахт и их испытания / В.С. Шалаев, Ю.В. Шалаев, Н.Ф. Флоря // Безопасность труда в промышленности. — 2015. — №5. — С. 46-49.
▪ [4] ГОСТ Р 56141-2014. Многофункциональные системы безопасности угольных шахт. Системы взрывозащиты горных выработок. Общие технические требования.
▪ [5] ГОСТ Р 53323-2009. Огнепреградители и искрогасители. Общие технические требования. Методы испытаний.
ООО «НПП «Шахтпожсервис»
Адрес: г. Кемерово, ул. Кирова, 32.
Тел/факс: 7 (3842) 45-28-35,
45-28-36, 45-28-37
Факс: 7 (3842) 45-28-34
www.shps.ru
e-mail: office@shps.ru