СПЕЦПРОЕКТ

Mining World Russia 2020

ПЕРЕЙТИ

Сверхбезопасность на рынке кабельной продукции

Выброс метана в шахте — мина замедленного действия, которая срабатывает от любой искры. Потому и расследование техногенных катастроф под землей, как правило, сводится к поиску ответов на два вопроса: по какой причине образовался газ и что послужило источником возгорания. Часто горение провоцирует один из самых взрывонезащищённых элементов шахтного электрооборудования — силовой гибкий кабель. Для него характерны такие повреждения, как передавливание или смятие при обрушении пород или при наезде техникой. Для того, чтобы сократить риски взрывов из-за неисправности кабельной продукции, два года назад Ростехнадзор ввёл новые требования к её производству. Теперь кабели должны автоматически отключаться при малейшем повреждении оболочки. Поможет ли введённая мера обезопасить труд шахтёров, и какие сложности ужесточённые правила вызывают у кабельщиков?

кабель
Фото: ugmk.org

Необходимость опережающего отключения

В феврале 2016 года из-за серии взрывов на шахте «Северная» в Воркуте погибли 36 человек, 17 получили травмы. Это самая крупная авария в горнодобывающей промышленности России с 2010 года. Трагедия заставила пересмотреть вопросы безопасности подземных работ, коснулось это и использования кабельных конструкций под землёй, так как недостаточно защищённый кабель наряду с другими версиями рассматривался в качестве источника воспламенения метана в этой аварии. В итоге приказом Ростехнадзора от 31 октября 2016 года № 450 (введён в действие с 31 мая 2017 года) был изменён первый абзац пункта 417 «Правил безопасности в угольных шахтах». Новая формулировка звучит следующим образом: «присоединение передвижных машин и механизмов в очистных или подготовительных забоях, а также на участках горных выработок, отнесённых к опасным по слоевым скоплениям метана, выполняют гибкими кабелями, конструкция которых обеспечивает при повреждении наружной оболочки кабеля (передавливание, смятие) отключение (снятие напряжения) с кабеля до повреждения изоляции основных жил и возникновения короткого замыкания».
Другими словами, в случае, если на кабель наедет техника или обвалится порода, то до того, как повреждение дойдёт до основных токопроводящих жил, сработает преждевременная защита, которая предотвратит фазное замыкание и появление искры. Особенности структуры старых кабельных изделий не позволяли добиться такого высокого уровня безопасности. Защита на них также отключала напряжение, но короткие замыкания иногда все равно происходили. Всё потому, что повреждение происходит очень быстро, а существующие защитные системы не всегда успевали сработать.

Новые разработки

Лидеры рынка достаточно быстро нашли техническое решение для новой конструкции шахтных кабелей, чем удовлетворили требования Ростехнадзора.
Порядка 10 вариантов опытных образцов кабеля изготовили учёные томского научного кабельного института. (ПАО «НИКИ» г. Томск, входит в «Холдинг Кабельный Альянс»). Проверку опережающего отключения осуществляли на специальном стенде, имитируя условия эксплуатации кабельной продукции. Каждый образец испытывали под напряжением с одновременным воздействием внешней нагрузки. За испытаниями следили специалисты ВостНИИ, а также производители автоматического оборудования. В результате обновлённая продукция получила сертификат.
«На сегодняшний день одним из самых востребованных кабелей в шахтах является Кабель Гибкий Экранированный Шахтный(КГЭШ). В связи с появлением новых требований правил безопасности от Ростехнадзора техническая служба «Холдинга Кабельный Альянс» ведёт работу по модернизации конструкции кабеля КГЭШ и имеет несколько вариантов его исполнения. Все они объединены брендом HoldMine», — рассказал начальник бюро по продвижению КПП для горнорудной промышленности «Холдинга Кабельный Альянс» Константин Харитонов.
По словам специалиста, основная задача холдинга не только обеспечить надёжность кабельных линий, но также повысить их срок службы с учётом новых требований.
«Совместно со специалистами ПАО «НИКИ г. Томск» наши технологи ведут активную работу по разработке новых кабельных изделий в рамках программы импортозамещения. Одновременно с этим они работают над увеличением срока службы кабеля. Для этого мы пробуем применять новые изоляционные материалы, совершенствуем защитную броню, используем новую обмотку и т. д.» — добавил Константин Харитонов.

шахта
Фото: ugmk.org

Свои разработки в рамках программы «Импортозамещение» представил «Томский кабельный завод». Горнодобывающим компаниям предприятие предлагает гибкий силовой кабель ТОФЛЕКС КГШРЭКП. Разработка конструкции также прошла типовые испытания и соответствует требованиям Ростехнадзора. Специалисты «Томсккабеля» применяют современные материалы для наложения полупроводящих экранов основных токопроводящих жил, в конструкцию кабеля между изолированными токопроводящими жилами включаются внутренние и наружные заполнения, обладающие полупроводящими свойствами.
«Наружная защитная оболочка обеспечивает большую защиту кабелю и сохраняет все внутренние элементы. Наш кабель при диаметре в 62 миллиметра может ужаться до 25 миллиметров остаточной высоты и сохранить работоспособность. У импортного кабеля уже при продавливании на 5-7 миллиметров срабатывает защита. С одной стороны, это может быть хорошо, небольшое воздействие пошло — сработала защита, но с другой стороны, защита сработает, и шахтёры не найдут повреждение. Кабель вроде целый остался, а получается, что уже неработоспособен», — отметил заместитель генерального директора по развитию ООО «Томский кабельный завод» Александр Стариков.

Сложности исполнения требований

Пока требование, изложенное в 417 пункте ПБ, распространяется лишь на вновь вводимые в шахтах кабельные линии. Однако, начиная с этого года, вопрос будет регулироваться жёстче. Объекты, откладывающие введение кабелей нового образца могут не допускаться к эксплуатации. К слову, усовершенствованные изделия стали несколько дороже. Диаметр кабелей из-за введения дополнительной защиты увеличился, возрос расход материалов, что и повлияло на цену.
Однако, чтобы продукция соответствовала новым требованиям, говорят в «Томсккабеле», им не пришлось в глобальном смысле менять имеющуюся конструкцию, но трудности с исполнением 417 пункта существуют, у всех кабельщиков они сводятся к одному и тому же.

«Наш кабель изначально практически был к этому готов, только такого требования не было. Мы произвели небольшие доработки своего кабельного изделия для того, чтобы оно полностью обеспечивало выполнение требований Ростехнадзора, но сложность была в создании методики по оценке стойкости на раздавливание, в описании и подготовке испытательного оборудования. Дело в том, что методику мы свою написали, другие производители свою, а по-хорошему должна появиться общая методика, которая распространяется на всю Россию. То есть нам сказали делать, а как делать, никто не подумал. Поэтому все кабельщики, кто во что горазд, начинают всё это дело сами придумывать. Мы, конечно, постарались свою методику разработать не просто на пустом месте, а опираясь на ГОСТЫ, которые имеются для шахтных кабелей. Но вот такую методику нужно разрабатывать одинаковую для всех» — описал проблему Александр Стариков.

К слову, перед учёными уже поставлена задача стандартизировать испытания на безопасность для шахтной кабельной продукции. Большую работу в этом направлении сегодня проводит АО «Научный центр ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности в горной отрасли».
По мнению заведующего лаборатории АО «НЦ ВостНИИ» Михаила Гришина, предпринятые за последнее время попытки воплотить такое жёсткое требование к эксплуатации кабелей, к успеху не привели.

«Во-первых, необходимость введения в оболочку гибкого кабеля изолированной оплётки делает его более жёстким, а, например, для самоходных вагонов такой кабель применить будет невозможно. Во-вторых, требуется создание «особой» защиты, которая должна срабатывать раньше проверенных средств контроля изоляции. Кроме того, значительные трудности возникают при подключении такого кабеля и его ремонте. В итоге шахты вынуждены разрабатывать дополнительные мероприятия.
Вместе с тем, считаем, что основной целью защиты гибкого кабеля в случае недопустимого механического воздействия (раздавливание, смятие) является опережающее снятие напряжения до возникновения опасного искрения. Поэтому безопасность гибкого шахтного кабеля может быть обеспечена не только выполнением п. 417, но и другими методами, например, за счёт эффективного экранирования силовых жил, обеспечивающего отключение при возникновении тока в повреждённой изоляции только внутри кабеля без открытого искрения. Это позволит применять более простые и надёжные кабели при существующих блоках защиты и типовых коммутационных аппаратах», – высказал свою точку зрения Михаил Гришин.

АО «НЦ ВостНИИ» предлагает следующий путь решения проблемы использования шахтного гибкого кабеля:
1) Внести в нормативный правовой документ (правила безопасности или технический регламент) следующее общее требование к безопасности применения гибкого кабеля:
«Гибкие кабели для присоединения передвижных машин и механизмов в подземных выработках шахт должны быть разработаны и изготовлены таким образом, чтобы в случае повреждения обеспечивалось защитное отключение (снятие напряжения) с кабеля и предотвращение риска воспламенения рудничного газа и пыли».
2) Конкретное подтверждение соответствия кабеля вместе с защитной аппаратурой данному требованию должно быть прописано только в стандартах.

Ремонт кабельной продукции

ведущий инженер
Константин Юров, ведущий инженер ЗАО «3М Россия»

Изменения первого абзаца пункта 417 «Правил безопасности в угольных шахтах» внесли коррективы не только в работу тех, кто производит кабельные изделия, но и тех, кто занимается их ремонтом. Таким образом, требования возросли не только к качеству самого кабеля, но и к ремонтным материалам. Именно поэтому предприятиям, осуществляющим починку кабельной продукции, пришлось адаптировать свои технологии под новые типы товаров.
Специалисты ЗАО «3М Россия» успешно перестроились на новые условия работы и продолжают внедрять свои ремонтные технологии. Они тесно сотрудничают с производителями кабеля, чтобы система ремонта была адаптирована под рынок. Подробнее о ремонте кабельной продукции мы побеседовали с ведущим инженером ЗАО «3М Россия» Константином Юровым.

— Константин Михайлович, в связи с ужесточением требований к безопасности на угольных шахтах по-прежнему ли Ростехнадзор допускает ремонт шахтного кабеля?
— Да, ремонт шахтного кабеля допускается в соответствии с требованиями Федеральных Норм и Правил «Правила безопасности в угольных шахтах» и «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твёрдых полезных ископаемых», а также в соответствии с руководящими документами и инструкциями по эксплуатации электроустановок и кабельных линий в горнодобывающий промышленности.

— Как часто и по какой причине кабели выходят из строя?
— Выход из строя кабеля — событие непрогнозируемое. Здесь статистика на разных предприятиях разная. Всё зависит от качества организации работ, от модели самого кабеля, который используется, от условий его защиты. Есть ситуации, когда кабели работают длительное время без всяких эксцессов, есть ситуации обратные, когда отказы кабельной линии случаются часто. Всё от случая к случаю. Но конечно, поломки существуют, иначе мы бы не предлагали свои технологии на рынке. А поскольку они востребованы, это говорит о том, что кабель нередко нужно ремонтировать. Основной причиной отказа шахтного кабеля является внешнее механическое воздействие, приводящее к нарушению целостности его конструкции. Ремонтировать его нужно материалами, которые фактически воссоздадут кабель в том виде, в котором он изначально существовал.

— В чём заключается технология ремонта кабеля?
— Мы предлагаем проводить ремонт шахтного кабеля при помощи полимерных, пастных и ленточных материалов: самослипающихся лент, заливных двухкомпонентных компаундов и трубок холодной усадки. Эти технологии позволяют осуществлять восстановление всей архитектуры шахтного кабеля без применения источников постороннего нагрева или огня, что особенно актуально для шахт, опасных по пыли и газу. При этом ремонт можно проводить непосредственно на месте повреждения, без перемещения повреждённого кабеля в ремонтную зону в шахте или на поверхности.

— Какие повреждения кабеля не подлежат восстановлению?
— В принципе, при помощи технологий нашей компании можно восстановить любой тип повреждения шахтного кабеля. А вот необходимость такого ремонта определяется диагностическим состоянием самой поврежденной кабельной линии. Если на момент выхода из строя она уже имеет множественные восстановленные повреждения (к примеру, четыре счалки на 100 метров погонной длины), то целесообразнее будет отказаться от дальнейшего ремонта и заменить такой кабель на новый.

— Есть ли риск повторного разрыва на восстановленных участках кабеля?
— Конечно, подобного рода риск всегда имеется. В то же время, за более чем 10-летний опыт применения наших ремонтных технологий на горнодобывающих предприятиях повторные отказы случаются крайне редко и укладываются в общую статистику повреждений шахтного кабеля.

— Как долго длятся восстановительные работы?
— В зависимости от типа повреждения и выбранной технологии ремонта, восстановительные работы могут длиться от 5-10 минут до 3-4 часов. Однако в любом случае, все они проходят быстрее, чем работы, подразумевающие перемещение кабеля и использование дополнительного нагревательного оборудования.

Текст: Ангелина Селина

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

Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №2, 2018

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.