Пожарная опасность угольных шахт, современные способы и средства повышения эффективности их безопасности

Введение

Основной целью системы управления пожарной безопасностью СУПБ угольной шахты является создание условий для предупреждения возникновения и развития пожара, а также влияния на людей и имущество опасных факторов пожара [1].

Обеспечение СУПБ на предприятии осуществляется следующими составляющими:

1) основными компонентами производства, такими как:

• техническая система (предусматривает надежность подземного оборудования, использование безопасных технологий при работе под землей, определяет объем взрывопожароопасных веществ на шахте, проектные решения, внедрение систем обнаружения и тушения пожаров под землей и т. п.;
• персонал (обеспечение подготовки, регламентами и правилами работы работников угольной отрасли);
• система управления.

2) принципами функционирования СУПБ, а именно:

• принцип системности (предполагает, что управление пожарной безопасностью шахты должно охватывать все составляющие системы предотвращения пожара и комплекса противопожарной защиты подземных сооружений и коммуникаций, иметь постоянный и упорядоченный характер);
• принцип предупреждения (деятельность должна носить упреждающий характер, то есть выявление и устранение факторов своевременной защиты шахты, которые могут привести к пожару путем проведения профилактической работы);
• принцип коллективизма (предполагает участие всех шахтеров в работе по обеспечению пожарной безопасности шахты);
• принцип информированности (предполагает, что осуществление мер по пожарной безопасности базируется на максимальной информированности каждого работника объекта об отрицательных факторах пожара);
• принцип адекватности (предусматривает соответствие мер по обеспечение пожарной безопасности реальным и потенциальным угрозам при работе под землей);
• принцип ответственности (предполагает осознание каждым работником его ответственности за соблюдение требований пожарной безопасности).

3) методы организационно-правового механизма СУПБ:

• принуждение (дисциплинарные, административные, материальные, уголовно-процессуальные меры непосредственного воздействия);
• убеждение (агитация, воспитание, разъяснение, показ положительного опыта, поощрения, обсуждения поведения);
• административные (административно-правовые и административно-организационные методы);
• психологические (методы профессионального подбора и обучения; методы психологического стимулирования (мотивации); методы комплектования коллективов; методы гуманизации труда).

Основная часть

Функционирование СУПБ объекта должно обеспечиваться рядом факторов:

• формированием структуры управления пожарной безопасностью шахты;
• анализированием состояния пожарной безопасности подземного объекта;
• планированием и финансированием мер по обеспечению пожарной сохранности шахты и оборудования;
• проведением пожарно-профилактической работы со всеми работниками угольной отрасли;
• исследованием и учетом пожаров (см. рис. 1);
• оценкой индивидуального пожарного риска и риска возникновения пожаров;
• разработкой нормативных документов [2].

Рис. 1. График зависимости мощности пожара на угольной шахте от времени (составлен автором лично на основании статистических данных технических источников по пожарам на угольных шахтах России за последние 7 лет)

Необходимо добавить, что выполнение требований пожарной безопасности напрямую связано с проблемой повышения эффективности добычи угля и получением экономического эффекта от улучшения использования фронта горных работ в угольных шахтах.

Одной из причин крупных аварий на шахтах являются вспышки и взрывы газовоздушной смеси. Эти аварии наносят прямой экономический и социальный ущерб государству, населению и предприятиям. По данным ООО «Газпром Промгаз» (рис. 2), эти аварии наносят существенные расходы всем участвующим сторонам. На рис. 2 изображено в виде диаграммы распределение средних ущербов от взрывов газа метана на шахтах за последние 5 лет [3, 4].

Рис. 2. Диаграмма распределения средних ущербов от взрывов газа метана на шахтах [3, 4]

На следующей рис. 3 показаны 3 вида данных по добыче угля, числу человеческих жертв и количеству аварий, произошедших за период с 2000 по 2016 годы на всей территории России.

Рис. 3. Динамика объемов добычи угля, смертельного травматизма и аварийности на шахтах [4, 5]

Заблаговременная дегазация (до горных работ) могла бы стать базовым инструментом для снижения газоносности угольных пластов шахт (горизонтов), не разгруженных от горного давления, при отработке пластов в последующем. Это существенно повысило бы уровень пожарной безопасности при последующей работе в угольной шахте.

В России отсутствует опыт проведения заблаговременной дегазации. Нет нормативной базы, регламентирующей данную технологию борьбы с газом. Хотя во многих странах имеется такой положительный опыт. Мировой опыт говорит о возможности извлечения (60–80%) сорбированного газа с концентрацией более 90% из неразгруженных угольных пластов в течение 5–7 лет. В дальнейшем отработка запасов угля может продолжиться на месторождении уже с использованием разгрузочного действия на свиту отработанного и заблаговременно дегазированного пласта с помощью набора инструментов (скважин) заблаговременной и текущей дегазации [6].

Лидерами в области обеспечения метанобезопасности путём извлечения угольного метана из неразгруженных пластов являются угольные и газовые компании США. Опыт американских и австралийских компаний показывает преимущество заблаговременной дегазации скважинами с поверхности в сравнении с дегазацией подземными скважинами. Вместе с тем в КНР и Австралии применяются также комбинированные схемы заблаговременной и текущей дегазации с эффективностью каптирования метана до 80%. Впечатляющих успехов в дегазации шахт с применением заблаговременной дегазации достигли китайские угольные и газовые компании, значительно снизив (в 6 раз) смертность шахмодель разработки углегазовых месторождений в Китае (см. рис. 4).

Рис. 4. Модель разработки углегазовых шахт [6]

Этапы разработки месторождения (1-2-3-4), обеспечивают максимальное снижение газоопасности шахт. Перед началом подготовительных работ (проходка) содержание газа снижается до Х1 и ниже, давление снижается до Р1 и ниже; началу очистной выемки, предшествует снижение газа до Х2 и ниже, а также давление снижается до Р2 и ниже.

Технологическая схема заблаговременного извлечения газа из угля (до ведения горных работ в метановой зоне шахты «В») отражена на рис. 5. Строительство и эксплуатация шахты (1-я очередь) осуществляются в зоне «А» (недалеко от поверхности с допустимой газоносностью пластов). За 5 лет до начала строительства шахты (рис. 5) в зоне «В» начинается бурение скважин с поверхности с горизонтальным окончанием в пласте (технология SIS) по простиранию. Ведётся откачка газа в течение 5–7 лет, до подхода горных работ из зоны «А» в зону «В» (увеличение глубины разработки). За это время содержание газа в пласте снижается на 70–80% [5].

Рис. 5. Технология совмещения работ по добыче метана и угля [5]

Для выполнения работ по заблаговременной дегазации, конечно, необходимо наличие специализированной производственной структуры, требующее значительных первоначальных затрат, отдача от которых осуществится только через несколько лет. Следует отметить, что угольные компании и контролирующие органы принимают максимум усилий для неповторения впредь подобных случаев. Вкладываются большие средства в приборы контроля газа, усиления объёмов дегазационных работ, оповещения шахтёров (в том числе персонально) об аварии, позиционирование каждого работника под землёй, всевозможный, (включая видео) контроль и многое другое. Всё это играет несомненно положительную роль, но вряд ли будет являться достаточным с точки зрения безопасности в будущем. Мы сейчас наблюдаем применение высокопроизводительной техники на многих шахтах, и эта тенденция в условиях конкуренции вряд ли будет снижаться. Известно, что практически все месторождения Кузбасса с глубины более 300 м являются по сути не угольными, а углегазовыми месторождениями.

Заключение

В последнее время формируется представление, что к добыче угля на новых площадях надо приступать после того, как в результате отбора газа из недр его содержание в угольных пластах снизится до допустимого, с точки зрения безопасности уровня. Здесь особое внимание уделяется вопросам пожарной безопасности.

Итак, функционирование организационно-правового механизма государственного управления пожарной безопасностью угольной отрасли дает право утверждать, что, как и каждый механизм государственного управления, организационно-правовой механизм управления имеет обязательные составляющие, а именно цели, принципы, функции, методы, информацию, технологии и технические средства.

Это, в свою очередь, позволяет предложить определение организационно-правового механизма государственного управления пожарной безопасностью, как деятельности публичных институций, действующих на основе конституционно-правовых норм и созданных с целью выработки и реализации государственной политики пожарной безопасности по обеспечению недопустимого риска возникновения и развития пожаров, предупреждения и преодоления возможности причинения вреда живым существам, материальным ценностям и окружающей среде.