Опыт ООО «КузбассразрезугольВзрывпром» по снижению воздействия массовых взрывов в Кузбассе на охраняемые объекты и окружающую среду

DOI: http://dx.doi.org/10.30686/1609-9192-2019-5-72-75

С.В. Кокин, канд. техн. наук, генеральный директор

Д.М. Пархоменко, технический директор

А.В. Бервин, главный технолог

Кузнецкий угольный бассейн или сокращенно Кузбасс является одним из самых крупных угольных месторождений мира. Сегодня на территории Кузбасса работают 120 угледобывающих предприятий. В год добывается свыше 250 млн т каменного угля. Из 52 млрд т разведанных запасов каменного угля на сегодняшний день освоено 16%. Уголь, добытый в Кузбассе, импортируют 53 страны. Доля Кузбасского угля от объема добычи в РФ составляет 58%. Открытым способом добывается 66% угля.

Более 71% доля добытого угля – коксующихся марок. На угледобывающих предприятиях Кузбасса взрывные работы на открытых горных работах производят 24 организации. ООО «Кузбассразрезуголь-Взрывпром» является одним из крупнейших в России и самым крупным в Кузбассе предприятием, ведущим взрывные работы. История общества, основанного в 2002 г., насчитывает 17 лет производственной деятельности. С начала образования по настоящее время подготовлено к выемке более 4,5 млрд м3 взорванной горной массы.

Кузбассразрезуголь-Взрывпром

В течение 2018 г. было произведено порядка 3000 промышленных взрывов различного объема, их доля составляет 33% от общего числа массовых взрывов, выполненных в Кузбассе. С учетом того что взрывные работы ведутся только в будние дни, ежедневно предприятие в среднем производит 12 массовых взрывов.

Из более чем 840 тыс. т взрывчатых веществ, израсходованных в 2018 г. в Кемеровской области, 25%, или 210 тыс. т было произведено и израсходовано ООО «КРУ-Взрывпром» на предприятиях Угольной компании «Кузбассразрезуголь».

Кузбассразрезуголь-Взрывпром

В 2019 г. запланировано подготовить 324 млн м3 взорванной горной массы, применить 217 тыс. т взрывчатых веществ.

В состав общества входят 10 участков производства взрывных работ, задействованных в подготовке и производстве массовых взрывов в 6 филиалах Угольной компании «Кузбассразрезуголь» – «Кедровский», «Моховский», «Бачатский», «Краснобродский», «Талдинский», «Калтанский» угольные разрезы, также 2 комплекса по производству компонентов для изготовления эмульсионных взрывчатых веществ общей мощностью 160 тыс. т в год, 3 участка по подготовке компонентов для изготовления гранулированных взрывчатых веществ общей мощностью 85 тыс. т в год. В эксплуатации находятся 5 постоянных поверхностных расходных складов взрывчатых материалов общей вместимостью 570 т.

ООО «КРУ-Взрывпром» производит работы по подготовке горной массы к выемке в основном для Угольной компании «Кузбассразрезуголь», которая планомерно проводит техническое перевооружение горнотранспортного оборудования и увеличивает объемы производства за счет модернизации и обновления выемочного оборудования. В 2018 г. парк экскаваторов с емкостью ковша 18 м3 и более насчитывал 34 единицы, и их доля составила 17% от общего числа экскаваторов.

Кузбассразрезуголь-Взрывпром

Рост объемов производства формирует новые требования к условиям эксплуатации и технологии в целом, в том числе особые требования предъявляются к качеству взорванной горной массы, поэтому в отношении применяемого экскаваторного оборудования необходимо было обеспечить заявленную производительность.

Достижение необходимого качества взорванной горной массы подразумевало увеличение удельного расхода взрывчатых веществ, в связи с чем выявлен комплекс проблем, связанных с негативным воздействием производимых массовых взрывов, в том числе на населенные пункты Кемеровской области.

Кузбассразрезуголь-Взрывпром

Исторически Кузбасс является сейсмоактивным регионом, а производство массовых взрывов осуществляется вблизи населенных пунктов, что требует огромного внимания к ведению взрывных работ в части снижения воздействия на объекты третьих лиц, охраняемые здания и сооружения, а также окружающую природную среду.

На сегодняшний день на территории Кемеровской области непрерывный сейсмический мониторинг, анализ магнитуд и обработку сейсмологических данных в режиме реального времени осуществляют 18 цифровых сейсмостанций, 7 из которых приобретено Угольной компанией «Кузбассразрезуголь».

Кузбассразрезуголь-Взрывпром

Ежедневно в Администрацию Кемеровской области, Сибирское управление Ростехнадзора и на предприятия, ведущие взрывные работы на территории Кузбасса, представляются отчеты о произошедших сейсмических событиях в регионе двумя организациями: «Агентством по защите населения и территории Кемеровской области» и Алтае-Саянским филиалом Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба РАН».

В целях совершенствования буровзрывных работ на предприятиях Кузбасса в 2013 г. при Сибирском управлении Ростехнадзора создана рабочая группа, состоящая из представителей угольных предприятий (недропользователей), организаций, производящих взрывные работы, научных и экспертных организаций Кемеровской области. Основными задачами рабочей группы являются:

– решение вопросов деятельности, связанной с обращением взрывчатых материалов промышленного назначения;

– актуализация нормативно-технической базы под существующие условия ведения работ;

– снижение негативного воздействия взрывных работ на окружающую среду при применении технологий БВР;

– внедрение современных технологий в области БВР, снижающих негативное воздействие взрывных работ.

Кузбассразрезуголь-Взрывпром

В настоящий момент эта работа продолжается.

В рамках задач, поставленных Рабочей группой по совершенствованию буровзрывных работ, 6 марта 2018 г. в фили але Угольной компании «Кузбассразрезуголь» «Талдинский угольный разрез» продемонстрированы два опытно-промышленных взрыва, подготовленных ООО «КРУВзрывпром », с применением старых и новых технологий ведения взрывных работ.

Кузбассразрезуголь-Взрывпром

Оба взрыва произведены в сопоставимых условиях: на одном горизонте, в одинаковых горно-геологических и гидрологических условиях, с одинаковыми параметрами бурения:

сеткой скважин, наклоном скважин, их глубиной и диаметром. Взрыв №1 произведен с применением тротилсодержащих взрывчатых веществ: Граммонит 79/21, детонирующий шнур, пиротехническое реле, тротиловая шашка.

Взрыв №2 произведен с применением скважинных устройств с электронным замедлением инициирования заряда, поверхностных неэлектрических систем инициирования, патронированных эмульсионных промежуточных детонаторов, эмульсионного взрывчатого вещества и вспомогательных устройств для формирования колонки заряда и забойки скважин.

Кузбассразрезуголь-Взрывпром

Эффект применения новых современных технологий производства массовых взрывов представлен в таблице. Таким образом, в целях преодоления негативных тенденций роста отрицательного воздействия от массовых взрывов на экосистему и жителей региона, ООО «КРУ-Взрывпром» совместно с Угольной Компанией «Кузбассразрезуголь» разработан и применяется комплекс организационно-технических решений:

– производится 100% забойка заряженных скважин;

– применяются 100% простейшие взрывчатые вещества.

В настоящее время для заряжания сухих скважин используются гранулированные взрывчатые вещества, для изготовления которых, в качестве основного компонента применяется пористая аммиачная селитра; для заряжания обводненных скважин – эмульсионные взрывчатые вещества.

Кузбассразрезуголь-Взрывпром

Кузбассразрезуголь-Взрывпром

Применение пористой аммиачной селитры позволило снизить объем потребляемых взрывчатых веществ за счет меньшей вместимости на один погонный метр скважины;

– для инициирования скважинного заряда в качестве боевиков используется патронированное эмульсионное взрывчатое вещество в 100% скважин;

– внедрены вспомогательные устройства для забойки обводненных скважин, рассредоточения скважинного заряда, в том числе в придонной части, а также устройства для рассредоточения эмульсионных взрывчатых веществ под водой. В ООО «КРУ-Взрывпром» при подготовке блока к массовому взрыву применяются различные технологии для формирования конструкций скважинных зарядов.

Применение любого из этих вспомогательных устройств, как отдельно друг от друга, так и в различных сочетаниях, с учетом горно-геологических условий каждого отдельного месторождения, влечет за собой уменьшение длины сплошной части заряда, а также возникновение части скважины, не заполненной взрывчатым веществом, без потери качества взорванной горной массы.

Внедренный комплекс организационно-технических решений позволяет использовать меньшее количество взрывчатых веществ для подготовки горных пород к выемке.

Основной задачей общества являлось определение зависимости объема взрываемого блока и создаваемого эффекта магнитуды от взрыва, то есть выделившейся энергии при взрыве. Последние 3 года специалисты занимались исследованием возможности влияния на магнитуду с помощью подбора оптимальных номиналов замедлений применяемых систем инициирования.

Исходя из анализа данных, полученных по более чем 3000 опытно-промышленных массовых взрывов – минимальный сейсмический эффект от взрыва будет в том случае, когда время замедления между скважинами длинных продольных рядов примерно в 1,5 раза больше, чем между скважинами в поперечных рядах.

Кузбассразрезуголь-Взрывпром

Например, замедление между скважинами в длинных продольных рядах 350 мс, а между скважинами в поперечных рядах – 250 мс. При этом внутрискважинное замедление, например 2000–3000 мс, должно обеспечивать сохранность поверхностной взрывной сети.

Выполненный мониторинг массовых взрывов, произведенных с представленной схемой, показал минимальный сейсмический эффект, при этом установленные измерительные приборы на расстоянии пятьсот метров и более от эпицентра фиксировали значения, не превышающие допустимые, а в некоторых случаях воздействие сейсмических волн было настолько мало, что приборы их не фиксировали.

Принимая во внимание производственный опыт, наиболее эффективной системой инициирования с точки зрения равномерности дробления взорванной горной массы и управления сейсмическим эффектом от массового взрыва в настоящее время является полностью электронная система с возможностью программной установки времени инициирования каждого отдельного заряда. Основным препятствием практического применения данной системы в настоящее время являются высокие затраты на электронные средства инициирования и разовые затраты на специальное оборудование, программное обеспечение и обучение персонала.

Также электронный микромодуль ограничен максимальным временем замедления. Тем не менее, в ООО «КРУВзрывпром » ведется работа по использованию полностью электронных систем инициирования отечественного производства с возможностью установки максимального времени замедления до 50 000 мс.

С целью исключения недостатков и объединения всех достоинств, присущих как неэлектрическим системам инициирования на основе пиротехники, так и электрическим проводным системам с электронным замедлением, ООО «КРУВзрывпром » выбрана, так называемая «гибридная» система инициирования с электронным замедлением на основе ударноволновой трубки – скважинное устройство ИСКРА-Т отечественного производителя, изначально выпускаемое с максимальным номинальным замедлением 1000 мс.

Испытав данные устройства в производственных условиях Угольной Компании «Кузбассразрезуголь», специалисты ООО «КРУ-Взрывпром» приняли решение провести переговоры с изготовителем об увеличении номинального времени замедления до 2000 мс.

Используя данную систему с увеличенным номинальным замедлением в комбинации с поверхностными системами пиротехнического замедления, сегодня производят массовые взрывы с продолжительностью работы взрываемого блока до 50 с.

Такая продолжительность массового взрыва позволяет уменьшить количество скважин, взрываемых одновременно в пределах любого 20-миллисекундного окна, до одной, на блоках, шириной до 80 м (в зависимости от проектной сетки скважин), при этом протяженность блока не ограничена, а значит позволяет снизить сейсмическое и ударно-воздушное воздействие взрыва на блоках шириной более 80 м.

Результатами мониторинга установлено, что среднее квадратичное отклонение времени замедления в поверхностной взрывной сети, смонтированной неэлектрическими системами, не способствует существенному отклонению от проектных параметров при производстве массового взрыва и увеличению сейсмического эффекта от взрыва.

Выполненный анализ мониторинга создаваемого сейсмического эффекта от массовых взрывов, смонтированных описанной схемой, показал, что предельно допустимая скорость колебания грунта зафиксирована в диапазоне от 0 до 2 мм/с при допустимой – 5 мм/с для жилых объектов.

Значение магнитуд находилось в диапазоне 1,4–1,9. Значения давления ударной воздушной волны при производстве массовых взрывов не превышали предельного значения, регламентируемого Федеральными нормами и правилами ПБ при ВР из условий возможного повреждения остекления. Выполненные исследования атмосферного воздуха при производстве массовых взрывов установили, что на границе санитарно-защитной зоны выбросы вредных веществ не превышают предельных значений. Такой результат достигнут благодаря проводимой планомерной работе по снижению негативного воздействия от взрывных работ.

Ежегодно проводится анализ зависимости между объемами взрывчатых веществ, применяемых на блоках, и магнитудами, предоставленными Агентством по защите населения и территории Кемеровской области, а также результатами замеров скорости смещения грунта.

Кузбассразрезуголь-Взрывпром

Анализируя магнитуду, зафиксированную от производимых КРУ-Взрывпром массовых взрывов, можно сделать вывод: сейсмическое воздействие от взрыва не зависит от объема блока и количества взрывчатых веществ в блоке. Прямое влияние на снижение сейсмического воздействия оказывает количество взрывчатого вещества, взрываемого в одной группе, контролировать которое возможно, увеличивая время работы взрываемых блоков.

Таким образом, благодаря совместной работе угольных и научно-производственных предприятий получен ряд дополнительных технических решений, позволяющих адаптировать технологию взрывания породы для того, чтобы современное горное оборудование обеспечивало заявленную производительность при снижении негативного воздействия.

В заключение хотелось бы подчеркнуть, что анализ проведенной работы позволяет сделать вывод о том, что современный подход к проведению массовых взрывов с применением, представленных средств инициирования и технологий формирования скважинного заряда позволяет снизить сейсмический эффект от взрыва до минимума. При этом объем взрывчатых веществ, взрываемых за один массовый взрыв, не влияет на магнитуду и скорость сдвижения грунта в основании охраняемых зданий и сооружений. Прямое влияние на создаваемый сейсмический эффект от массовых взрывов оказывает только количество взрывчатого вещества, взрываемого в группе.

У нас есть инструмент, позволяющий проводить массовые взрывы с применением большого количества взрывчатых веществ в одном блоке, при этом максимально снизить массу заряда в группе и увеличить время работы блока, что, по нашему опыту, снижает сейсмическое воздействие, уменьшает загрязнение атмосферного воздуха без потери качества взорванной горной массы.

тел.: +7 (3842) 44-01-25

e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.;

Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

 

Ключевые слова: КузбассразрезугольВзрывпром, снижению воздействия взрывов, Кузбасс, охрана окружающей среды

Журнал "Горная Промышленность"№5 (147) 2019, стр.72