Взрывы метана и эндогенные пожары в угольных шахтах Кузбасса. Причины и возможности их предотвращения

В.Н. Опарин, д.ф.-м.н., профессор, член-корр. РАН, директор Института горного дела СО РАН

В.А. Скрицкий, к.т.н., ведущий научный сотрудник Института горного дела СО РАН

В настоящей статье изложены результаты анализа аварий в высокопроизводительных выемочных участках угольных шахт Кузбасса, выполненного с учетом влияния горного давления на формирование и возникновение в выработанном пространстве очагов самовозгорания угля. Описан механизм развития взрыва метана, произошедшего в выработанном пространстве, по очистному забою и по примыкающим к нему горным выработкам. Предложено концептуальное решение проблемы предотвращения подобных аварий. Работа выполнена при финансовой поддержке интеграционных проектов СО РАН 60 и 61.

Впоследние годы в шахтах Кузбасса участились аварии, обусловленные взрывами метана. Наиболее разрушительными и мощными, в том числе по травматическому воздействию на людей, взрывы метана происходят в шахтах, в которых отработка пологих угольных пластов производится высокопроизводительными очистными механизированными комплексами. В период с 2001 по 2007 годы в шахтах Кузбасса произошло 7 подобных аварий, при которых было травмировано 274 человека, в том числе смертельно – 227 [1]. Все 7 выемочных участков, на которых произошли взрывы метана, отрабатывались длинными столбами с обрушением пород кровли (ДСО) и проветривались комбинированным способом. Скорость подвигания очистных забоев превышала 100 м в месяц. При этом следует отметить, что согласно Инструкции по предупреждению и тушению подземных эндогенных пожаров в шахтах Кузбасса (п. 2.2.2) [2], при таких скоростях подвигания обеспечивается отработка выемочных столбов без возникновения в выработанном пространстве очагов самовозгорания угля. Кроме того, считалось, что в выработанном пространстве выемочных участков, в которых произошли взрывы метана, очагов самовозгорания угля не возникало, т.к. в пробах, отбираемых из проходящего через выработанное пространство воздуха, не наблюдалось повышенных концентраций оксида углерода и других индикаторных газов.

При взрыве метана, произошедшем в шахте «Антоновская» (02.04.2002 г.) источником воспламенения и взрыва метана в выработанном пространстве действующего выемочного участка было названо искрение, образующееся при фрикционном трении обрушающихся пород кровли. На шахте «Есаульская» (02.02.2005 г.), причиной произошедшего взрыва метана был назван очаг самовозгорания угля, огонь от которого в процессе ликвидации аварии был обнаружен в сбойке у перемычки, изолирующей выработанное пространство отрабатываемой лавы. В 5 из 7 аварийных участков, при отработке которых также отсутствовали признаки возникновения очагов самовозгорания угля, причиной произошедших взрывов метана было названо искрение, возникшее при механическом повреждении силовых электрических кабелей. При этом в двух случаях (в шахте «Ульяновская» (19.03.2007 г.) и в шахте «Юбилейная» (24.05.2007 г.)) источниками воспламенения и взрыва метана якобы явилась вольтова дуга, возникшая при механическом повреждении силовых комбайновых кабелей [1].

Рис. 1 Лава №50-11бис с прилегающими горными выработками

Необходимо отметить, что в шахтных электрических сетях предусмотрены реле утечки тока, благодаря которым в случае снижения электрического сопротивления между силовыми жилами кабеля (до механического повреждения оболочки кабеля и до возникновения вольтовой дуги) автоматически происходит опережающее отключение фидерного автомата. В связи с этим достоверность заключений о том, что взрывы метана были инициированы искрением, произошедшим в результате механического повреждения комбайнового кабеля, вызывает сомнение. Кроме того, в актах расследования аварий недостаточно убедительно обосновано образование взрывчатой концентрации метана (>5.6%) в атмосфере проветриваемых в штатном режиме очистных забоев.

Одновременно следует отметить, что при комбинированных схемах проветривания выемочных участков обнаружение очагов самовозгорания угля, особенно в начальной стадии их возникновения, задача трудно выполнимая. Это объясняется тем, что размеры очага самонагревания и даже самовозгорания, зарождающегося внутри разрыхленного скопления угля, в диаметре не превышают 0.2–0.3 м [3–5]. Соответственно и количество газообразных продуктов окисления угля, выделяющихся из очага самонагревания угля, невелико. Смешавшись с большим количеством воздуха, проходящим через выработанное пространство при комбинированном способе проветривания, объемная доля оксида углерода (СО) и других индикаторных газов (водород, этилен), выделяющихся из очага самонагревания угля, в потоке проходящего воздуха снижается. Поэтому в отбираемых пробах воздуха они не обнаруживаются, либо их концентрация оказывается в допустимых пределах. В связи с этим при комбинированном способе проветривания выемочного участка отсутствие в отбираемых пробах воздуха индикаторных газов, даже при высокой скорости подвигания очистного забоя не может достоверно свидетельствовать о том, что в выработанном пространстве не возникли и не развиваются очаги самовозгорания угля.

В формировании в выработанном пространстве очагов самонагревания угля в начальной стадии их возникновения велика роль опорного горного давления. Так как опорным горным давлением совершается механическая работа по разрушению краевой части угольного массива с преодолением сил трения, то в процессе этой работы, в зоне упруго-пластических деформаций пласта, выделяется тепло. Вследствие этого разрушаемый уголь приобретает температуру на 25–35° и более градусов выше, чем температура окружающего углепородного массива [5–9]. Когда разрыхленное скопление такого нагретого и не окисленного угля оказывается на контакте с воздухом, проходящем по выработанному пространству, то за счет перепада температуры образуется устойчивый ток воздуха через это разрыхленное скопление угля. Этим током воздуха внутрь разрыхленного угольного скопления в оптимальном режиме доставляется кислород и осуществляется вынос влаги и газообразных продуктов окисления. По мере повышения температуры в очаге окисления угля возрастает интенсивность окислительного процесса и роста температуры угля. При достижении в очаге самонагревания температуры 700°C происходит самовозгорание угля. После возгорания угля фронт горения из очага самонагревания развивается навстречу поступающему в него воздуху и выходит на поверхность угольного скопления, откуда пламенное горение распространяется по выработанному пространству, где может инициировать воспламенение и взрыв метана.

При условии стабильного поступления воздуха в выработанное пространство длительность процесса от стадии самонагревания до возникновения очага самовозгорания угля (инкубационный период) зависит от начальной температуры угля, которую он приобрел в процессе механодиструкции краевой части пласта. При больших величинах опорного горного давления и при наличии в пласте пачек пластичного угля начальная температура разрыхленного угля, отжимаемого из краевой части пласта, может повышаться более чем на 30–40°C. Соответственно и инкубационный период самовозгорания угля может сокращаться.

При высоких скоростях подвигания очистных забоев, достигающих 90–100 метров и более в месяц, возрастает шаг посадки основной кровли, а первичное обрушение пород основной кровли обычно происходит после отхода очистного забоя от монтажной камеры на расстояние 50–70 м. С увеличением зависающей консоли пород основной кровли возрастает опорное горное давление, что ведет к увеличению удельной нагрузки на краевую часть угольного массива. Вследствие этого возрастают интенсивность процесса механодиструкции пласта и выделяющееся при этом количество тепла. Поэтому при высокой скорости подвигания очистных забоев в выработанном пространстве под действием сил опорного горного давления формируются разрыхленные скопления угля с изначально более высокой температурой угля, чем при низких скоростях подвигания очистных забоев.

До настоящего времени влияние горного давления на возникновение очагов самонагревания и самовозгорания угля не нашло отражения в действующих нормативных документах, касающихся вопросов предотвращения возникновения эндогенных пожаров в угольных шахтах. Поэтому на угольных шахтах планирование и разработка мероприятий по предотвращению эндогенных пожаров осуществляется без учета влияния горного давления на возникновение очагов самовозгорания угля. По этой же причине при расследовании аварий, происходящих в угольных шахтах, участие горного давления в возникновении очагов самовозгорания угля не рассматривается. Вероятно поэтому при расследовании взрывов метана, произошедших в шахтах Кузбасса в период с 2001 по 2007 годы, только в 1 из 7 случаев источником инициировавшим воспламенение метановоздушной смеси назван очаг самовозгорания угля.

Выводы комиссий о причинах произошедших взрывов метана достаточно противоречивы и, на наш взгляд, недостаточно убедительно аргументированы. В связи с этим с целью установления истинных и не противоречивых причин возникновения и развития аварий был выполнен анализ имеющейся информации в материалах расследований. Ниже изложены результаты исследований трех аварий, произошедших в шахтах «Ульяновская» и «Антоновская» – 2 взрыва метана и 1 случай возникновения очага самовозгорания угля в выработанном пространстве.

Состояние горных работ в предшествующий взрыву период 19 марта 2007 г. в 14 часов 12 минут в лаве №50­11бис, которой отрабатывался пласт №50, произошел взрыв метановоздушной смеси. Длина выемочного столба 50­11бис по простиранию 1780 м, по падению – 275 м. Выемочный столб оконтурен спаренными штреками, которые по мере проходки выработок сбивались между собой сбойками. Воздух в лаву поступал по вентиляционному штреку 50­11бис. Для проветривания лавы поступало 1900 м3/мин при расчетной величине 1742 м3/мин. Схема выемочного участка представлена на рис. 1.

На момент взрыва лава №50­11бис отошла от монтажной камеры на 112 м. 10 марта 2007 г. при отходе лавы от монтажной камеры на 70 м произошла первичная посадка кровли. После первичной посадки основной кровли в слоевом скоплении под кровлей конвейерного штрека 50­11бис на сопряжении его с выработанным пространством стала повышаться концентрация метана. В начале концентрация метана возросла до 1.0%, а к 19 марта достигла 1.6%.

Повышение концентрации метана под кровлей конвейерного штрека 50­11бис на сопряжении его с выработанным пространством указывало, что устье сбойки №5 со стороны выработанного пространства оказалось передавленным. Поэтому расход воздуха из выработанного пространства в камеру смешивания через сбойку №5 сократился, что и обусловило повышение концентрации метана в слоевом скоплении на сопряжении конвейерного штрека 50­11бис с выработанным пространством.

Однако работы по выемке угля в лаве продолжались. Чтобы не происходило отключения электроэнергии с забойного оборудования и механизмов аппаратура многофункциональной системы автоматической газовой защиты Mine Watch PC 21 фирмы Davis Derby (Англия) была зашунтирована. В 1240, за полтора часа до взрыва, на шахту, с группой работников угольной компании «Южкузбассуголь», прибыл представитель фирмы Davis Derby. Эта группа специалистов в сопровождении и.о. директора шахты (гл. инженера) и начальника участка ВТБ, исполнявшего в то время обязанности главного инженера шахты, направилась в шахту.

В 1315 главный инженер по телефону из шахты дал указание горному диспетчеру запустить в работу в главной вентиляционной установке 6ВЦ­15 шестой вентиляторный агрегат, который являлся резервным. Вероятно, это решение им было продиктовано тем, чтобы к приходу в очистной забой работников УК «Южкузбассуголь» и представителя фирмы Davis Derby в слоевом скоплении на конвейерном штреке 50­11бис произошло снижение концентрации метана за счет увеличения количества воздуха, поступающего в шахту. Шестой вентиляторный агрегат в установке 6ВЦ­15 был запущен в работу в 1320.

В момент пуска в работу шестого вентиляторного агрегата в лаве №50­11бис производилась отбойка угля комбайном, которая была начата в 1300 и продолжалась без остановки до 1350 пока угольная стружка не была дорублена от 125 до 2 секции механизированной крепи лавы. После этого до 1410 в лаве производились концевые операции, включающие зачистку комбайновой дорожки, перегон комбайна до уровня 22 секции крепи, передвижку приводной головки лавного привода совместно с ПТК и задвижку секций крепи на сопряжении с конвейерным штреком. После завершения концевых операций для выравнивания груди забоя в 1410 комбайном от секции №22 была начата зарубка в сторону нижнего сопряжения (секция №2). Через 2 минуты после включения комбайна в выемочном участке произошел взрыв метановоздушной смеси. В Акте расследования аварии в шахте «Ульяновская» образование взрывоопасной концентрации метана объяснено выносом его из выработанного пространства, обусловленным обрушением пород и изменением режима проветривания выемочного участка после включения в работу 6-го вентиляторного агрегата в главной вентиляционной установке 6ВЦ­15. Версия о первичном взрыве метана, произошедшем вначале в выработанном пространстве лавы от очага самовозгорания угля, комиссией не рассматривалась из-за того, что с момента отхода лавы №50­11бис от монтажной камеры прошел 1 месяц – срок недостаточный для возникновения очага самовозгорания угля. Так как при ведении горноспасательных работ было обнаружено повреждение комбайнового кабеля в месте ввода его в комбайн, то источником огня, инициировавшим воспламенение и взрыв метановоздушной смеси, было названо искрение (вольтова дуга), возникшее при механическом повреждении комбайнового кабеля. По направлению движения ударных волн, их энергии и масштабу разрушений, произведенных ими, было установлено, что во взрыве принял участие большой объем метановоздушной смеси, а эпицентр взрыва находился вблизи сопряжения лавы с конвейерным штреком 50­11бис.

Предлагаемая версия возникновения аварии в шахте «Ульяновская»

В момент пуска в работу 6-го вентиляторного агрегата и в последующие 30 минут после его запуска в работу в лаве №50­11бис производилась отбойка угля комбайном. За это время переход шахты, включая лаву №50­11бис, на новый вентиляционный режим проветривания завершился. Если в результате увеличения количества подаваемого воздуха для проветривания лавы №50­11бис произошло вытеснение метана из выработанного пространства в призабойное пространство лавы и на сопряжение ее с конвейерным штреком, то этот процесс завершился в течение 10–15 мин и не вызвал осложнений для людей, работавших в лаве.

В течение 20 минут (с 1350 до 1410) отбойка угля в лаве не производилась, так как выполнялись технологические операции в нижней части лавы и непосредственно на сопряжении ее с конвейерным штреком 50­11бис. Это свидетельствует о том, что в это время в нижней части лавы и в конвейерном штреке 50­11бис была нормальная для дыхания людей атмосфера, при которой объемная концентрация метана не могла превышать 0.2–0.5%.

Однако в момент взрыва в атмосфере нижней части лавы №50­11бис и на сопряжении ее с конвейерным штреком (частично и самого конвейерного штрека 50­11бис, включая вентсбойку №4) концентрация метана должна была быть взрывоопасной (не менее 5.6%).

При взрывоопасной концентрации (>5.6%) метана парциальное содержание кислорода в атмосфере выработки снижается и становится менее 18%, что делает ее не пригодной для дыхания. Оказавшись в таких условиях, люди вынуждены включаться в изолирующие самоспасатели и уходить на свежую струю. Однако в момент взрыва все люди находились на своих рабочих местах и были заняты производственными процессами. Данное обстоятельство указывает, что в активно проветриваемой лаве №50­11бис и в примыкающей к ней части конвейерного штрека такое повышение концентрации метана и сам взрыв произошли внезапно – практически одновременно.

Подобное загазирование проветриваемых горных выработок может происходить при внезапном выбросе угля и газа, либо при залповом выносе метана из выработанного пространства под действием взрывной волны от произошедшего там взрыва, но не при обрушении пород кровли. Однако при обследовании аварийного участка следов внезапного выброса угля и газа не обнаружено.

Выработанное пространство, формирующееся по мере отработки лавы №50­11бис нельзя рассматривать без учета связи его с выработанным пространством ранее отработанной лавы №50­11, т.к. в процессе подготовки выемочных столбов №50­11 и №50­11бис целик между этими выемочными столбами прорезан вентиляционными сбойками, в том числе диагональной сбойкой вблизи монтажных камер обеих лав. В результате этого вблизи монтажных камер указанных лав образовались целики клинообразной формы (см. рис. 1). Скорость подвигания обеих лав, как ранее отработанной лавы №50­11 так и отрабатываемой лавы №50­11бис, превышала 90 м/мес. Длина лав была равна 275 м, что существенно превышало среднестатистическую длину лав при отработке пологих пластов системой ДСО. Сочетание большой длины очистных забоев с высокой скоростью их подвигания привело к резкому повышению опорного горного давления, соответственно и к более интенсивному разрушению и механодиструкции краевой части угольного массива, в том числе межлавного целика. При отработке лавы №50­11 клинообразный выступ межлавного целика, между диагональной сбойкой и конвейерным штреком 50­11, был раздавлен опорным горным давлением. При механодиструкции клинообразного выступа межлавного целика температура угля в нем возросла [6, 7]. Сам целик стал воздухопроницаем. Вследствие этого в раздавленной части целика мог возникнуть и развиться очаг самонагревания угля. В процессе отработки лавы №50­11 данный очаг самонагревания мог развиться до стадии самовозгорания угля и, возможно, не был обнаружен (случай возникновения очага самовозгорания угля, который не был обнаружен при отработке выемочного столба в аналогичных горнотехнических условиях, рассмотрен ниже).

После отхода лавы №50­11бис от монтажной камеры изоляционная перемычка в диагональной сбойке между вентиляционным штреком 50­11бис и конвейерным штреком 50­11 была разрушена силами опорного горного давления. Через диагональную сбойку к очагу самовозгорания угля, находящемуся внутри деформированного и воздухопроницаемого клиновидного выступа межлавного целика, стал поступать воздух. В результате этого очаг самовозгорания активизировался и зона горения угля стала перемещаться навстречу поступающему воздуху – в направлении диагональной сбойки [3, 4]. Когда огонь вышел в диагональную сбойку произошел взрыв метана в выработанном пространстве лавы №50­11бис. Под действием взрывной волны от взрыва, происшедшего в выработанном пространстве, в конвейерный штрек 50­11бис и на сопряжение его с лавой из-под купола обрушения пород произошел залповый выброс горящего метана (рис. 2).

Рис. 2 Схема распространения взрыва метана из выработанного пространства с последующим развитием его в лаве №5011бис

В проветриваемой выработке концентрация метана в горящем «облаке» метана, выброшенном взрывной волной из-под купола обрушения пород, понизилась да взрывчатой концентрации, в результате чего последовал взрыв метановоздушной смеси на сопряжении лавы с конвейерным штреком 50­11бис.

Изложенной версией возникновения аварии в шахте «Ульяновская» объясняется не только механизм внезапного загазирования метаном лавы №50­11бис с прилегающими к ней выработками до взрывоопасной концентрации, источник огня, инициировавший взрыв, но и механическое повреждение комбайнового кабеля, которое произошло при динамическом воздействии на петлю кабелеукладчика взрывной волны, распространявшейся по лаве.

Взрыв метана в выработанном пространстве

На шахте «Антоновская» 02.04.2002 г. в глубине выработанного пространства лавы №30­29 произошел взрыв метана.

Глубина ведения горных работ в лаве №30­29 составляла 320 м от поверхности. Длина выемочного столба 30­29 по простиранию пласта была равна 1100 м, а по падению – 100 м. Угол падения пласта был в пределах 10–15°. Отработка выемочного столба производилась системой ДСО. Средняя скорость подвигания лавы составляла 140 м/мес. Проветривание лавы №30­29 осуществлялось комбинированным способом с частичным выпуском воздуха через выработанное пространство и заднюю сбойку на вентиляционный штрек 30­31. На момент возникновения аварии до полной отработки лавой №30­29 выемочного столба оставалось еще 40 м. Однако еще до взрыва метана, произошедшего в выработанном пространстве, очистные работы в лаве были остановлены и велись подготовительные работы для демонтажа очистного механизированного комплекса. При этом из-за не отработанной части выемочного столба между демонтируемой лавой №30­29 и путевым бремсбергом 30–21 вместо 40–30 метрового охранного целика, оставлялся угольный целик шириной до 80 м. Так как при ведении этих работ нет потребности в большом количестве воздуха для проветривания, то выемочный участок с комбинированного способа проветривания был переведен на возвратноточное. Направление движения воздуха по лаве было изменено на восстающее и одновременно было уменьшено количество подаваемого в лаву воздуха до 3.58 м3/с (214 м3/мин.).

Все перечисленные выше мероприятия, выполняемые на шахте «Антоновская» до взрыва метана, указывают, что работникам шахты было известно о возникновении в выработанном пространстве лавы №30­29 очага самонагревания (самовозгорания) угля. Вероятно, в связи с этим и было принято решение об остановке очистной выемки угля в лаве, о демонтаже горно-выемочного оборудования и об изоляции не полностью отработанного выемочного столба. При этом чтобы затормозить развитие возникшего в выработанном пространстве очага самонагревания (самовозгорания) угля и иметь время, необходимое для демонтажа мехкомплекса, очистной забой был переведен на возвратноточное проветривание при одновременном снижении количества воздуха, подаваемого на выемочный участок. Схема выемочного участка представлена на рис. 3.

Рис. 3 Выемочный участок 30-29 с прилегающими горными выработками в ЗАО ш/у «Антоновское»

Взрывом была разрушена перемычка №313б в сбойке (рис. 3, поз. 8).

Ликвидация аварии производилась повышением герметичности и взрывоустойчивости всех изолирующих сооружений путем возведения к перемычкам приливов из фосфогипса. На рис. 3 цифрами 1, 2, ..., 8 и 9 обозначена последовательность возведения монолитных приливов из фосфогипса к изоляционным перемычкам в процессе ликвидации аварии.

В составленной Новокузнецким отрядом ВГСЧ карте учета аварии, произошедшей 2 апреля 2002 года на шахте ЗАО «Антоновская», на основании выводов комиссии, расследовавшей причины возникновения аварии, указано, что источником воспламенения и взрыва метана в выработанном пространстве лавы №30­29 явилось «обрушение пород основной кровли, трение песчаника об алевролиты» [9].

Подобное заключение об источнике воспламенения и взрыва метана в выработанном пространстве, в которое поступал воздух, и имелись разрыхленные скопления склонного к самовозгоранию угля, является не убедительным. На это указывает то, что до настоящего времени отсутствуют научно обоснованные и экспериментально подтвержденные данные о том, что при обрушении осадочных пород, либо при фрикционном трении обрушающихся осадочных пород возникает искрение, либо электрические разряды с энергией достаточной для воспламенения метановоздушной смеси.

На неубедительность подобных выводов об источнике воспламенения метана в выработанном пространстве лавы №30­29 указывает опыт безаварийной отработки пологих пластов угля в Кузбассе, в том числе и выемочных столбов 30­33 и 30­35 на этой же шахте, где обрушение пород кровли происходило так же, как и в выработанном пространстве лавы №30­29. Однако, несмотря на наличие метана в куполе обрушения, взрывов метана в выработанном пространстве этих лав не наблюдалось.

Официально принятая версия о причине взрыва метана, произошедшего в глубине выработанного пространства лавы №30­29, не согласовывается также с положением очистного забоя лавы на момент взрыва метана. Взрыв метана произошел в глубине выработанного пространства, на расстоянии более 700 м от линии ведения очистных работ, где обрушение и сдвижение пород основной кровли завершилось формированием купола, вследствие чего подработанный массив находился в состоянии статического равновесия. Даже если бы при фрикционном трении обрушающихся пород происходило искрение, то взрыв метана должен был произойти в выработанном пространстве, примыкающем к очистному забою лавы. Из вышеизложенного следует, что единственно возможным источником открытого огня, инициировавшим воспламенение и взрыв метана, явился очаг самовозгорания угля, возникший в глубине выработанного пространства действующей лавы №30­29.

Эндогенный пожар, обнаруженный в выработанном пространстве безаварийно отработанного и изолированного выемочного столба

В процессе отработки лавы №30­35 30.07.2003г. было обнаружено, что в изолированном выработанном пространстве ранее отработанной лавы №30­33 возник очаг эндогенного пожара (рис. 4).

Лава №30­35 так же как лава №30­29 и как ранее отработанный смежный с ней выемочный столб 30­33, отрабатывалась системой разработки ДСО с проветриванием очистного забоя комбинированным способом с частичным перепуском воздуха через выработанное пространство и заднюю сбойку на вентиляционный штрек 30­37. Расчетное количество воздуха для проветривания выемочного участка составляло 750 м3/мин, фактически на участок поступало 780 м3/мин. При отработке лавы №30­35 было обнаружено, что из-за перемычки 316г изолирующей вентсбойку в межлавном целике выделяется газ с повышенной концентрацией СО. Концентрация оксида углерода в отобранной пробе газа достигала 0.09%. Такая высокая концентрация оксида углерода свидетельствовала, что в смежном отработанном и изолированном выемочном столбе 30­33 возник и действует очаг самовозгорания угля.

Для локализации и подавления возникшего очага самовозгорания угля, помимо подачи инертной пены за перемычку №316г, было возведено 19 взрывоустойчивых монолитных гипсовых приливов к перемычкам не только в вентсбойках на сопряжении их вентиляционным штреком 30­35, но и к перемычкам по всему периметру выработанного пространства ранее отработанных лав в данном бремсберговом поле. Отличие между двумя рассмотренными выше авариями, произошедшими в шахте «Антоновская», заключается в том, что в 2002 году, при отработке лавы №30­29, возникший в выработанном пространстве очаг самовозгорания угля проявился взрывом метана в глубине выработанного пространства. А при отработке лавы №30­35 очаг самовозгорания угля был идентифицирован по большой концентрации оксида углерода в выработанном пространстве ранее отработанной и изолированной лавы. Если бы 30 августа 2003 г. не был обнаружен очаг самовозгорания угля в выработанном пространстве отработанной и изолированной лавы №30­33 и не были выполнены мероприятия по его локализации и подавлению, то при дальнейшей отработки лавы №30­35 произошла бы авария аналогичная аварии, которая в 2007 г. произошла на шахте «Ульяновская».

Причиной взрывов метана, происходящих в угольных шахтах, в основном являются очаги самовозгорания угля, возникающие в выработанном пространстве, и которые при комбинированном способе проветривания выемочных участков, как правило, не обнаруживаются.

Рис. 4 Схема аварийного выемочного участка в ЗАО ш/у «Антоновское», отрабатываемого лавой №30-35

Горное давление является одним из основных факторов обуславливающих возникновение в угольных шахтах очагов самовозгорания угля. Под действием сил опорного горного давления на краевую часть угольного пласта в выработанном пространстве образуются разрыхленные скопления нагретого в процессе механодиструкции угля, в которых возникают и развиваются до стадии самовозгорания очаги самонагревания угля.

Проблема взрывов метана может быть решена применением комплекса мероприятий, включающих запрет комбинированного способа проветривания выемочных участков, разупрочнение пород кровли для снижения опорного горного давления, воздействующего на краевую часть угольного массива и дегазацию выработанного пространства.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Скрицкий В.А. Взрывы метана в шахтах: трагедия на «Ульяновской» // Горная Промышленность, №3(79)/2008. – с. 63–67.

2. Инструкция по предупреждению и тушению подземных эндогенных пожаров в шахтах Кузбасса / Кемерово, ВостНИИ, 2007г. – с. 82.

3. Скочинский А.А. Рудничные пожары / А.А. Скочинский, В.М. Огиевский // М.: Углетехиздат, 1954. – 361 с.

4. Линденау Н.И. Происхождение, профилактика и тушение эндогенных пожаров в угольных шахтах / Н.И. Линденау, В.М. Маевская, В.Ф. Крылов // М.: Недра, 1977. – 387 с.

5. Скрицкий В.А. Эндогенные пожары в угольных шахтах, природа их возникновения, способы предотвращения и тушения /В.А. Скрицкий, А.П. Федорович, В.И. Храмцов// Кемерово, Кузбассвузиздат, 2006. – 175 с.

6. Попов В.Б. Новые представления о природе начального теплового импульса при возникновении очагов самовозгорания угля в шахтах / Попов В.Б., Скрицкий В.А., Храмцов В.И., Обидов С.В. // Безопасность труда в промышленности, №3, 2002 г. – c. 36–38. 7. Горбатов В.А. Изменение температуры угля в зоне повышенного горного давления / Горбатов В.А., Федорович А.П., Скрицкий В.А.//Сб. научн. тр. РосНИИГД Борьба с авариями в шахтах. Вып. 16. Кемерово, 2003 г. – c. 72–74. 8. Тапсиев А.П. Горное давление как фактор, инициирующий возникновение очагов самонагревания угля в шахтах / А.П. Тапсиев, В.А. Скрицкий // Сб. трудов научной конференции с участием иностранных ученых (10–13 октября 2006 г.) «Фундаментальные проблемы формирования техногенной среды». Том I. «Геотехнология». Новосибирск, ИГД СО РАН, 2007г.– c. 173–177. 9. Карта учета аварии на шахте шахта ЗАО «Антоновская» по ш/у «Антоновское», возникшей 02 апреля 2002 года.

Журнал "Горная Промышленность" №3 (91) 2010, стр.50