СПЕЦПРОЕКТ

Mining World Russia 2020

ПЕРЕЙТИ

Пылеподавление на предприятиях

Взрывы в шахтах, конечно, гремят и в наше время. Специалисты «Горный ЦОТ» даже заметили печальную закономерность – такие аварии случаются раз в три года: в 2007-м, в 2010-м, в 2013-м и в 2016-м. Прошлый, 2019 год, прошёл для угольной отрасли России мирно. Однако последний раз взрыв угольной пыли привёл к аварии в 2010-м – стало быть, уже 10 лет, как отрасль нашла решение этой проблемы (здесь стоит постучать по дереву).

Неужто удалось решить задачу, над которой бились угледобытчики нескольких поколений?

Пыль в шахте
Фото: wikimedia.org

«В шахте нам, в основном, удалось справиться с этой проблемой: сейчас все выработки оснащены приборами контроля запылённости. После аварии на шахте «Северная» правила безопасности обязывают предприятия осуществлять непрерывный автоматический контроль пылеотложений. Чем они опасны?

Существует такое понятие, как нижний предел взрываемости угольной пыли. Чтобы избежать взрыва, достаточно не превысить этот предел и вовремя провести вылевзрывозащитные мероприятия.

И в шахтах сегодня ситуация более — менее: с помощью средств пылеподавления нам удалось снизить запылённость в значительной мере. Я ещё застал те времена, когда запылённость в шахте встречалась 10-12 тыс. мг на м3 — сам замерял. Сегодня инструкция ограничивает этот показатель 150 мг», — рассказал консультант по научной работе ООО «Горный ЦОТ» Анатолий Трубицын.

Так что можно говорить, что именно в последние годы ситуация в пыльном вопросе шахт улучшилась. Да, скажем, в прошлом году Ростехнадзор обнаружил в шахте «Чертинская-Коксовая» взрывоопасные отложения угольной пыли в вентиляционном штреке.

Ведомство вынесло предписание и предупредило, что ведение выработки в таком состоянии могло привести к взрыву. К счастью, всё-таки не привело.

Ришард Кжиновский,
генеральный директор «EKO-WIN»
Ришард Кжиновский,
генеральный директор «EKO-WIN»

«Хорошим решением для удаления угольной пыли является использование правильно подобранного оборудования, так называемых пылеулавливающих установок.

Они всасывают пыль, выделяющуюся во время добычи, очищают смесь пыли и воздуха.

Угроза взрыва угольной пыли является одной из самых больших в добыче каменного угля, поэтому в нынешнее время увеличения интенсивности горных работ мы должны ответственно и осознанно бороться с ней. Неадекватная профилактика может привести к взрыву угольной пыли и, в худшем случае, к гибели большого числа шахтёров и разрушению горных машин и механизмов.

Современные знания об опасных природных явлениях очень высоки, тем не менее, мы должны продолжать изучать эти явления и искать новые технические решения для повышения безопасности. Умелый выбор мер по защите от пыли и их взаимодействие позволяет ограничить вероятность взрыва, тем самым спасти шахту и её персонал», — подчеркнул генеральный директор «EKO-WIN» Ришард Кжиновский.

И правда: сегодня проблемы угольной пыли в выработках решена, только потому что её решают.

Водные процедуры

Как все знают, взрывоопасна не только угольная пыль — на мукомольном производстве взрыв тоже реален. Тут важны все условия задачи.

Пыль легка на подъем
Фото: vk.com/wall-153870618_6086

«Чтобы угольная пыль представляла опасность взрыва, должны присутствовать несколько факторов. Во-первых, она должна содержать более 10% летучих компонентов в пересчёте на безводную и беззольную углеродистую основу. Во-вторых, должна создаваться смесь угольной пыли и воздуха в диапазоне от 50 до 1000 г/м3, с оптимальными условиями для взрыва, происходящего при концентрации 300-500г/м3», — говорит Ришард Кжиновский.

Генеральный директор ООО «АВЕГА» Юрий Тимченко добавляет к этому, что в помещении также должен быть кислород и газ — в нашем случае, метан.

К тому же, пламя должно разгореться из искры, стало быть, принципиально ещё и её наличие. Совместить все эти условия в шахте вполне реально, поэтому проблема в эта в добывающей — да и не только — отрасли по-прежнему актуальна.

«Технологии для предотвращения угрозы взрыва угольной пыли разработали некоторое время назад, но этот вопрос всё ещё актуален, и работа по улучшению методик продолжается», — подтвердил Ришард Кжиновский.

И самое простое решение — это сделать пыль нелетучей, для чего и использую системы орошения. Действительно, наши эксперты отмечают, что орошение — наиболее простой, легко осуществимый и в то же время эффективный метод борьбы с пылью.

Что касается упомянутых пылевых отложений в шахте ММК, обнаруженных Ростехнадзором, то специалисты ведомства говорят, что образовались они, по всей вероятности, как раз из-за эксплуатации проходческого комбайна с неисправной системой взрывозащитного орошения.

Но это пример из истории новой, безобидный. А вот взрыв метана и угольной пыли на шахте «Пионерка» в Кузбассе унёс жизни 35 человек. Дело было в 1984-м, сейчас эта шахта не функционирует. Тогда же собралось всё сразу: произошло закорачивание воздушной струи, не было орошения на комбайнах, не было и работ по уборке и связыванию отложившейся угольной пыли. Концентрация метана возросла, а работы по проходке выработок всё шли. В результате искра в кабеле — и взрыв.

Сегодня многие разработчики предлагают решения для орошения «проблемных» участков.

«Системы пылеподавления водяного орошения присутствуют в зоне горной выработки, погрузки, выемки, перегрузки угля, в секциях механизированной креплений, в системах секционного орошения и водяных завес.

Борьба с пылеобразованием и фракционным искрением осуществляется по всей цепочке технологического процесса шахты», — говорит Юрий Тимченко.

Как пример — российская разработка компании «Ильма» для орошения пересыпов конвейерных лент в условиях шахты — процесс организован классически, с помощью форсунок. Одним из первых заказчиков стала компания «Воркутауголь», которая закупила 10 комплектов. Сегодня системы работают и на шахтах других российских предприятий.

«Выбор подходящего оборудования для орошения угля и пород во время добычи, безусловно, является одним из ряда методов, используемых для борьбы с угольной пылью в месте её происхождения. Использование оросителей в режущих ножах, на режущих штангах, в механизированных секциях корпуса значительно снижает запылённость на рабочем месте, лишает угольную пыль летучести и повышает комфорт работы, но это имеет лишь временный эффект», — рассказывает Ришард Кжиновский.

Ну и ещё один момент. Именно потому, что система орошения должна работать постоянно, возникает другая проблема: в шахте скапливается вода. В воде технической добавляются грунтовые воды, поэтому в некоторых участках выработки возникают настоящие ручьи и реки. Это не только неудобно и некомфортно: повышается влажность воздуха, которым по 8 часов в день дышат находящиеся под землёй люди.

Юрий Тимченко,
генеральный директор ООО "Авега"
Юрий Тимченко,
генеральный директор ООО «Авега»

«Для борьбы с пылью используются разнообразные способы и оборудование — от сложных стационарных вытяжных вентиляционных систем, сепараторов-циклонов и электростатических пылеуловителей до дождевальных установок, гидромониторов и туманообразующих пушек, распыляющих воду, химические вещества и пену.

Я бы сказал, что сегодня в наших шахтах этому важнейшему вопросу уделяется недостаточно внимания, методы и технологии нуждаются в совершенствовании. Я оцениваю современную ситуацию только как удовлетворительную».

Белая шахта

«Наиболее эффективным методом уменьшения пылеобразования считается искусственное увеличение зольности, то есть осланцевание выработок горной породы», — говорит Юрий Тимченко.

Эту технологию давно и успешно применяют в шахтах, хотя пути для её совершенствования по-прежнему открыты — в частности, это механизация процесса. Такую эволюцию пережили, например, шахты уже упоминавшейся компании «Воркутауголь».

"Воркутауголь"
Фото: vorkutaugol.ru

Если раньше осланцовку здесь проводили вручную, то сегодня работают механические осланцеватели — стационарные, передвижные, переносные, они дают возможность осланцовки любых горных выработок. Вручную один горнорабочий обрабатывал в среднем 250 м выработки за смену.

Тут дело не только в производительности труда, но и в том, что большая часть инертной пыли оседала на почве — а ведь принципиально обработать и стены выработки. Механизированные осланцеватели эту задачу решили, и теперь за смену рабочий может пройти около километра шахты.

«Первое преимущество этой системы — это, конечно же, снижение ручного труда. Второе – это снижение ресурсов по привлечению работников к выполнению данного вида работ. Ну третье, то, к чему мы стремились и то, чего, я считаю, мы добились, это как раз эффективная и качественное осланцевание горных выработок», — отметил директор по охране труда, промышленной безопасности производственному контролю и экологии «Воркутауголь» Степан Дикий.

СУЭК также развивается в этом направлении.

«На предприятиях компании используется более 350 механизированных осланцевателей, треть из которых изготовлена на собственных ремонтно-механических заводах компании», — сообщает пресс-служба компании. Речь, в частности, идёт о машиностроительном предприятии «Сиб-Дамель», входящем в состав СУЭК.

Здесь и же шахта «Распадская»: осланцевание здесь — один из важнейших способов поддержания безопасной рудничной атмосферы. Раньше здесь также осланцовка шла в ручном режиме, теперь этот процесс автоматизировали. Надо отметить, что на предприятиях «Распадской угольной компании» вообще очень большое внимание уделяют промбезопасности — что называется, дуют и на воду.

Сегодня специалисты отрасли не сомневаются в эффективности осланцевания как технологии борьбы с рудничной пылью. Вопрос уже в организации этого процесса и его контроле. Так, одна из разработок «Горный ЦОТ» — это прибор для оценки качества осланцевания горных выработок.

Принцип его действия основан на измерении объёма углекислого газа, выделившегося из колбы, в которой размещены реактив и пробоотборник с пробой смеси инертной и угольной пыли.

С помощью встроенного процессора объём выделившегося газа пересчитывается в процентное содержание инертной пыли в пробе, которое отображается на цифровом табло прибора.

Удалить пыль

Вообще же специалисты обычно говорят о комплексе мер. Так, Ришард Кжиновский советует дополнять орошение системами для удаления пыли. Эту технологию он называет относительно новой.

«В связи с интенсификацией работ, увеличением глубины эксплуатации и угрозой стихийных бедствий, необходима эффективная защита от пыли. Важно умело использовать доступные решения и комбинировать методы.

Использование орошения, соответствующий выбор оборудования для удаления пыли и попадание большего количества воздуха в забой способствуют уменьшению снижения пыли, а самое главное снижение уровня содержание метана.

Наиболее эффективным способом борьбы с угрозой взрыва угольной пыли является использование комбинированной вентиляции, в которой для удаления пыли используют устройство для всасывания и удаления пыли.

Принцип его действия основан на перетекании запыленного воздуха через узел насадок, где он встречает водяную завесу, создаваемую вихревым диском узла ротора. Вода, собранная из водяного бака, подаётся на диск ротора с помощью насоса. Затем вода с пылью поступает в резервуар, откуда она снова подаётся насосом в пылеуловитель.

Воздух, очищенный от пыли, последовательно проходит через каплеотделитель, использование которого приводит к тому, что из устройства вытекает «сухой воздух», полностью свободный от капель воды», — рассказывает Ришард Кжиновский.

В Европе, говорит наш собеседник, пылеуловители сейчас активно применяют. При этом он подчёркивает, что эффективность подобного решения во многом определяется правильностью его подбора. К тому же, пылеулавливающие устройства постоянно модифицируют, внедряют все новые и новые решения, повышающие эффективность их работы.

Отдельная тема — взрыволокализующие заслоны. Эти решения имеют прямое отношение к проблемам пыли, однако это уже следующая ступень: с их помощью стараются не предотвратить взрыв, а уменьшить его разрушительное действие. В нашей стране, а также в странах СНГ для этого используют пассивные водяные или сланцевые заслоны.

«Барьеры должны быть на входе и выходе каждой вентиляционной зоны, а также в зонах, где может взорваться угольная пыль. Правильно построенные заслоны — это те, которые имеют достаточное количество воды или инертной пыли в отдельных камерах и предназначены для предотвращения распространения взрыва», — объясняет топ-менеджер «EKO-WIN».

«Для защиты конвейерных и пластовых тупиковых выработок сланцевые или водяные заслоны устанавливают на всем протяжении выработок на расстоянии друг от друга не более 300 м для сланцевых 250 м для изоляции пожарных участков заслоны ставятся во всех примыкающих к ним выработках.

Также осланцеватели присоединяют к шахтным локомотивам. Тем самым производится равномерный выброс инертной пыли»,  — дополняет коммерческий директор ООО «АВЕГА» Андрей Сохин.

Сегодня среди специалистов нет единства относительно эффективности такой технологии. Борис Синюков, горный техник, горный инженер с многолетним стажем, чьи смелые и откровенные комментарии относительно аварии на шахте «Ульяновская» в своё время разлетелись по интернету, с присущей ему конкретикой называет взрыволокализующие заслоны совершенно бесполезными. По его словам, такое решение могло бы работать разве что в вечной мерзлоте Воркуты или в пустыне Сахара.

«В остальных шахтах всегда осенняя русская грязь и вечно капает и даже льется вода с потолка. А сланец — весьма гигроскопичен, поэтому сланцевая пыль в три дня превращается в кусок грязи.

Уголь же гидрофобен, поэтому всегда лучше готов взлететь пылинками. Так что ученые мужи заменили сланцевые заслоны (широкие доски) корытами с водой, столь же бесполезные, ибо воду в корытах надо взрывать, чтоб она тонко распылилась и поглощала энергию взрывного горения в себя, а не выливать её бесполезно, как из ведра, на пол», — пишет Борис Синюков.


Текст: Кира Истратова, оригинальное название статьи в журнале «Пыль легка на подъем»

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.

Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №3, 2020

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.