Эколого-экономическая эффективность новых способов тушения развившихся подземных пожаров в труднодоступных местах

Тушение подземных пожаров в труднодоступных местах, таких как выработанные пространства лав, деформированные угольные целики, купола за крепью подготовительных выработок, бункера и тому подобное, является наиболее трудоемким, продолжительным, опасным и дорогостоящим видом подземных горноспасательных операций в современной мировой практике угледобычи. На протяжении последних пятнадцати лет в шахтах Украины ежегодно регистрировали от 6 до 36 эндогенных пожаров. Активным способом было погашено 36%, изолировано - 59%, комбинированным способом ликвидировано 5% пожаров. Они стабильно остаются на втором месте после экзогенных пожаров по количеству и на первом - по размеру нанесенного ущерба, который составляет от 12 до 40% от потерь, причиненных авариями в угольной промышленности. Кроме прямых убытков, связанных с потерей техники, горных выработок и подготовленных к выемке запасов угля, в интенсивно отрабатываемых выемочных полях особенно большие потери связаны с простоями лав или несвоевременной подготовкой фронта очистных работ. За последние годы эндогенными пожарами были выведены из эксплуатации или осложнена подготовка самых продуктивных в Украине выемочных полей на шахтах "Привольнянская", им. А.Ф. Засядько, им. Г.Г. Капустина, "Самсоновская – Западная", "Краснолиманская", «Красноармейская – Западная» №1 и др. Наряду с этим подземные пожары также оказывают негативное экологическое воздействие и на окружающую среду. В результате пожара в атмосферу выбрасываются такие вредные вещества, как двуокись углерода и серы, окиси углерода и азота, в воду поступают фенолы и формальдегиды, снижается прочность горелой породы, в результате чего требуется применение более мощной крепи в горных выработках. Таким образом, разработка новых способов предупреждения и тушения развившихся подземных пожаров в труднодоступных местах является актуальной научно-практической задачей. Анализ последних исследований и публикаций. Особенно сложным представляется тушение происходящих в труднодоступных местах пожаров от самовозгорания взаимодействующего с воздухом угля [1, 2]. Непосредственное воздействие в таких условиях на очаг горения огнетушащими средствами, как правило, невозможно из-за сложности проникновения к очагу горения, угрозы осложнения таких аварий задымлением, загазированием, а нередко взрывами пылегазовоздушных смесей, обрушениями горнах пород в выработки, нестабильности режимов проветривания и повышенными температурами в местах ведения аварийных работ. Одним из наиболее перспективных способов предупреждения, локализации и тушения пожаров в шахтах является инертизация атмосферы аварійного участка, под которой понимают искусственное снижение концентрации кислорода в атмосфере горнах выработок путем подачи в него флегматизирующего горение газа [2, 3]. Чаще всего, в настоящее время, используют газообразный азот, хотя существуют технологии применения диоксида углерода, парогазовой смеси. Инертизациия с помощью газообразного азота позволяет решить следующие задачи в ходе ликвидации подземного пожара: сократить срок ликвидации аварии; предотвратить взрывы газовоздушной смеси на аварийном участке; ускорить охлаждение высокотемпературной зоны до безопасного уровня; локализовать или полностью прекратить процесс горения. Для обеспечения рационального режима инертизации воздуха в изолированном объеме горных выработок авторами предложено использовать энергию потока инертного газа, поступающего от мембранной установки [4, 5]. Для этого в выработке возводят дополнительную изолирующую перемычку, а от трубопровода для подачи азота делают ответвление, через которое газ поступает в пространство (камеру) между двумя перемычками. Когда камера заполняется азотом, подачу его через ответвление регулируют таким образом, чтобы выравнять давление в выработке со стороны поступающей свежей воздушной струи и между перемычками. В этой ситуации отсутствуют подсосы воздуха через перемычку в камеру. Перепад давлений перераспределяется на участок выработки, разделенный дополнительной перемычкой, по обе стороны которой находится азот, он же составляет вещество утечек. Таким образом, возведением в воздухоподающей выработке дополнительной перемычки и подачей за нее азота достигается замена утечек воздуха на утечки азота, и, следовательно, исключаются подсосы воздуха в изолированную выработку.