Профилактика производственного травматизма от обрушения угля и породы

Профилактика производственного травматизма от обрушения угля и породы

 Профессия шахтёр – самая опасная профессия в мире. Опускаясь в шахту, шахтёр оснащён всеми видами индивидуальной защиты, спецодеждой, спецобувью, каской и т.п. Технологическая специфика шахты оснащает шахтёра средствами коллективной защиты. Но, как думается, самая лучшая защита от несчастных случаев и аварий на шахте это знания и умения работать безопасно. В этой статье изложен только один из моментов системы безопасного ведения горных работ, знание которого должны повлиять на снижения уровня производственного травматизма.

Наиболее часто травмирование от обрушения на шахтах в Антрацитовско-Краснолучском регионе Луганской Народной Республике происходит в горизонтальных и наклонных выработках, очистных и подготовительных забоях. Анализ травматизма за последние десять лет показывает, что из общего количества травм  68% приходится на долю травм от обрушения пород кровли, из которых 88% произошло в очистных и подготовительных выработках, а также по пути следования к рабочим местам в горизонтальных и наклонных выработках.

Обрушения в подземных горных выработках проявляются в виде вывалов глыб, слоев и кусков породы, отделения части пород кровли или сдвижения всей подработанной породной толщи. Завалы горных выработок обычно происходят из-за несвоевременного ремонта крепи, неправильного ведения работ по ремонту, внезапного увеличения горного давления при посадке лав, горных ударов, внезапных выбросов угля, породы и газа, взрывов метановоздушной смеси и угольной пыли, схода подвижного состава с рельсового пути и других причин.

Отличительной особенностью работы малых частных предприятий региона по добыче угля является отработка запасов угля выемочными камерами с управлением кровлей удержанием на целиках. Угол падения пласта колеблется в пределах от 30 до 650. В связи с небольшой глубиной, работы в большинстве случаев ведутся в опасных зонах по прорыву воды с поверхностных естественных водоемов, в зонах неустойчивой кровли и подработкой поверхностных объектов. Исходя из этих условий, одним из основных направлений государственного надзора является усиленный контроль за соблюдением согласованных в установленном порядке проектов отработки выемочных участков, шириной выемочных камер и оставляемых целиков.

Аварии от обрушений обычно носят локальный характер. Однако, несмотря на это, они очень часто связаны с весьма сложными горноспасательными работами. Наиболее опасны обрушения, происходящие в очистных забоях. Обрушения, происшедшие в стволе шахты, в околоствольном дворе или в других выработках главного направления, могут на длительное время вывести из строя шахту и нанести большой материальный ущерб. Основными причинами обрушений в большинстве случаев являются нарушения паспортов крепления выработок и их несоответствие горно-геологическим условиям.

Анализ причин и условий внезапных обрушений и вывалов горных пород показывает, что они наиболее часто происходят в результате: запоздалой установки крепи (вследствие чего при продолжении выемки увеличивается площадь обнаженной кровли или возрастает время, в течение которого кровля не подхватывается крепью); установки крепи недостаточной устойчивости или несущей способности, вследствие несоответствия ее условиям работы, наличия пустот между крепью и породой, конструктивных недостатков крепи или брака при ее установке, увеличения против расчетного расстояния между рамами или секциями, отсутствия затяжки и плохого расклинивания рамы крепи. Ошибки в определении устойчивости пород в конкретных забоях являются частой причиной внезапных обрушений в выработках (нередко сопровождающихся травмированием людей) и разработки паспортов крепления, не соответствующих горно-геологическим условиям. Обрушения кровли при крутонаклонном и крутом (и в некоторых случаях – при наклонном) залегании пластов полезного ископаемого нередко вызываются так называемым сползанием почвы (или лежачего бока). При углах более 36° отбитые и обрушившиеся куски и глыбы пород, падая вдоль забоя, выбивают крепь, вызывая этим расширения зоны обрушений и увеличение травмирующего эффекта. Число травм и обрушений пород в зонах геологических нарушений и сильной трещиноватости в 3-4 раза больше, чем в спокойных зонах. Поэтому надо тщательно следить за структурой кровли (висячего бока) осадочных пород, выявлять наличие и характер слоистости и трещиноватости, определять зоны повышенной склонности пород к обрушениям и, особенно, к вывалам и принимать меры к усилению крепи, упрочению пород и более внимательному и частому осмотру кровли. В длинных очистных выработках, лавах и на сопряжениях с прилегающими к ним подготовительными выработками травмирование людей при внезапных обрушениях и вывалах возникает вследствие: массового обрушения непосредственной и основной кровли из-за падения или поломки индивидуальной крепи; ограниченного обрушения непосредственной и основной кровли в связи с поломкой крепи или ее падением; обрушения ложной или непосредственной кровли в местах, где она своевременно не подхвачена крепью, а также в пустотах, ранее образовавшихся в породах; выпадения небольших глыб (кусков) пород между рамами (стойками, секциями механизированной крепи); отделения полезного ископаемого от плоскости забоя (при вынимаемой мощности более 2м); обрушения кровли из-за падения секций механизированной крепи или потери ею несущей способности («посадки на сухую»). Большинство случаев обрушений в длинных забоях (лавах) происходит между выработанным пространством и конвейером (при посадке кровли, выкладке бутовых полос, ремонте крепи и т. К причинам внезапных обрушений пород в призабойном пространстве очистных забоев на угольных шахтах относятся: малый предварительный распор стоек крепи, не обеспечивающий предотвращение расслоений испусканий слоев пород кровли; недостаточное сопротивление призабойной крепи сдвигу по простиранию или падению; несоответствующая нагрузкам несущая способность крепи вследствие малой плотности ее или удовлетворительной прочности ее элементов; увеличение ширины призабойного пространства без усиления крепи; несвоевременная установка крепи; постановка забоя параллельно направлению основной трещиноватости; зависание кровли при посадке или несвоевременная посадка кровли; несвоевременная постановка выбитой (например, при взрывных работах) крепи или выбивка крепи без установки заменяющей временной; непринятие мер по усилению или изменению системы крепи в зоне геологических нарушений; увеличенная площадь не поддерживаемой крепью обнаженной кровли; чрезмерное нарушение цельности кровли взрывными работами (особенно в нишах). Обрушения между перекрытиями наблюдаются при увеличении раздвижки секций, неисправности перекрытий и посадке стоек «на сухую» вследствие потери ими несущей способности из-за выхода из строя уплотнителей, порчи клапанов и раздутия цилиндров. Управление кровлей полным обрушением можно применять только при механизированных крепях, комплексах и агрегатах, а также при индивидуальной крепи в сочетании с крепями типа «Спутник». Наибольшая опасность возникает при щитовой системе разработки с деревянными щитами и буровзрывной отбойкой угля: здесь часты обрушения пород под щитом и в многочисленных подготовительных выработках при их проведении. Внешние импульсы, провоцирующие выбросы, возникают в момент внедрения в массив отбойного или бурового инструмента (и даже небольшого удара твердого предмета, например лопаты о массив), а также при взрывании зарядов взрывчатых материалов в шпурах или скважинах, осадке или обрушении основной или мощной непосредственной кровли и других явлениях, вызывающих внезапные значительные увеличения давления на массив. Обрушения и вывалы кусков горных пород в рабочих уступах, а также сползание уступов являются в основном следствием превышения против допустимой высоты уступа, образования навесов в забое, увеличения против допустимых углов откоса уступов, расположения в пределах призмы обрушения тяжелого оборудования и обводненности горных пород в уступе. Обрушение сводов и зависаний должно проводиться под руководством лица технического надзора опытными рабочими и с применением предохранительных поясов, канатов и лестниц. К организационным факторам, влияющим на уровень травматизма в шахтах, относятся организация и уровень профессионального обучения рабочих кадров, организация службы контроля за безопасным ведением горных работ, форма организации и система оплаты труда, нормы выработки. При разработке мероприятий по спасению людей и ликвидации аварий следует тщательно анализировать обстоятельства, которые могут возникнуть в ходе аварии и повлиять на обстановку в пределах аварийного участка и путей эвакуации людей, в том числе опрокидывание струи воздуха при возникновении тепловой депрессии при пожаре, выход из строя вентиляционных сооружений (что часто бывает при взрывах) и закорачивание воздушных струй, обрушения (завалы) в выработках, прорывы воды, выход из строя водопроводов (вследствие завала, выгорания прокладок, повреждения взрывом). В случаях обрушений пород люди выводятся из тех выработок, в которых произошла авария и на которые она может распространиться, а также из выработок, имеющих один выход, который может быть перекрыт в результате дальнейшего распространения обрушения. Для спасения людей при обрушении и падении пород в продвигающихся по простиранию длинных очистных потолкоуступных забоях на наклонных и крутых пластах (где уголь идет самотеком) должны поддерживаться в исправном состоянии спасательные ниши, предохранительные полки, гасители скорости и ограждающие устройства.

Под завалом очистной выработки понимается обрушение кровли и угля в поддерживаемое пространство, при котором происходит почти полное перекрытие сечения выработки, особенно в призабойной части на протяжении более 5-10 м с остановкой конвейера очистной выработки. Завалы очистных выработок могут быть полными и частичными. При полном завале очистная выработка перекрывается обрушенными породами на всем протяжении между выемочными выработками. При меньшей длине завал очистной вы­работки является частичным. Частичный завал лавы может быть не сплошным, а состоять из отдельных локальных обрушений пород кровли и угля, длиной менее 5-10 м, которые условно можно называть вывалами. Характерным для завалов очистных выработок является большая опасность для людей и длительный выход из строя, который может составлять от нескольких суток до нескольких месяцев, а в отдельных случаях сопровождается полной потерей оборудования и нарезкой новой монтажной камеры. Кроме этого, в результате обрушений пород на механизмы могут быть инициированы взрывы метана и пыли. Все завалы выработок являются авариями. Полные завалы очистных выработок случаются достаточно редко. Основная потеря добычи угля в КМЗ происходит в результате частичных завалов длиной 10-40 м, сплошных или состоящих из отдельных вывалов.

Завалы в очистных выработках происходят по причине несоответствия паспорта выемочного участка существующим на момент ведения горных работ горногеологическим условиям. Несоответствие паспорта выемочного участка и паспорта крепления и управления кровлей в очистном забое может быть обусловлено:

– объективной невозможностью крепления и управление кровлей и поддержания выработок в зоне влияния очистных работ в данных горно-геологических условиях;

– неправильным составлением паспорта из-за отсутствия учета или недостаточного учета факторов, осложняющих условия ведения очистных работ и поддержания выработок;

– нарушением паспорта выемочного участка или крепления выработки;

– несоответствием выбранной механизированной крепи горно-геологическим условиям.

Основой паспорта выемочного участка является:

– правильное определение типов непосредственной кровли и почвы по устойчивости и основной кровли по обрушаемости по всей длине выемочного столба;

– учет колебаний вынимаемой мощности;

– выбор типа и типоразмера механизированной крепи и крепи выработок;

– учет зон влияния геологических нарушений;

– учет направлений основных систем трещиноватости кровли

Мероприятия по предотвращению завалов очистных выработок.

  1. На одиночных пластах с неустойчивыми непосредственными кровлями, а также на пластах с устойчивыми непосредственными кровлями в зонах влияния геологических нарушений, в локальных областях неустойчивой кровли – применение способов упрочнения кровли и угольного пласта, а также других способов в зависимости от крупности кусков разрушенных пород в обрушении. На пластах с труднообрушаемыми основными кровлями, особенно при наличии неус­тойчивых непосредственных кровель применение способов разупрочнения основной кровли.
  2. Обеспечить контроль герметичности гидростоек механизированных крепей и полноту задания начального распора.
  3. При наличии в почве контактов типа «зеркало скольжения» обеспечить невозмож­ность сползания почвы.
  4. При разработке свиты пластов. При планировании развития горных работ обеспечить:

– оптимальный порядок отработки пластов с учетом горно-геологических условий разработки каждого пласта свиты, а также факторы, приведенные выше;

– обеспечить правильное расположение очистных выработок на смежных полостях во времени и пространстве;

– преимущественно бесцеликовую технологию с одинаковой системой разработки.

Завалы главных откаточных и вентиляционных выработках.

При полном или частичном завале главной откаточной выработки прекращается деятельность крыла шахты из-за невозможности экспортирования угля. При полном завале главной вентиляционной выработки прекращается нормальная работа участка пласта из-за нарушения вентиляционного режима, изменение климатических условий, создания опасности концентрации метана или углекислого газа, невозможности доставки материалов, при частичном завале на период ремонта затрудняется доставка материалов в лаву.

Причины возникновения завалов в главных откаточных или главных вентиляционных выработках.

  1. Воздействие повышенного горного давления (вредное воздействие оставленного в смежном пласта целика угля; при непрерывном расчете размеров предохранительного целика в случае отработки собственного; при попадании участка выработки в зону воздействия первичной или вторичной посадки труднообрушающейся кровли и др.).
  2. Воздействие повышенного горного давления на участке откаточной или вентиляционной выработки, пересекающей тектоническое нарушение или расположенной так, что продольная ось выработки составляет с плоскостью тектонического нарушения угол менее 15°.
  3. Надработка или подработка одиночных выработок при неблагоприятном сочетании расположения оси надрабатываемых или подрабатываемых выработок с линией осадки основной труднообрушающейся кровли в надрабатывающей (подрабатывающей) лаве.

Мероприятия по предотвращению аварий.

  1. Выбор рациональных планированных решений по раскройке шахтных полей, учет рекомендаций по проведению главных откаточных и вентиляционных выработок во времени и пространстве.
  2. Крепление выработок на сопряжениях и протяженных участках производить в соответствии с действующими нормативно-методическими документами с учетом конкретных горно-геологических условий по длине выработок.

Завалы подготовительных выработок

При завале транспортной подготовительной выработки нарушается непрерывный процесс добычи угля в лаве из-за перекрытия транспортного потока. При завале вентиляционной подготовительной выработки нарушается непрерывной процесс добычи угля в лаве из-за невозможности доставки лесо- и других материалов, ухудшения условий проветривания, создания опасности концентрации метана, перекрытия запасного аварийного выхода. При завале подготовительной выработки на сопряжении с лавой на транспортном или вентиляционном горизонтах прекращается работа лавы из-за отсутствия запасного аварийно­го входа (выхода), деформирования крепи и находящуюся на сопряжении оборудования, потенциальной опасности для жизни шахтеров, работающих в районах сопряжения. При поломе крепи с частичным вывалом пород кровли или пучением пород кровли в выработке, сохраняемой для повторного использования, происходит задержка ввода в работу новой лавы. Такая авария может быть устранена только капитальным ремонтом в течении длительном времени.

Причины завалов в подготовительных выработках.

  1. Завалы подготовительных выработок происходят из-за несоответствия паспорта выемочного участка, применяемого паспорта крепления или способа охраны выработок горно-геологическим или горнотехническим условиям поддержания.
  2. Несоответствие паспорта выемочного участка, проведения и паспорта крепления подготовительных выработок может быть обусловлено:

– объективной невозможностью крепления и поддержания выработок в зоне влияния очистных работ в данных горно-геологических условиях;

– неправильным составлением паспорта из-за отсутствия учета или недостаточного учета факторов, осложняющих условия ведения очистных работ и поддержания подготовительных выработок;

– нарушением паспорта выемочного участка или крепления выработки;

– несоответствием выбранной крепи горно-геологическим условиям.

  1. В выработках, сохраняемых на границе с выработанным пространством:

– неполная посадка кровли в лаве;

– несоответствие несущей способности и параметров податливости штрековой крепи, средств усиления штрековой крепи и посадочно-защитных крепей возникающим нагрузкам, особенно при осадке основной кровли в лаве;

– проведение выработок без запаса сечения на величину смещения пород;

– наличие в подошве выработок слоев пород, склонных к пучению.

  1. В выработках, проводимых в присечку к выработанному пространству:

– недостаточный разрыв во времени между погашением выемочного столба и началом проведения в присечку к нему штрека;

– неполное погашение штрека в ранее отработанном столбе, вследствие чего увеличи­вается давление консоли пород кровли на краевую часть массива;

– расположение выработки под целиком угля, оставленном в вышележащем слое мощного пласта.

  1. В выработках оформляемых или проводимых в выработанном пространстве:

– неправильный выбор места расположения или времени оформления выработки по­зади очистного забоя;

– преждевременное проведение выработок по обрушенным породам выработанного пространства;

– расположение выработок в зоне влияния целиков угля, оставленных в вышележащем или нижележащем пластах.