МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР

Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом

(НИИОГР)

ВРЕМЕННОЕ РУКОВОДСТВО ПО ПРОФИЛАКТИКЕ И ТУШЕННЮ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ НА РАЗРЕЗАХ

ЧЕЛЯБИНСК, 1982

МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР

Научно-исследовательский и проекгно-конструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым

способом

(НИИОГР)

Согласовано Заместитель начальника Производственно технологического управления по открытому способу добычи А. П. Гриднев 10 февраля 19Э2 г.

Заместитель начальника Управления техники безопасности и промсанитарии Л. Н. Карагодин 5 февраля 1982 *г.

Заместитель начальника Всесоюзного управления военизированных горноспасательных частей Н. В. Орлов 20 февраля 1982 г.

ВРЕМЕННОЕ РУКОВОДСТВО ПО ПРОФИЛАКТИКЕ И ТУШЕНИЮ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ НА РАЗРЕЗАХ

ЧЕЛЯБИНСК, 1982

Таблица 4 Коэффициент пожароопасности Кг исследуемых разрезов

Суммарная площадь 2$. тыс. м* Разрез фактическая табличная К* Харанорский 100.0 50—150 1,0 Азейский 95,0 50-150 1,0 Коркинский 230.0 150—300 1,25 Черногорский 160,0 150—300 1,25 Им. 50-летия Октября 920.0 600-1000 1,75 Центральный 1150,0 более 1000 2.0

2.3.4. По суммарному числовому значению объективных пожароопасных факторов 2Ф₀ с учетом коэффициентов пожароопасности К, и Кг исследуемые разрезы по степени пожаро опасности распределились следующим образом (табл. 5).

Таблица 5

Определение степени пожароопасности исследуемых разрезов

Разрез

Харанорскнй 185 1.0 1,0 185 VI Азийский 130 0.69 1.0 90 IV Коркинский 210 0.41 1,25 108 V Черногорский 160 0,37 1,25 74 III Им. 50-летия Октября 230 0,25 1,75 101 V Центральный 175 0.21 2.0 73 III

2.4. Фактическая пожароопасность разрезов с учетом факторов, связанных с производственной деятельностью (необъективные факторы), возрастет на величину 2Ф_и.о (Приложение II). Однако оценка пожароопасности разреза по суммар* ному действию объективных и необъективных факторов недо-

пустима. Это затрудняет объективную количественную оценку их на различных разрезах, а сам факт признания их в качестве пожароопасных факторов узаконивал бы нарушения при выполнении отдельных технологических процессов.

3. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ БОРЬБЫ С ЭНДОГЕННЫМИ ПОЖАРАМИ

3.1.    В проектах строящихся или реконструируемых разрезов, разрабатывающих угли, склонные к самовозгоранию, должен быть предусмотрен специальный раздел, включающий комплекс мер по профилактике и тушению эндогенных пожаров с учетом горно-геологических особенностей, технологии выемки угля и климатических условий района месторождения, а на действующих разрезах должны выполняться мероприятия по рекомендациям научно-исследовательских институтов, утвержденным производственными объединениями (ПО) или Минуглепромом СССР.

3.2.    Комплекс мер должен предусматривать:

—    мероприятия по своевременному обнаружению очагов самонагревания и самовозгорания;

—    порядок отработки бортов разреза, исключающий оползневые явления и обеспечивающий полноту выемки угля и качественную зачистку элементов уступов;

—    сроки обновления угольных и смешанных уступов (особенно в районах геологических нарушений или на оползневых участках);

—    сроки и порядок удаления породно-угольных скоплений за пределы разреза;

—    периодичность и способы профилактической обработки антипирогенами объектов повышенной пожароопасности или изоляции их инертными породами;

—    мероприятия по использованию средств и способов тушения эндогенных пожаров;

—    оборудование и материалы для профилактики и тушения эндогенных пожаров;

—    индивидуальные средства защиты при работе в зоне выделения продуктов горения и повышенной температуры;

—    технику безопасности при профилактике й тушении эндогенных пожаров;

—    организацию противопожарной службы.

3.3.    Сроки проведения профилактических мероприятий должны согласовываться с продолжительностью инкубационного

периода самонагревания угля на потенциально пожароопасных участках (Приложение III).

3.4.    Выбор способов и средств профилактики и тушения эндогенных пожаров на разрезах в зависимости от степени пожароопасности производится в соответствии с «Обязательным перечнем мероприятий...», приведенным в Приложении IV, и рекомендациями настоящего «Руководства».

3.5.    На каждом разрезе (кроме разрезов I категории) должен быть составлен план профилактики и тушения пожаров. Разработка плана должна осуществляться в соответствии с требованиями пп. 3.3, 3.4 настоящего «Руководства». Он составляется начальником участка вентиляции и профилактических работ по технике безопасности (ВПТБ) или главным технологом разреза и утверждается директором или главным инженером.

3.6.    План профилактики и тушения пожаров разреза должен включать:

—    план горных работ (ситуационный план) с нанесенными потенциально пожароопасными участками (объектами);

—    перечень способов и средств профилактики и тушения пожаров и параметров их применения с учетом горно-геологических и горно-технических условий и метеорологических факторов;

—    перечень мероприятий по профилактике и тушению эндогенных пожаров;

—    список ответственных лиц с распределением обязанностей;

—    перечень работ с обязательным применением средств индивидуальной защиты и мероприятия по технике безопасности;

—    организацию контроля за противопожарным состоянием разреза.

Структура плана профилактики и тушения пожаров на разрезе приведена в Приложении V.

3.7.    При изменении горно-геологических и производственных условий разреза план профилактики и тушения пожаров должен корректироваться.

3.8.    На планах горных работ (ситуационных планах) должны быть нанесены пункты заправки машин или гидропоездов водой. В качестве таких пунктов рекомендуется использовать также скважины или водосборники внутри разреза, оборудованные насосными установками (пункты заправки, приближенные к месту профилактических работ).

3.9.    На добычных участках разрезов V и VI категорий по-жароопасности через каждые 200 м должны быть проложены (исходя из конкретных условий технологии выемки угля) трубопроводы из быстроразъемных легких труб, снабженные пожарными отводами с соединительными гайками и вентилями, которые должны быть нанесены на план горных работ.

3.10.    Планы профилактики и тушения пожаров на разрезе должны находиться (в одном экземпляре):

—    на всех добычных и смешанных участках;

—    на погрузочном комплексе;

—    на транспортноем участке;

—    на участке ВПТБ (у главного технолога разреза);

—    у директора (главного инженера разреза);

—    у диспетчера (начальника смены).

3.11.    С планами профилактики и тушения пожаров на разрезе должны быть ознакомлены все рабочие и ИТР названных участков, что фиксируется в книге учета работы по технике безопасности (Приложение VI).

3.12.    Ответственность за выполнение плана по профилактике и тушению пожаров на разрезе и оперативное руководство работами по ликвидации пожаров возлагаются на главного инженера разреза.

3.13.    Мероприятия по профилактике и тушению пожаров осуществляются участками ВПТБ и соответствующими производственными участками, перечисленными в плане.

3.14.    Контроль за качеством выполнения технических мероприятий возлагается на участок ВПТБ.

3.15.    Мероприятия по профилактике и тушению эндогенных пожаров могут корректироваться с учетом последних достижений науки и техники и передового опыта предприятий отрасли.

3.16.    Основными направлениями совершенствования способов борьбы с эндогенными пожарами на разрезах являются:

—    совершенствование известных (термометрического и газоаналитического), разработка и внедрение новых способов прогнозирования эндогенных пожаров, распознавания их на ранних стадиях развития путем дистанционного контроля за температурой и тепловой энергией излучения; развитие аппаратуры электрохимической, радиационной и радиолокационной индикации, инфракрасного видения и инфракрасной аэросъемки;

—    совершенствование и разработка новой пожаробезопасной технологии ведения горных работ, устраняющей условия

13

возникновения эндогенных пожаров (наиболее полная выемка угля, своевременное обновление угольных обнажений, качественная зачистка элементов уступов и т.д.);

—    разработка более эффективных химических профилактических, пламягасящих, огнестойких веществ и составов и способов их реализации. Заслуживает внимания использований для этих целей отходов различных производств (преимущественно нефтеперерабатывающей, химической и целлюлозно-бумажной промышленности);

—    разработка принципиально новых способов профилактики эндогенных пожаров (электрохимическими методами и т.д.);

—    комплексное решение проблемы: сочетание надежных методов прогнозирования эндогенных пожаров и пожаробезопасных технологических схем выемки угля с применением эффективных средств и способов профилактики и тушения эндогенных пожаров.

4. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ

4.1.    На каждом разрезе, разрабатывающем угли, склонные к самовозгоранию, должны осуществляться мероприятия по своевременному обнаружению очагов самонагревания угля.

4.2.    Основными признаками, свидетельствующими об интенсивном протекании окислительно-восстановительных процессов с выделением тепла, могут быть следующие: отпотевание поверхности потенциально пожароопасных участков, выделение пара, дыма (в зимнее время — образование «куржа-ка»).

4.3.    Для обнаружения очагов самонагревания рекомендуются визуальный, термометрический, электрометрический и газоаналитический способы.

4.4.    Визуальный способ обнаружения очагов самонагревания в качестве основного может использоваться только на разрезах I и II категорий пожароопасности.

4.5.    В качестве основного способа обнаружения очагов самонагревания и контроля за интенсивностью их развития на всех других разрезах рекомендуется измерение температуры с помощью термодатчиков ММТ и термопар типа ТХА и ТХК (Приложение VII). С помощью термодатчиков, устанавливаемых в массив (скопление) на глубину 0,8ч-1,2 м, измеряется температура начальной стадии самонагревания (до 100° С —

на участках с легким парением). Более высокую температуру следует замерять термопарами.

4.6.    Качественную оценку степени пожароопасности конкретного объекта дает экспресс-метод, основанный на измерении тепловой энергии излучения с помощью индикатора инфракрасных лучей типа «квант», шкала которого отградуирована в градусах (Приложение VIII). Этот метод может быть применен для установления очагов самонагревания (не видимых визуально) и границ зоны их распространения после выпуска опытной партии прибора).

4.7.    Для контроля за температурой на потенциально пожароопасных объектах, оставляемых на длительную консервацию (нерабочий борт), можно использовать способ, основанный на измерении электрических сопротивлений отдельных участков угольного массива (А. с. № 362929). По скорости изменения электрического сопротивления, измеряемого мегомет-ром, на участке между соседними датчиками, установленными в шпурах, пробуренных на расстоянии 50—100 м друг от друга, можно судить о характере процесса самонагревания.

4.8.    Для нахождения центра очага самонагревания и его зоны может быть применен электрометрический метод оперативного прогноза, основанный на измерении потенциалов естественного электрического поля (ЕЭП) на поверхности угольного массива (А. с. № 779585). Увеличению потенциала ЕЭП соответствует рост температуры внутри угольного массива. По изменению потенциала ЕЭП можно судить о динамике процесса самонагревания.

4.9.    В качестве дополнительного способа обнаружения очагов самонагревания рекомендуется применять газоаналитический, основанный на измерении содержания угарного газа (СО) на пожароопасных участках с помощью газоопредели-теля ГХ-4, снабженного комплектом индикаторных трубок на СО (Приложение IX).

4.10.    Места установки датчиков и периодичность замера температуры, сопротивления, потенциалов ЕЭП, концентрации СО и время наблюдений за внешними признаками самонагревания угля устанавливаются ежеквартально главным инженером разреза и начальником участка ВПТБ с учетом инкубационного периода самонагревания для конкретного объекта. Результаты визуальных и инструментальных наблюдений заносятся в журнал контроля за пожароопасными объектами (Приложение X).

15

УДК 622.822.22

ВРЕМЕННОЕ РУКОВОДСТВО ПО ПРОФИЛАКТИКЕ И ТУШЕНИЮ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ НА РАЗРЕЗАХ.

Челябинск, НИИОГР, 1982, с. 92.

(Министерство угольной промышленности СССР,

Научно-исследовательский и проектно конструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом).— 750—1000 экз., коп.

В руководстве предлагается классификация разрезов по степени пожароопасности; намечаются пути совершенствования способов борьбы с эндогенными пожарами на разрезах; рекомендуются общие мероприятия по снижению эндогенной пожароопасности, способы и средству борьбы с эндогенными пожарами в целиках, породно-угольных скоплениях, складах угля и породных отвалах. Приводятся принципиальные технологические схемы профилактики и тушения эндогенных пожаров, технические характеристики оборудования, предназначенного для механизации профилактических работ, и мероприятия п&технике безопасности при тушении пожаров.

Редактор Л. Н. Важенина.

Корректор И. А. Кузьмина.

Набор А. И. Храмцовой.

Оформление И. С. Колотыгиной.

Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт

по добыче полезных ископаемых открытым способом (НИИОГР), 1982.

ВВЕДЕНИЕ

Разработка углей, склонных к самовозгоранию, выдвигает на первый план проблему обеспечения их безопасной выемки как подземным, так и открытым способами. Эндогенные пожары, возникающие на разрезах, несмотря на меньшую, чем на шахтах, опасность для работающих, наносят большой материальный ущерб, ухудшают санитарно-гигиенические условия труда рабочих и загрязняют окружающую среду, вследствие выделения в атмосферу огромных количеств токсичных продуктов окисления и горения. Особой пожароопасностью среди метаморфического ряда углей обладают бурые угли высокой влажности и с большим содержанием фюзенового материала (харанорское месторождение).

На пожароопасность разрезов, помимо склонности углей к самовозгоранию, существенное влияние оказывают климатические условия района месторождения (разрезы «Харанор-ский» ПО «Востсибуголь», «Ангренский» ПО «Средазуголь» и др.), горно-геологические и технологические факторы. Последние две группы факторов чаще проявляются при разработке сложноструктурных месторождений и глубоких разрезов (разрезы им. 50-летия Октября ПО «Кемеровоуголь», «Коркинский» ПО «Челябинскуголь» и др.).

Существующие на разрезах способы борьбы с эндогенными пожарами либо трудоемки, либо малоэффективны и, как правило, не исключают потерь полезного ископаемого и возможности рецидивов.

Требования выполнения профилактических мероприятий на разрезах, разрабатывающих угли, склонные к самовозгоранию, отражены в § 23 «Единых правил безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом (ЕПБ)». Однако уже на данном этапе развития добычи угля открытым способом назрела острая необходимость

3

в разработке нормативного документа, предусматривающего комплекс технических мероприятий по профилактике и тушению эндогенных пожаров на разрезах, и включении основных его положений специальным разделом в проекты разрезов.

Приемы борьбы с эндогенными пожарами, изложенные в настоящем «Временном руководстве...», сводятся либо к организационным мероприятиям (своевременная отгрузка угля и углистых пород, качественное обновление угольных обнажений и т. д.), которые весьма эффективны на начальных стадиях развития эндогенных пожаров, либо к применению специальных средств и способов предупреждения и ликвидации очагов самовозгорания (своевременное обнаружение очагов самонагревания, применение антипирогенов и инертных пород и т.д.).

«Временное руководство» является дополнением к существующим документам (ЕПБ, ПТЭ и др.).

«Временное руководство по профилактике и тушению эндогенных пожаров на разрезах» является результатом совместных научно-исследовательских работ институтов НИИОГР и МХТИ им. Д. И. Менделеева в 1967—80 гг., обобщения опыта борьбы с пожарами на разрезах отрасли и предназначено для использования работниками разрезов, производственных объединений и проектных организаций при проектировании и эксплуатации разрезов.

«Руководство» составили кандидаты техн. наук Тынтероз И. А., Бурков П. А., инженеры Пчелкин Ю. В., Чиркин А. .И. (НИИОГР), проф., доктор хим. наук Камнева А. И., канд. хим. наук Александров И. В. (МХТИ им. Д. И. Менделеева).

В разработке «Руководства» принимали участие канд. техн. наук Гриднев А. П., ннж. Устинов С. И. (Минуглепром СССР), инж. Сазонов В. Ф., канд. техн. наук Синеглазое В. А. (ПО «Челябинскуголь»), канд. техн. наук Демидов Ю. В., инж. Бе-сарабов Ю. И. (ПО «Красноярскуголь»), инж. Островский Г. К., Бородин Б. А. (ПО «Востсибуголь»).

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1.    Положения настоящего «Временного руководства по профилактике и тушению эндогенных пожаров на разрезах» распространяются на разрезы, разрабатывающие угли, склонные к самовозгоранию.

1.2.    Проекты новых и реконструируемых разрезов, а также планы развития горных работ на действующих разрезах должны составляться с учетом склонности угля к самовозгоранию.

1.3.    Склонность угля к самовозгоранию устанавливается лабораторными испытаниями по методике ИГД им. А. А. Ско-чинского (U25, мл/гч) и МакНИИ («S»). Разрезы должны представлять в НИИОГР пробы для определения склонности угля к самовозгоранию, отбираемые согласно «Инструкции по набору проб угля...» (Приложение 1).

1.4.    При планировании противопожарных мероприятий в соответствии с требованиями настоящего «Руководства» необходимо различать следующие понятия:

1.4.1.    Склонность угля к самовозгоранию — это способность угля и углистых пород принимать участие в окислительно-восстановительных процессах под воздействием кислорода и других окислителей при температуре окружающей среды (воздуха, горных пород).

1.4.2.    Самонагревание угля — это процесс самопроизвольного повышения температуры угля и углистых пород в результате окислительно-восстановительных реакций; в конце этой стадии (инкубационного периода) их температура достигает критической, при которой окислительно-восстановительные процессы приобретают необратимый характер.

1.4.3.    Самовозгорание угля (эндогенный пожар) —это физике- и электрохимический процесс, приводящий к возгоранию

5

скоплений угля и углесодержащих пород вследствие того, что выделение тепла превышает теплоотдачу в окружающую сре-

ДУ-

1.4.4.    Эндогенная пожароопасность разреза — это совокупность природных свойств угля и углесодержащих пород, геологических и горнотехнических условий, а также климатических факторов, которая обуславливает потенциальную возможность возникновения эндогенных пожаров.

1.4.5.    Потенциально пожароопасные участки — это технологические объекты при добыче и хранении угля, которые характеризуются наиболее благоприятными условиями для протекания процессов самонагревания и самовозгорания:

—    кровля вскрытого пласта, нарушенная при взрывании пород вскрыши и некачественно зачищенная от разрыхленного угля;

—    верхняя бровка угольного уступа, неудовлетворительно зачищенная при-превышении высоты уступа над высотой черпания экскаватора;.

—    откос угольного уступа, некачественно зачищенный или на оползневых участках, в районе геологических нарушений и вскрытых открытыми работами подземных горных выработок;

—    целики угля на контакте с породами внутренних отвалов бестранспортной вскрыши;

—    угольные и смешанные уступы, оставляемые на длительную консервацию;

—    осыпи (породно-угольные скопления, прилегающие к откосу уступа), образующиеся за счет сбрасывания экскаватором части взорванного блока при послойной разработке пластов большой мощности без оставления транспортных берм между слоями, некачественной зачистки элементов уступа и выветривания породно-угольного массива иод воздействием атмосферных условий;

—    навалы (породно-угольные скопления конусной или плоской формы со степенью сосредоточенности В/А>2 м³/м² и вы сотой h>2 м), образующиеся в результате неполной выемки взорванных угольных и смешанных блоков, зачистки бульдозером почвы пласта (рабочего горизонта);

—    насыпи под железнодорожными путями и конвейерными линиями, путепроводы тоннельного типа и автотракторные съезды, сформированные из горной массы, содержащей горючий материал;

6

—    внутренние бульдозерные отвалы, сформированные на отвалах бестранспортной вскрыши, содержащие горючий материал от зачистки кровли угольного пласта и валовой выемки маломощных пластов;

—    внешние породные отвалы, в горной массе которых содержится большое количество горючих материалов (угля или углесодержащих пород);

—    штабели резервных складов угля и разубоженных углей, предназначенные для гидрообогащения.

2. КЛАССИФИКАЦИЯ РАЗРЕЗОВ ПО СТЕПЕНИ ПОЖАРООПАСНОСТИ

2.1.    Пожароопасность разрезов определяется рядом объективных и необъективных факторов. Абсолютная значимость принятых факторов для оценки пожароопасности разрезов, выраженная определенным числовым интервалом (баллами), установлена на основании результатов-многолетних исследований и опыта работы разрезов. Их перечень и соответствующие им числовые интервалы приведены в Приложении II (графы 1, 2, 3).

2.2.    Степень пожароопасности разреза П₀ (количественный критерий, по абсолютной величине которого устанавливается место данного разреза в приведенной классификации) может быть определена по объективным факторам:

П = КгК2-2Ф„.

где £Ф₀—суммарное числовое значение объективных факторов, определяющих пожароопасность конкретного объекта (разреза), баллов.

2Фо = Фо1 + Фо2 + — +Фо12.

где Ф₀|, Ф₀2... —объективные факторы, принятые для оценки пожароопасности разреза.

Действительная величина числового значения каждого фактора для конкретного разреза определяется исходя из количественной характеристики их параметров (см. Приложение II, графы 2, 3).

Ki — коэффициент пожароопасности, учитывающий влияние склонности углей к самовозгоранию на пожароопасность разреза.

(3)

7

где U₂s(0 —константа скорости сорбции кислорода углей i-ro объекта, мл/гч;

U2&(6) — 0,29 мл/гч — константа скорости сорбции кислорода углем базисного объекта;

Кг = 0,75-г-2,0 — коэффициент пожароопасности, учитывающий влияние суммарной площади угольных обнажений.

Рекомендуемые величины коэффициентов Кг в зависимости от суммарной площади угольных обнажений (2S, м²) приведены в табл. 1.

Таблица 1

Величина коэффициента Кг в зависимости от S

2S- тыс. м* К. до 50 0,75 50-150 1.0 150-300 1,25 300-600 1.5 600-1000 1,75 более 1000 2,0

2.3. Все разрезы по степени пожароопасности, определенной по формуле (1), подразделяются на 6 групп (категорий пожароопасности (табл. 2).

Таблица 2 Классификация разрезов по степени пожароопасности

Категории пожароопас ности Степень опасности Степень (кретерий) пожароопасности I Неопасные Менее 25 11 Малоопасные 25—50 III Умеренно опасные 50-75 IV Опасные 75—100 V Повышенной опасности 100—125 VI Весьма опасные более 125

Ниже на примере разрезов с углями различной степени метаморфизма приводится порядок определения степени пожароопасности.

2.3.1.    Каждому объективному фактору присваивается числовое значение в пределах соответствующего числового интервала, которому отвечает количественная характеристика параметров фактора для данного разреза (Приложение II).

К примеру, фактору «Угол падения пласта» (поз. 1) соответствует числовой интервал 5н-15 баллов. Для разреза «Ха-ранорский» угол падения пласта равен 5—7°, что отвечает табличному интервалу 3—12°, этому фактору присваивается числовое значение, равное 10.

2.3.2.    При определении коэффициента пожароопасности Ki (2) в качестве базисной принята максимальная константа скорости сорбции кислорода углем U₂₅<6) разреза «Харанор-ский». Расчетные значения коэффициентов Ki для исследуемых разрезов приведены в таблице 3.

Таблица 3 Коэффициент пожароопасности Ki исследуемых разрезов

Разрез U», мл/гч К, Харанорский (6) 0,08—0,29 1,0 Азойский (i) 0,08—0,20 0,69 Коркинский (i) 0,08-0,12 0,41 Черногорский (i) 0,05—0,11 0,37 Им. 50-летия Октября (i) 0,02—0,07 0,25 Центральный (i) 0,03—0,05 0,21

2.3.3. Коэффициент пожароопасности Кг определяется путем сравнения фактической (расчетной) суммарной площади угольных обнажений 2S, м² с табличной (табл. 1). Результаты определения коэффициента К₂ приведены в таблице 4.

9