Обеспечение пылевзрывобезопасности подземных горных выработок в угольных шахтах: методы и современные тенденции

Тенденции к увеличению объемов добычи угля подземным способом требуют более пристального внимания к вопросам обеспечения промышленной безопасности и охраны труда. Одними из главных факторов, влияющих на интенсивность ведения горных работ, являются объемы взрывоопасных газов и пыли, выделяющихся в атмосферу ограниченного пространства горных выработок в единицу времени или на тонну горной массы. В XX-XXI веках неоднократно фиксировались взрывы газа и пыли в угольных шахтах Франции, США, Польши, ЮАР, Японии, Китая, Украины, России, суммарные жертвы которых исчисляются несколькими десятками тысяч человек. Приведена статистика крупнейших аварий, представленных взрывами пылеметановоздушных смесей, произошедших на угольных шахтах в мире, охарактеризованы основные причины указанных трагических событий, среди которых стоит выделить несовершенство применяемых противопылевых мероприятий, отклонение от параметров, порядка и периодичности их проведения, отсутствие надлежащего производственного контроля. Проанализированы современные методы и подходы к предупреждению и локализации взрывов угольной пыли, обозначены их «слабые» места. Предложены некоторые технические решения, которые могут быть интересны при их должном научно-техническом обосновании, с точки зрения практической реализации, так как по мнению авторов, их использование позволит улучшить пылевую обстановку в подземных горных выработках и снизить вероятность взрывов с участием угольной пыли.

Ключевые слова: пылевзрывобезопасность подземных горных выработок, угольная пыль, взрывы газа и пыли, интенсивность пылеотложения, осланцевание, гидропылевзрывозащита, гидрогель, контроль качества осланцевания и интенсивности пылеотложения.
Как процитировать:

Корнев А. В., Спицын А. А., Коршунов Г. И., Баженова В. А. Обеспечение пылевзрывобезопасности подземных горных выработок в угольных шахтах: методы и современные тенденции // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 3. – С. 133–149. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_3_0_133.

Благодарности:
Номер: 3
Год: 2023
Номера страниц: 133-149
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.807, 622.81
DOI: 10.25018/0236_1493_2023_3_0_133
Дата поступления: 28.12.2022
Дата получения рецензии: 28.01.2023
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.02.2023
Информация об авторах:

Корнев Антон Владимирович1 — канд. техн. наук, доцент, e-mail: Kornev_AV@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0001-6371-9969,
Спицын Андрей Александрович1 — аспирант, e-mail: spitsyn1998@inbox.ru, ORCID ID: 0000-0003-1148-6109,
 Коршунов Геннадий Иванович1 — д-р техн. наук, профессор, e-mail: Korshunov_GI@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0003-2074-9695,
Баженова Виолетта Андреевна1 — магистрант, e-mail: viola.bazhenova@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0003-3891-5735,
1 Санкт-Петербургский горный университет.

 

Контактное лицо:

Спицын А.А., e-mail: spitsyn1998@inbox.ru.

Список литературы:

1. Романченко С. Б., Костеренко В. Н. Полномасштабные исследования взрывов угольной пыли и критерии эффективности средств локализации // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2018. — № 4. — С. 6—20.

2. Смирняков В. В., Родионов В. А., Смирнякова В. В., Орлов Ф. А. Влияние формы и размеров пылевых фракций на их распределение и накопление в горных выработках при изменении структуры воздушного потока // Записки Горного института. — 2022. — Т. 253. — С. 71—81. DOI: 10.31897/PMI.2022.12.

3. Петренко И. Е. Итоги работы угольной промышленности России за 2021 год // Уголь. — 2022. — № 3. — С. 9—23. DOI: 10.18796/0041-5790-2022-3-9-23.

4. Таразанов И. Г. Итоги работы угольной промышленности России за январь-сентябрь 2021 года // Уголь. — 2022. — № 1. — С. 47—58. DOI: 10.18796/0041-57902022-1-47-58.

5. Литвинов А. Р., Коликов К. С., Ишхнели О. Г. Аварийность и травматизм на предприятиях угольной промышленности в 2010—2015 годах // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2017. — № 2. — С. 6—17.

6. Фомин А. И. Анализ условий и охраны труда на предприятиях угольной отрасли Кузбасса // Вестник Научного центра ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности. — 2020. — № 3. — С. 57—61. DOI: 10.25558/VOSTNII.2020.53.88.007.

7. Коробейникова Е. А., Панарина А. В., Куксова К. Д., Пудовкина А. А. Взрыв на шахте «Листвяжная»: рассуждения и выводы / Наука России — будущее страны: сборник статей Всероссийской научно-практической конференции. — Пенза: Наука и Просвещение, 2022. — С. 230—235.

8. Smirnyakov V. V., Smirnyakova V. V., Pekarchuk D. S., Orlov F. A. Analysis of methane and dust explosions in modern coal mines in Russia // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2019, vol. 10, no. 2, pp. 1917—1929.

9. Ермолаев А. М., Кобылянский М. Т. Анализ и пути снижения смертельного травматизма в угольной промышленности // Вестник Научного центра ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности. — 2017. — № 2. — С. 91—100.

10. Фомин А. И., Ворошилов Я. С., Палеев Д. Ю. Исследование влияния угольной пыли на безопасность ведения горных работ // Горная промышленность. — 2019. — № 1(143). — С. 33. DOI: 10.30686/1609-9192-2019-1-143-33-36.

11. Левкин Н. Б. Предотвращение аварий и травматизм в угольных шахтах Украины. — Донецк: Донбасс, 2002. — 392 с.

12. Данилов А. Г., Грачев Э. А., Кульчицкий С. В., Галиев М. Г. Свойства и параметры, определяющие взрывчатость угольной пыли // Евразийский научный журнал. — 2015. — № 8. — С. 12—17.

13. Zhang H., Han W., Xu Y., Wang Z. Analysis on the development status of coal mine dust disaster prevention technology in China // Journal of Healthcare Engineering. 2021, vol. 2021, article 5574579. DOI: 10.1155/2021/5574579.

14. Luo Y., Wang D., Cheng J. Effects of rock dusting in preventing and reducing intensity of coal mine explosions // International Journal of Coal Science and Technology. 2017, vol. 4, no. 2, pp. 102—109. DOI: 10.1007/s40789-017-0168-z.

15. Gridina E. B., Kovshov S. V., Borovikov D. O. Hazard mapping as a fundamental element of OSH management systems currently used in the mining sector // Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2022, vol. 1, pp. 107—115.

16. Гридина Е. Б., Боровиков Д. О. Выявление причин травматизма на основе карт оценки профессиональных рисков на угольном разрезе // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6-1. — С. 114—128. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_ 0_114.

17. Гендлер С. Г., Габов В. В., Бабырь Н. В., Прохорова Е. А. Обоснование технических решений по снижению производственного травматизма в лавах угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 1. — С. 5—19. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_1_0_5.

18. Гендлер С. Г., Прохорова Е. А. Оценка совокупного влияния производственного травматизма и профессиональных заболеваний на состояние охраны труда в угольной промышленности // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 10-2. — С. 105—116. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_102_0_105.

19. Balovtsev S. V. Higher rank aerological risks in coal mines // Mining Science and Technology (Russia). 2022, vol. 7, no. 4, pp. 310–319. DOI:10.17073/2500-0632-2022-08-18.

20. Баловцев С. В., Скопинцева О. В., Куликова Е. Ю. Иерархическая структура аэрологических рисков в угольных шахтах // Устойчивое развитие горных территорий. — 2022. — Т. 14. — № 2. — С. 276–285. DOI: 10.21177/1998-4502-2022-14-2-276-285.

21. Хоссейни А., Наджафи М., Моршеди А. Х. Определение подходящего расстояния между скважинами дегазации метана на механизированной угольной шахте Табас (Иран) на основе теоретических расчетов и полевых исследований // Записки Горного института. — 2022. — Т. 258. — C. 1050—1060.

22. Родионов В. А., Цыганков В. Д., Жихарев С. Я., Кормщиков Д. С. Методика исследования аэродинамических свойств каменноугольной пыли в протяженных горизонтальных выработках // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 10. — С. 69—79. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_10_0_69.

23. Харченко В. Ф. Исследование пылеотложения в горных выработках угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № S30. — С. 17—23. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-10-30-17-23.

24. Khokhlov S., Abiev Z., Makkoev V. The choice of optical flame detectors for automatic explosion containment systems based on the results of explosion radiation analysis of methaneand dust-air mixtures // Applied Sciences (Switzerland). 2022, vol. 12, no. 3, pp. 1—16. DOI: 10.3390/app12031515.

25. Габов В. В., Суан Н. В., Задков Д. А., Тхо Ч. Д. Увеличение содержания крупных фракций в добываемой массе угля комбайном с использованием парных срезов // Записки Горного института. — 2020. — Т. 257. — С. 764—770. DOI: 10.31897/PMI.2022.66.

26. Романченко С. Б., Нагановский Ю. К., Корнев А. В. Инновационные способы контроля пылевзрывобезопасности горных выработок // Записки Горного института. — 2021. — Т. 252. — C. 927—936. DOI: 10.31897/PMI.2021.6.14.

27. Родионов В. А., Турсенев С. А., Скрипник И. Л., Ксенофонтов Ю. Г. Результаты исследования кинетических параметров самовозгорания каменноугольной пыли // Записки Горного института. — 2020. — Т. 246. — C. 617—622. DOI: 10.31897/PMI.2020.6.3.

28. Borowski G., Smirnov Y. D., Ivanov A. V., Danilov A. S. Effectiveness of carboxymethyl cellulose solutions for dust suppression in the mining industry // International Journal of Coal Preparation and Utilization. 2020, vol. 1, no. 1, pp. 1—13. DOI: 10.1080/19392699.2020.1841177.

29. Harteis S. P., Alexander D. W., Harris M. L., Sapko M. J., Weiss E. S. Review of rock dusting practices in underground coal mines. Report of investigations (National Institute for Occupational Safety and Health). 2017, vol. 101, IC 9530. 97 p.

30. Luo Y., Wang D., Cheng J. Effects of rock dusting in preventing and reducing intensity of coal mine explosions // International Journal of Coal Science and Technology. 2017, vol. 4, no. 2, pp. 102—109.

31. Thakur P. Respirable coal dust, combustible gas and mine fire control / Advanced Mine Ventilation. 2019, pp. 377—398. DOI: 10.1016/B978-0-08-100457-9.00023-7.

32. Harris M. L., Sapko M. L. Floor dust erosion during early stages of coal dust explosion development // International Journal of Mining Science and Technology. 2019, vol. 29, pp. 825—830. DOI: 10.1016/j.ijmst.2019.09.001.

33. Maier P., Hartlieb P., Brune J. F. Laboratory scaled coal dust explosions and physical test results for CFD explosion models // Berg Huettenmaenn Monatsh. 2020, vol. 165, no. 6. pp. 265—269. DOI:10.1007/s00501-020-00985-0. 

34. Трубицына Д. А., Подображин С. Н. Умные системы непрерывного автоматического контроля отложений пыли по сети горных выработок угольных шахт // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2021. — № 3. — С. 6—17.

35. Трубицына Д. А. Разработка системы непрерывного автоматического контроля запыленности и интенсивности пылеотложения как подсистемы многофункциональной системы безопасности угольной шахты // Безопасность труда в промышленности. — 2021. — № 12. — С. 58—64. DOI: 10.24000/0409-2961-2021-12-58-64.

36. Ren X., Xue D., Li Y., Hu X., Shao Z., Cheng W., Dong H., Zhao Y., Xin L., Lu W. Novel sodium silicate polymer composite gels for the prevention of spontaneous combustion of coal // Journal of Hazardous Materials. 2019, vol. 371, pp. 643—654. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2019.03.041.

37. Tsai Y.-T., Yang Y., Wang C., Shu C.-M., Deng J. Comparison of the inhibition mechanisms of five types of inhibitors on spontaneous coal combustion // International Journal of Energy Research. 2018, vol. 42, no. 3, pp. 1158—1171.

38. Jiang Z., Dou G. Preparation and characterization of chitosan grafting hydrogel for minefire fighting // ACS Omega. 2020, vol. 5, no. 5, pp. 2303—2309. DOI: 10.1021/acsomega.9b0355.

39. Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору [Электронный ресурс]. URL: http://www.gosnadzor.ru/public/annual_reports/ (дата обращения 12.12.2022).

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.