Взрывы метана и пыли на угольных шахтах Кузбасса - возможные причины уже произошедших и будущих аварий
За последние 10 лет (с 22.08.1997 по 24.05.2007) на угольных шахтах Кузбасса произошло не менее 15 аварий, вызванных или сопровождающихся взрывами метана. В связи с недавними авариями на шахтах Ульяновская и Юбилейная в Интернете специалистами горного дела сделаны попытки разобраться в причинах данных аварий. Так в большой публицистической статье на 20 станицах печатного текста Б.П. Синюкова (zhurnal.lib.ru) исследуются возможные причины взрыва метана на шахте Ульяновская, произошедшей 19.03.2007. Основной вывод, который сделан, в данной статье, - взрывы метана и пыли происходят в результате недостаточности всех организационных и технических мероприятий на шахтах по их предотвращению. Причем некоторые из этих мероприятий (например, контроль метана в забое) просто неэффективны потому, что шахтеры своими действиями (замыкают цепь через диод) сводят их действие к нулю. С этим невозможно не согласиться (если такое действительно происходит). И основное организационное мероприятие, по мнению автора статьи, которое предотвратит взрывы вообще - перейти на повременную оплату труда. Ну что ж ... возможно. Но кто на это пойдет?
Я не являюсь большим специалистом горного дела. Тем не менее, азы данной науки я прошел на практике, прошагав много-много километров с мастерами-взрывниками в 80-х по шахтам Донбасса и Кузбасса, участвуя, как член рабочих комиссий и разработчик ПВВ, в проведении промышленных испытаний угленитов. Цель данной заметки: показать небезопасность применения выпускаемых сегодня угленитов (и конкретно Э-6) - возможность не только подрыва метана при ведении взрывных работ, но и повышенную опасность при транспортировке и хранении.
При проведении проходческих работ в шахтах (в том числе опасных по взрывам метана и пыли) для формирования откаточных и вентиляционных штреков используется взрывной способ проходки.
Без взрывных работ не обойтись и в очистных забоях для рыхления и отбойки угля, в особенности при мощностях пластов менее 120 см, т.к. применить комбайны на таких пластах просто невозможно из-за габаритов (высоты) последних.
При проведении взрывных работ вероятность локального выделения метана и его воспламенения в момент взрыва резко возрастает, т.к. взрыв вызывает сотрясание пород и может вызвать внезапный выброс газа, а сам детонирующий заряд является источником поджигания метана ("искры"). И если бы не применялись специальные антигризутные (предохранительные) ВВ (аммониты, углениты), взрывы метана на шахтах были бы довольно частыми. Намного чаще, чем сегодня.
Но предохранительные ВВ могут быть источником очага поджигания метана иного
рода. Так при затухании детонации в заряде, составленном из нескольких патронов, например, вследствие их раздвижки, детонация может затухнуть и привести к выгоранию не сдетонировавшей части заряда. При этом "костер" из смеси ВВ и угольной мелочи (если не принять мер) может гореть достаточно долго.
Как пример взрыва метана выгорающим зарядом можно привести случай описанный в вышеприведенной ссылке на статью Б.П. Синюкова. Взрыв метана в описанном автором данной статьи случае произошел примерно через две минуты после взрыва ВВ. Объяснение, данное автором, что взрыв метана произошел в результате его воспламенения остывающей гильзой электродетонатора, меня не удовлетворило (скорее выгорание и произошло в результате плохого качества детонатора). Ну а вообще-то, случаи неполной детонации шпуровых зарядов аммонитов нередки. Единожды в 1986 году, складируя всего 3 тонны угля приобретенного на шахте Арково, что на Сахалине (уже закрыта) для печного отопления, я обнаружил 6 (шесть) не полностью сдетонировавших патронов аммонита длиной от 1 до 5 см.
Конечно, и при проведении взрывных работ в шахтах применяются дополнительные организационные и технические мероприятия, понижающие вероятность взрыва метана. Например, применяются забойки из глины, обратное (у дна шпура) инициирование зарядов и др.
Но основными условиями безопасного применения ВВ в шахтах являются:
- уровень их антигризутных свойств, исключающий подрыв метана (и пыли также) в конкретных условиях применения ВВ;
- достаточный уровень детонационных свойств, исключающий, возможность затухания детонации в заряде в обводненных забоях и даже при раздвижках патронов;
- а также относительная негорючесть ВВ, позволяющая предотвращать выгорание шпурового заряда даже при отказах детонации в нем.
Требования к предохранительным свойствам ВВ, применяемым в угольных шахтах, с течением времени постоянно возрастали. Так в начале прошлого века в России в шахтах применялись заряды непредохранительных ВВ (взрывчатые смеси на основе аммиачной селитры и тротила - аммониты) с забойкой шпура из глины. К середине века (даты проставлены приблизительно) были внедрены относительно маломощные предохранительные аммониты. В 60-е годы в опасных по взрывам метана и угольной пыли условиях уже применялось предохранительное ВВ V класса угленит Э-6. Наконец, в начале 70-х в связи с резко участившимися авариями на шахтах Донбасса были разработаны новые требования - уже к (высоко) предохранительным ВВ (VI класса). Такое ВВ - угленит 12ЦБ - (не быстро) в начале 80-х было разработано, допущено Госгортехнадзором СССР к постоянному применению в особо опасных условиях угольных шахт (шахты с трещиноватыми породами и опасные по взрывам метана и пыли) как для проходки, так и в очистных забоях. С 1986 года оно (как и все углениты) изготавливалось на одном из заводов на Украине.
Теперь о сути настоящей заметки. Опять же в связи с участившимися авариями со взрывами метана уже на угольных шахтах Кузбасса Ростехнадзор выдает тысячи предписаний (по сообщениям СМИ) техническому руководству шахт Кузбасса за нарушение техники безопасности в шахтах, в том числе (без сомнения) - по использованию неисправного оборудования. Не могу утверждать, что какие-то из аварий произошли в результате ведения взрывных работ - недостаточный уровень предохранительных, детонационных свойств, повышенная склонность к выгоранию, низкая водоустойчивость - просто не имею достоверной информации о причинах происшедших аварий. Но и утверждать обратное - это практически невозможно - также не могу. Во-первых, время свершения некоторых аварий (между сменами), соответствует, как правило, времени проведения взрывных работ в шахтах и, во-вторых, - по причинам, излагаемым ниже. Да и наличие пострадавших в "виде фрагментов тел" (Б.П.Синюков), наводит на определенные мысли.
Взрывчатые вещества являются рабочим инструментом разового применения - в процессе использования самоуничтожаются. Конечно, специалистам, проверяющим угольные шахты, может быть предоставлена возможность проверить качество ВВ, поставленных на базисные склады, по уровню их детонационных характеристик (передача детонации между двумя патронами). Но, к сожалению, уровень детонационных характеристик, например, у угленитов или никак не связан с их предохранительными свойствами (угленит 12ЦБ), или находится в обратной зависимости (угленит Э-6). Но об этом чуть позже. По этой причине контроль качества данной продукции по предохранительным свойствам полностью лежит на заводе-изготовителе и контролирующей организации.
Как я уже отмечал выше, производство угленитов в советское время было организовано на одном из заводов на Украине. Там же осуществлялся и контроль качества каждой партии выпущенной на заводе. Как правило, это продукция, выпущенная в течение одной смены или суток. Качество продукции, выпускаемой заводом, контролировалось Макеевским институтом по безопасности работ в угольной промышленности (МакНИИ - г. Макеевка), проведением выборочных испытаний один раз в квартал. Уровень предохранительных свойств ВВ - их соответствие нормативно-технической документации (НТД) - определялся в опытном штреке (подрывом зарядов в метано-воздушной среде взрывоопасной концентрации) как на заводе (каждой партии), так и в Мак НИИ (выборочно).
Что можно сказать о качестве угленитов, выпускаемых заводом в те (80-е) годы. Угленит Э-6 - несоответствие требуемому уровню предохранительных свойств наблюдалось довольно часто. Как минимум одна партия за месяц (это 5-10 тонн) браковалась по данному показателю и не отгружалась потребителю (перерабатывалась). И это практически при полном соблюдении технологического процесса его изготовления.
Ну а если допускались незначительные отступления по технологии подготовки одного из компонентов - наблюдалось 100-%е воспламенение метана в опытном штреке. При этом передача детонации между патронами значительно увеличивалась по сравнению с "обычными" партиями - отвечающими НТД. Следует также отметить, что угленит 12ЦБ,выпускаемый в те годы, не браковался ни по какому показателю.
А как обстояло дело с испытаниями в МакНИИ? На моей памяти на контрольных испытаниях углениты не браковались, но повторные испытания (с удвоенным количеством ПВВ), как на полигоне МакНИИ, так и в штреке МакНИИ проводить приходилось. И это несмотря на то, что к контрольным испытаниям готовились не менее тщательно, чем к министерским проверкам состояния ТБ на предприятии.
Что же произошло после развала СССР? Во-первых, то ли из-за экономии валюты, то ли по другим причинам с подачи уже ВостНИИ (г. Кемерово), Госгортехнадзор России исключил угленит 12ЦБ из числа допущенных к применению на территории России (?).
В 1996 году производство угленита Э-6 было организовано на одном из предприятий в России. На каком - уточнять не буду. Покупатели угленита адрес знают.
Каким же образом ведется контроль качества данной продукции на данном предприятии? Поскольку автор настоящей заметки принимал непосредственное участие в проектировании и курировании строительства данного цеха как ведущий специалист по технологии изготовления угленитов, могу ответственно сказать: контроль качества угленита Э-6 - точнее уровень его предохранительных свойств - фактически не ведется (не определяется). Да и как он может вестись, если при строительстве цеха проектом, конечно, опытный штрек предусматривался, но почему-то построить его "забыли" (или не захотели - деньги то были отпущены в полном объёме).
Ну а как он ведется в контролирующей организации - ВостНИИ? По моему мнению, некачественно (неудовлетворительно). Не думаю, что что-то изменилось за прошедшие 25 лет. А в те 80-е штрек в ВостНИИ представлял печальную картину. Во-первых, устаревшая конструкция, не позволявшая проводить испытания достаточно быстро. Во-вторых, расположение - не далее 200 метров от детского сада и столько же от жилого сектора - фактически не позволяли вести испытания в утреннее, дневное, вечернее и тем более в ночное время.
Да и как можно назвать удовлетворительным процесс проведения контрольных испытаний в ВостНИИ, если результаты заводских испытаний угленита в опытном штреке институту не предоставляются? Ведь испытания потому и называются "контрольными", что ими всего лишь контролируется качество уже принятой ОТК предприятия продукции (и таким способом оценивается стабильность технологического процесса - а иначе зачем всё это затевать!). А если испытания на заводе не проведены, то и продукция не принята и вообще можно сказать не произведена ... . Что же тогда испытывал ВостНИИ все эти годы? Если испытывал, конечно ... .
Считаю что именно фактическая невозможность проведения контрольных испытаний угленита 12ЦБ (масса подрываемого заряда 1,4 кг) в ВостНИИ и предопределила судьбу этого ПВВ.
Другая не менее важная (субъективная) причина (типичная для России того времени), того что, в общем-то, завершенная и внедренная в промышленность разработка "попала на полку" заключается в следующем. Поясню на примере, имевшем место быть на предприятии примерно в 1975 году (имена и фамилии немного изменены).
Уже пять лет министерство вело НИР-овскую разработку технологии производства пром. ВВ, изготавливаемых на местах применения. К разработке были подключены два профильных института, в т.ч. и наш. Тематику, конечно, поручили вести технологическому подразделению - отделу пром.ВВ. К началу 1975 года, усилиями конструкторов и проектировщиков предприятия основные технические решения (по мнению конструкторов) по созданию такого производства были разработаны. Технологи же в связи с реорганизациями подразделения и назначением нового начальника (по фамилии Анискин) фактически остались в стороне. Закончился 1975 год - год завершения тематики. Конструктора запатентовали новые технические решения, ну а включить Анискина в состав соавторов естественно не посчитали нужным (а зря!). Проходит месяц-другой 1976 года. Все ждут по данному направлению ОКР-овской тематики. Но ... тишина. По инициативе конструкторов - начальника лаборатории Прыгова - у директора собирается солидное совещание по данному вопросу. Прыгов в красках рассказывает, как они в течение 5-и лет занимались разработкой по данной теме, сколько сил затратили на эксперименты, разработку и изготовление нестандартного оборудования, нарисовал большие перспективы разработки.
Выслушав пояснения Прыгова, директор естественно обращается к "виновнику торжества" Анискину. Расскажи мол дорогой - почему же ты не выдвинул такую перспективную тематику. Анискин, не моргнув глазом, восклицает:
- Яков Борисович, да ничего мол конструктор не понимает, разработка бесперспективна. Да и отчет Вы просмотрели, со мной согласились и подписали! Вот он!
- Ну, покажи! ... Просмотрев титульный лист, в сердцах восклицает:
- Анискин ... б... ты худая и худая ты б... (на самом деле Анискин в то время был далеко не худ). Ты почему подсунул мне отчет 31 декабря! Ты же прекрасно знаешь, что 31-го числа я отчетов не читаю! (вот такой был у нас директор...).
Напряженная тишина ... И вдруг среди этой тишины голос Анискина:
- Яков Борисович! Яков Борисович! ... Да, я, ... Да, мы засучим рукава и будем работать, работать...
На этом совещание и закончилось. Тематику завершил и внедрил смежный институт. Анискин проработал на своей должности еще 30 лет до самой пенсии.
Специалист он был больше "по общим вопросам", но, учитывая прецедент, - во все разработки направления пром.ВВ он включался как соавтор.
Такое же случилось, как я считаю, и с угленитом 12ЦБ. Через 6 лет после начала производства само производство стало зарубежным, непосредственные разработчики угленита были лишены возможности как-то влиять на ситуацию - отдел тогда вообще закрыли. Вот ВостНИИ (совершенно к данной разработке непричастный) в лице... (не буду говорить - человека уже давно нет) и проявил "инициативу".
И о повышенной опасности изготавливаемого угленита Э-6. Углениты обладают повышенной чувствительностью к механическим воздействиям (удару и трению) по сравнению с аммонитами. "Ответственным" за это является нитроглицерин (НГЦ), вводимый в ПВВ в качестве сенсибилизатора - инициатора детонационной волны. Данное бризантное ВВ высоко чувствительное к удару и трению обладает, кроме того, еще одним неприятным свойством - замерзает около нуля градусов Цельсия. Ну а замерзший НГЦ - это практически инициирующее ВВ - взрывается (по литературным источникам) от легких ударов. По этой причине НГЦ смешивают с нитроэфирами (НЭ), имеющими более низкую температуру замерзания - например, с ДНДЭГом (динитратдиэтиленгликоль). Последний самостоятельного практического применения не имеет и сильно флегматизирует нитроглицерин. Экспериментально определено, что смесь НГЦ и ДНДЭГ в соотношении от 60/40 до 70/30 имеет температуру замерзания около -19 град.С (т.н. "морозоустойчивые" НЭ), а ПВВ (углениты) - чувствительность к механическим воздействиям - в соответствии со стандартом. Что получится, если довести соотношение НГЦ/ДНДЭГ до 80/20? Естественно, чувствительность смеси к механическим воздействиям возрастет (соотношение уже близко к 100/0), смесь вряд ли станет "морозоустойчивой", а угленит Э-6 на основе такой смеси, конечно, будет обладать повышенной детонационной способностью, но фактически не будет угленитом Э-6 - несоответствие НТД по рецептуре, физико-химическим и эксплуатационным характеристикам.
Но именно такое ПВВ под названием "угленит Э-6" уже более 12 лет с согласия разработчиков (вряд ли их - в живых ведь никого не осталось), ВостНИИ и основного покупателя (естественно - полнейший дилетант в этой области - согласует и возьмет что дадут) выпускает вышеназванное предприятие. Спрашивается, откуда я это знаю, если прошедшие 12 лет я не работаю на этом предприятии. Догадываюсь... Для не верящих. Проведите испытания по передаче детонации между сухими патронами. Получите в районе 10 см (в 80-х обычно 3-4, но не более 5 см). Найдутся, конечно, и более современные методы определения состава НЭ.
Спрашивается, почему это стало возможным. Да потому, что данные характеристики (чувствительность к механическим воздействиям) ПВВ определяются на стадии их разработки и вообще не определяются при промышленном производстве. К чему же может привести повышенное содержание НГЦ в смесевом НЭ - боюсь, что горе-технологи мало нужных книжек прочитали.
РЕЗЮМЕ
В настоящей заметке автор всего лишь обращает внимание, что одной из причин аварий на угольных шахтах со взрывами метана и угольной пыли может быть ведение взрывных работ в шахтах ПВВ, не отвечающими требованиям НТД. Одновременно, автором отмечается и тот бардак, который имеется в отрасли, выпускающей углениты, приведший к тому, что на самом деле выпускаются ВВ "типа угленит" (торговая марка можно сказать). Кроме того, в связи с повышенной чувствительностью такого "угленита" к механическим воздействиям при его хранении при низких температурах и транспортировке (переноске) действительно могут быть аварии "с фрагментами человеческих тел".
Для чего я все это написал? Ведь денег, уворованных у государства на строительство опытного штрека на предприятии-изготовителе угленитов, скорее всего не найдешь (да и искать скорее всего никто не будет).
Ну и что, что в разработке рецептуры и технологии изготовления, в организации проведении промышленных испытаний и организации производства угленита 12ЦБ автор принимал непосредственное и осмысленное (не как Анискин) участие в течение 8-ми лет? ... Все строили коммунизм.
Если сказать с юмором - приведу небольшую байку. В 70-х у нас на предприятии как обязательное мероприятие в каждом подразделении еженедельно проводились политинформации. В этой связи близкий мне человек рассказывал. Был у них в отделе политинформатор по фамилии Ананьин (фамилия не изменена). И вот как-то сильно распаляясь, он пафосно восклицает (почти как по А.Фадееву):
- после Маркса остался марксизм;
- после Ленина - ленинизм;
- вот и после каждого человека, всегда должно что-то оставаться ...
Пауза ... Смех в аудитории и громкие продолжительные аплодисменты.
Ну а если более серьезно - будем считать "за державу обидно". Может действительно стоит разобраться - почему в России отказались от применения ПВВ VI класса, взрывных патронов VI класса в ПЭ оболочке (последние собираются в монозаряд, что позволяет исключать раздвижки между патронами; кроме того, при случайном отказе детонации - например, слабое инициирование - конструкция и материал оболочки исключают непосредственный контакт ВВ с угольной мелочью, что дополнительно снижает вероятность выгорания заряда), позволяющих безопасно вести взрывные работы в особо опасных условиях угольных шахт даже при наличии в забое метана взрывоопасных концентраций (тупиковые забои, плюс плохая вентиляция)? Конечно, ВВ VI класса стоят несколько дороже, чем Э-6 (возможно, что так - себестоимость при "новых" капиталистических ценах на сырье не считал). Но разве при прибыли шахты в 833% это имеет большое значение? Аварии на шахтах "стоят" значительно дороже. И здесь (думаю) должен сказать свое слово ИГД им. Скочинского (г. Люберцы).
Тем более, пройдет еще 12 или чуть более лет. Шахты на Кузбассе (полагаю) углубятся настолько, что альтернативы применению ПВВ VI класса вскоре не будет.