Предупреждение и локализация взрывов газа и пыли в угольных шахтах

Взрывы газа и угольной пыли относятся к авариям с наиболее тяжкими последствиями в социальном и экономическом плане. Нередко они сопровождаются групповыми несчастными случаями, в отдельных случаях уносят сотни человеческих жизней.

За последние 30 лет на шахтах Российской Федерации произошло более 20 катастрофических взрывов газа и пыли, на относительно малоаварийных польских шахтах – 15 взрывов метановоздушной смеси, при этом пострадало 426 человек, в том числе 219 – смертельно. Наибольшее число несчастных случаев фиксируется на шахтах Китайской Народной Республики (КНР): только за последние 15 лет более 30 мощных взрывов, в результате которых погибли свыше 2 тыс. человек [1].

К сожалению, взрывы газа и пыли на угольных шахтах России, особенно в последние годы, стали доминирующими травмирующими факторами по сравнению с другими видами аварий с групповыми несчастными случаями. Нормативная база, регламентирующая безопасность ведения горных работ на угольных шахтах по пылегазовому фактору [2], основывается на исследованиях, выполненных в 50-60-е годы XX в. [3]. За прошедший период существенно изменилась технология подземной угледобычи, что отрицательно сказалось на факторах риска взрывов газа и угольной пыли. Об этом свидетельствует ряд аварий с массовой гибелью людей, происшедших в 2007-2008 гг. на шахтах постсоветского пространства: «Ульяновская», «Юбилейная» (Россия), им. А.Ф. Засядько (Украина), «Абайская» (Казахстан) и др. О необходимости коренной реконструкции угольных предприятий, направленной на их противоава-рийную устойчивость, свидетельствует ряд публикаций [4, 5].

Как показывает практика, обеспечение надежной пылевзрывозащиты – сложная организационно-техническая задача, решение которой зависит от объективной оценки факторов опасности взрыва. Основные из них:

• нижний концентрационный предел взрываемости пылевого аэрозоля, образующегося из взвешенной и отложившейся пыли;
• масса отложившейся пыли на единицу поверхности выработки и горношахтного оборудования;
• способы и параметры профилактических мероприятий по предупреждению образования взрывчатых концентраций метана и аэрозоля из отложившейся пыли;
• способы локализации взрыва пылегазовоздушных смесей в выработках.

Трудозатраты на выполнение комплекса противопылевых мероприятий определяются степенью пы-левзрывобезопасности горных выработок:

T = δ/P,

где Т – время накопления взрывоопасного количества пыли, сут (ч); δ; – нижний концентрационный предел взрываемости отложившейся пыли, г/м³; Р – интенсивность пылеотложения, г/м³ в сутки (г/м³ в час).

Нижний концентрационный предел взрываемости отложившейся пыли, полученный в опытной штольне МакНИИ [6], выражается зависимостью

где A, K1, K2 – экспериментальные коэффициенты, которые для опытной штольни составляли соответственно 25,08; 22,71; 0,69; V_r – выход летучих веществ, %; n – содержание метана в выработке, %.

Согласно требованиям правил [2] для каждого разрабатываемого пласта контрольные испытания на взрывчатость пыли должны проводиться один раз в год для углей с выходом летучих веществ ≥15% и один раз в три года для углей с выходом летучих веществ <15%. Проведение контрольных испытаний с такой периодичностью не позволяет быстро выявлять изменения степени взрывчатости пыли и, соответственно, своевременно корректировать сроки выполнения мероприятий по пылевзрывозащите.

Контрольные испытания взрывов отложившейся пыли не проводятся из-за отсутствия в Российской Федерации опытных штолен и шахт с отвечающей современным требованиям контрольно-измерительной аппаратурой. Поэтому в п. 293 действующих правил [2] и в инструкциях по борьбе с пылью и пылевзрывозащите указано, что нижние концентрационные пределы взрываемости отложившейся пыли определяются в лабораторных условиях по взрывчатости пылевого аэрозоля или по номограмме, построенной МакНИИ на основании уравнения

δ; = 133,2exp(-0,045 V_r) + 3,5ехр(-0,032 V_r) A_c,

где A_c – содержание золы в угле в долях единицы от концентрации пыли, %.

При применении осланцевания степень взрывчатости угольной пыли практически не определяется, а оценивается по минимальной норме негорючих веществ, исключающей взрывчатость пылевого аэрозоля.

Получение более-менее достоверных данных о нижних концентрационных пределах взрываемости ` угольной пыли осложняется также отсутствием порядка их определения в соответствии с требованием п. 293 [2].

Вместе с тем, как показывает опыт, для практических целей основное значение имеет нижний концентрационный предел взрываемости отложившейся пыли, позволяющий обоснованно подойти к вопросу о периодичности применения мероприятий по предупреждению взрывов пыли и тем самым резко сократить затраты на их выполнение.

Интенсивность пылеотложения Р по сети горных выработок изменяется в широких пределах: от долей грамма до нескольких килограммов на 1м³ объема выработки в сутки [6]. Интенсификация и концентрация горных работ сопряжена с резким изменением факторов, определяющих интенсивность пылеотложения (скорость движения воздуха, концентрация пыли, увеличение машинного времени работы и др.). При основном технологическом процессе длительностью 2-3 ч в смену и комплексном гидрообеспыливании запыленность воздуха в рабочей зоне составляет 250-1100 мг/м³, а в исходящей вентиляционной струе 100-370 мг/м³ [7]. При такой запыленности и расходе воздуха через очистной забой 1500-2500 м³/мин интенсивность пылеоотложения в примыкающих выработках составляет 800-1500 г/м³ сут. Для большинства горнотехнических условий шахт Кузбасса и Воркуты при такой интенсивности пылеотложения периодичность выполнения работ по предупреждению взрывов угольной пыли составит от 0,010 до 0,025 сут, т.е. через каждые 15-30 мин работы машин и механизмов необходимо проводить профилактические взрывозащитные мероприятия.

Проверка шахт Кузбасса показала, что основным мероприятием по предупреждению взрывов угольной пыли все еще остается сланцевая пылевзрывозащита. При высокой интенсивности пылеотложения почти в любой момент времени поверх инертной пыли накапливается слой угольной пыли. В этих условиях взрывозащитные свойства инертной пыли резко снижаются, а в случае накопления взрывоопасного количества угольной пыли полностью аннулируются [8].

Массовое применение инертной пыли в шахтах в значительной степени увеличивает общую запыленность воздуха до вредных для дыхания человека размеров и тем самым усиливает силикозоопас-ность атмосферы горных выработок. Так, при передвижении людей по осланцованным выработкам запыленность воздуха составляет 240-300 мг/м³, а в процессе осланцевания и обметания выработок достигает 6000 мг/м³, что в сотни раз выше предельно допустимых концентраций (ПДК). Даже при отсутствии передвижения людей и транспорта запыленность воздуха в осланцованных выработках при скорости движения воздуха более 2 м/с достигает 50 мг/м³. Средне-сменные концентрации пыли по всей сети горных выработок, и особенно в рабочих зонах, значительно выше ПДК. В этих условиях в соответствии с требованиями СанПиН 2.2.3.570–96 должны контролироваться индивидуальные пылевые нагрузки, а вместо этого степень пылеопасности оценивается технически достижимыми уровнями (ТДУ), которые при контрольных проверках оказываются выше фактических уровней запыленности (справка № 142/1 от 29 апреля 2008 г. Управления по технологическому и экологическому надзору Рос-технадзора по Кемеровской области). Это свидетельствует либо о завышенных ТДУ, либо о низком качестве пылевого контроля и контроля пылевзрывобезопасно-сти, которые должны выполняться в соответствии с пп. 290,302 правил [2]. Результаты визуальных наблюдений и лабораторных испытаний набранных проб показали, что все конвейерные выработки находились в пылевзрывоопасном состоянии, несмотря на то, что весьма трудоемкие для шахт мероприятия по осланцеванию выработок проводились.

В целом мероприятия по предупреждению взрывов угольной пыли, основанные на применении инертной пыли, малоэффективны и в определенных условиях не гарантируют безопасность. Это доказывают взрывы, происшедшие в различных странах мира на шахтах, где использовалась сланцевая взрывозащита. Недостатки, присущие этому методу, еще более усугубились в современных шахтах с комплексом мокрых способов обеспыливания, сопровождающихся резким повышением относительной влажности воздуха.

В связи с этим в § 207 правил 1973 г. [9] в местах интенсивного пылеотложения предписывалось предупреждение взрывов угольной пыли способами, основанными на использовании воды вместо сланцевой пыли. Эти рекомендации были обязательными в то время, когда нагрузки на очистной забой в большинстве случаев не превышали 500 т/сут. В современных шахтах нагрузки на забой значительно выше.

Рекомендованные для оценки качества осланцевания приборы контроля пылевзрывобезопасности ПКП [10] не могут быть использованы для контроля пылевзрывобезопасности горных выработок шахт с интенсивной угледобычей, так как не дают текущего фактического накопления угольной пыли поверх сланцевой.

Совершенствование системы локализации вероятных взрывов газа и угольной пыли – составная часть проблемы пылевзрывозащиты шахт, решение которой одна из важнейших задач в области техники безопасности и охраны труда на ближайшие годы.

В настоящее время на большинстве шахт Российской Федерации для локализации взрывов применяются пассивные заслоны, в которых в качестве гасящего материала используется инертная пыль или вода. Впервые инертная пыль была применена на угольных шахтах Германии в конце XIX в. В середине 60-х годов XX в. на шахтах Германии использование сланцевой защиты фактически было запрещено из-за ее неэффективности и вредности для здоровья шахтеров.

Количество гасящего материала в сланцевых заслонах принимается из условий гашения наиболее сильных взрывов, и удельный расход инертной пыли определяется для наиболее взрывчатой угольной пыли с выходом летучих веществ >30%. Сланцевые заслоны, применяемые на угольных шахтах с момента их внедрения, не претерпели существенных изменений.

Основное требование к инертной пыли – способность легко переходить во взвешенное состояние после длительного пребывания во влажной атмосфере. Это требование губительно сказывается на эффективности сланцевых заслонов, т.е. с увеличением расхода воздуха и сечений выработок резко возрастает локальная турбулентность вентиляционной струи, обусловливающая унос свежей пыли с полок, а при нахождении в атмосфере с относительной влажностью более 80%, несмотря на все ухищрения, пыль слеживается, что требует ее частой замены. В целях увеличения срока пригодности допускалось полки заслона загружать расфасованной в мешки инертной пылью. После аварии на шахте «Ульяновская» такая загрузка запрещена, так как сланцевая пыль не перешла во взвешенное состояние и осталась в мешках, т.е. заслоны не выполнили свои функции – не локализовали взрыв и допустили распространение его по сети горных выработок.

Локализовать взрыв пассивным сланцевым или водяным заслоном практически невозможно из-за характерной особенности последнего, представляющего собой протяженное стационарное сооружение, занимающее 20- 30 м выработки, а также из-за неопределенности месторасположения, многочисленности, рассредоточенности и относительной подвижности некоторых источников воспламенения (распредпункты, электроприводы конвейеров и перегружателей, совокупности машин и электрооборудования на сопряже-J нии горных выработок и т.д.) [11, 12]. Исследования, выполненные Главным институтом горного дела (г. Катовице, Польша) и МакНИИ (г. Макеевка, Украина) в экспериментальных штольнях, показали, что сланцевый заслон способен сохранять свою эффективность при скорости распространения пламени до 200 м/с, а водяной заслон – до 280 м/с при количестве инертной пыли или воды в заслоне не менее 400 кг (л) на 1м² площади сечения выработки в свету в месте установки заслона, т.е. пассивные заслоны эффективны только при подавлении балансирующих и слабых взрывов [13,14].

Таким образом, пассивные заслоны как громоздкие стационарные сооружения не способны локализовать взрыв в выработках с многочисленными и относительно подвижными потенциальными источниками воспламенения из-за сложности в производственных условиях постоянно поддерживать допустимые расстояния их установки. Кроме того, надежность действия заелонов в допустимом диапазоне скоростей горения в значительной степени зависит от качества изготовления и установки полок, соблюдения норм загрузки заслона инертной пылью или заполнения водой и сохранения этих норм в процессе эксплуатации.

В шахтных условиях трудно выполнить эти нормы, поэтому практика свидетельствует о повседневном нарушении действующих требований.

По указанным причинам применение как водяных, так и сланцевых заслонов на практике оказывается неэффективным. Вместе с тем дальнейшее развитие угольной промышленности сопряжено с разработкой более глубоких горизонтов, применением более производительных технологий и механизмов с увеличивающейся их энерговооруженностью, что приводит к повышению интенсивности газо- и пылевыделения в шахтах, а также к росту вероятности появления различных источников воспламенения, т.е. к усилению факторов, способствующих возникновению взрывов. Это обстоятельство вызывает необходимость совершенствовать весь комплекс взрывозащиты угольных шахт, в том числе и средств локализации взрывов (вспышек) метана и угольной пыли, в направлении резкого снижения количества развитых взрывов газа и угольной пыли в выработках, что позволило бы исключить сопряженные с ними травматизм горнорабочих и материальный ущерб.

Во всем мире, в том числе в бывш. СССР, широко проводились научные исследования по созданию активных (автоматических) средств локализации взрывов метана и угольной пыли специальными ингибитор-ными порошками. На основании результатов испытаний опытных образцов автоматических систем во всех последних редакциях правил безопасности в угольных шахтах стран СНГ (Россия, Украина и Казахстан) предписывается применять сланцевые (водяные) заслоны только до внедрения автоматических систем. I Автоматические системы, в отличие от пассивных заслонов, снабжаются независимым от внешних условий источником энергии, служащим для принудительного диспергирования и подачи в зону воспламенения ингибиторного (взрывоподавляющего) вещества по сигналу датчика, реагирующего на какое-либо физическое явление, сопровождающее вспышку (взрыв). Такие устройства, как правило, представляют собой постоянно функционирующие системы, срабатывающие при возникновении вспышки или ударно-воздушной волны от взрыва метана и (или) угольной пыли. Гашение пламени взрыва осуществляется значительно меньшим (по сравнению с пассивными заслонами) количеством гасящего вещества. Устройства имеют небольшие габариты и массу, что позволяет их сравнительно легко перемещать по выработке по мере развития горных работ, не загромождая свободное пространство горной выработки, оставляя место для горношахтного оборудования различного назначения.

Наиболее удачной разработкой в этой области является автоматическая система взрывоподавления – локализации взрывов АСВП-ЛВ (Россия), имеющая лучшие в мире технические характеристики по быстродействию и параметрам создаваемого локализующего облака взрывоподавляющего порошка [15]. Она сертифицирована и допущена к применению в угольных шахтах России и Украины. Четырехлетний опыт эксплуатации автоматических систем на шахтах России показал эффективность и перспективность развития данного направления.

Следует отметить тот факт, что на шахтах «Томская», «Ульяновская», «Юбилейная» в Кузбассе и на шахте «Комсомольская» в Воркуте взрыв газа и угольной пыли был локализован за автоматическими системами АСВП-ЛВ на расстоянии не более 200- 300 м, при этом ни один человек за системами не погиб, а горные выработки и горношахтное оборудование не были разрушены. При аварии на украинской шахте им. А.Ф. За-сядько АСВП-ЛВ были установлены в 13-м восточном конвейерном штреке. Всего было установлено шесть АСВП-ЛВ на протяжении штрека и одна в тупиковой части выработки: две на ПК10, две на ПК37, две на ПК72 и одна на ПК145. Осмотренные после аварии в процессе обследования 13-го восточного конвейерного штрека системы АСВП-ЛВ (шесть штук до ПК72) оказались разрушенными: мембраны повреждены, приемные щиты согнуты, на одной из систем согнута выносная штанга, пламегасящий порошок выброшен из бункеров. Одна из установок с ПК72 (серийный № 06-591) была выдана на поверхность и доставлена в лабораторию МакНИИ на исследования, которые показали, что установка находилась в разряженном состоянии, т.е. она сработала в шахте. Анализ проб отложившейся угольной пыли, набранных на ПК72 и ПК8 (в 10- 20 м от установленных систем АСВП-ЛВ), показал, что угольная пыль не приняла участия во взрыве.

Обобщая вышеизложенное, можно сделать вывод, что ориентирование на применение устаревшей сланцевой защиты угольных шахт – путь малоэффективный и бесперспективный, что подтверждается практикой использования сланцевых заслонов за период более чем 100 лет. При сильных взрывах газа и пыли сланцевые и водяные заслоны, ввиду ограниченности их технических возможностей, взрыв не подавляют и не локализуют, это приводит к большим человеческим жертвам и значительному экономическому ущербу.

При высокопроизводительных технологиях и механизмах с высокой энерговооруженностью опасность взрыва газа и пыли может свестись к минимуму только при полной автоматизации всех процессов комплексного обеспыливания и пылевзрывозащиты.

Основой такого комплекса должны быть:

• система мониторинга интенсивности накопления пыли и пылевзрывобезопасности горных выработок, аналогичная системе газового контроля;
• автоматические системы пылеподавления и гидрообеспыливания, функционально связанные с системой мониторинга интенсивности накопления пыли;
• автоматические системы подавления и локализации взрывов порошковыми ингибиторами.

Нормативную базу по предупреждению и локализации взрывов угольной пыли необходимо скорректировать с учетом изменившихся технологий и интенсивности угледобычи. Рекомендации по способам и средствам пылевзрывозащиты должны быть органически увязаны с горнотехническими условиями ведения горных работ.

Список литературы

1. Левкин Н.Б. Предотвращение аварий и травматизма в угольных шахтах Украины. – Макеевка: МакНИИ, 2002. – 392 с.

2. ПБ 05-618-03. Правила безопасности в угольных шахтах. – Сер. 5. – Вып. 11/ Колл. авт. – М.: ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2003. – 296 с.

3. Борьба с угольной и породной пылью в шахтах/Б.Д. Бекирбаев, Г.С. Гродель, П.А. Гульшин и др. – М.: Госгортехиздат, 1959. – 499 с.

4. ТолченкинЮ.А., ЧекветадзеФ.А., РазумнякН.Л. Роль переподготовки руководителей и специалистов в повы­шении промышленной безопасности на шахтах отрасли/Уголь. - 2007. – № 10. - С. 41-44.

5. Мохначук И.И. Проблемы безопасности на угле­ добывающих предприятиях// Уголь. – 2008. – № 2. – С. 21-26.

6. КиреевА.М. Исследование пылевзрывобезопасности горных выработок в условиях шахт Донбасса: Автореф. дис... канд. техн. наук/ Тульский политехнический инсти­тут.–Тула, 1968.– 21 с.

7. Трубицын А.А. Технологические основы системы управления пылевой обстановки в угольных шахтах для обеспечения безопасности ведения горных работ: Авто­реф. дис... д-ра техн. наук/ ННЦ ГП – ИГД им. А.А. Скочинского. – Люберцы, 2002. – 216 с.

8. Петрухин П.М., Качан В.Н. Теоретические основы пы­левзрывозащиты способами, основанными на примене­нии воды// Безопасность труда в угольных шахтах: Тр. МакНИИ. -Т. XXII - М.: Недра, 1972. - С. 89-103.

9. Правила безопасности в угольных и сланцевых шах­тах. – М.: Недра, 1973. –510 с.

10. Прибор контроля пылевзрывобезопасности горных выработок типа ПКП/А.А. Трубицын, М.Е. Попов, С.Н. Во­рошилов, Я.С. Ворошилов // Науч. сообщ. ННЦ ГП – ИГД им. А.А. Скочинского. – 2005. – Вып. 321. – С. 89-103.

11. Кравец В.М. Исследование и разработка рекоменда­ций по совершенствованию системы локализации взрывов угольной пыли в шахтах: Автореф. дис... канд. техн. наук/Новочеркасский политехнический институт. – Новочер­касск, 1980.– 21с.

12. Шевцов Н.Р. Взрывозащита горных выработок. – \ Донецк: Нордпресс, 2002. - 286 с.

13. Либецкий К. Пылевые опасности в горнодобываю­щей промышленности// Главный институт горного дела, Польша. – Катовице, 2004. – 486 с.

14. Исследование возможности замены осланцевания и сланцевых заслонов мокрыми способами в условиях шахт Донбасса: Отчет по теме № 40/ МакНИИ, 1965. – 41 с.

15. ДжигринА.В., Горлов Ю.В., Чигрин В.Д. Автомати­ческая система взрывоподавления – локализации взрывов метановоздушной смеси и угольной пыли в подземных горных выработках угольных шахт// Безопасность труда в промышленности. – 2003. – № 8. – С. 22-26.

Джигрин А.В., д-р техн. наук, директор по научной работе (ФГУП ННЦ-ГП ИГД им. А А Скочинского)
Поздняков Г.А., д-р техн. наук, зав. лабораторией (ФГУП ННЦ-ГП ИГД им. А А Скочинского)
Новосельцев А.И., директор (ООО «ГорЭКС)
Корнеев А.П., канд. техн. наук, зав. лабораторией (МакНИИ, Украина)
Журнал «Безопасность труда в промышленности», № 4.2009

Анализ работы технических средств локализации взрывов на примере аварии в Филиале «Шахта Ульяновская»

 

В соответствии с требованиями Правил безопасности на шахтах, разраба­тывающих пласты, опасные по взрывам метана и угольной пыли, наряду с меро­приятиями по предупреждению взрыва должна применяться вторая линия пылевзрывозащиты, предназначенная для локализации, следовательно, предотвраще­ния распространения по горным выработкам на большее расстояние уже воз­никших взрывов. Необходимость использования второй линии защиты обу­словлена принципиальной невозможностью обеспечить абсолютную надеж­ность всех вместе взятых средств предупреждения взрывов метана и угольной пыли в шахтах.

До настоящего времени в России и в странах СНГ в качестве основного средства второй линии пылевзрывозащиты используются пассивные водяные или сланцевые заслоны, с помощью которых изолируются наибо­лее вероятные очаги взрывов на шахтах.

Взрыволокализующее действие пассивного заслона состоит в создании гасящей среды на пути распространяющегося по горной выработке фронта пламени от взрыва угольной пыли, представляющей собой облако диспергированного пламегасящегося вещества (воды или инертной пыли), которое образуется при воздейст­вии на заслон ударной воздушной волны (УВВ) самого взрыва. При этом пассивный сланцевый заслон может локализовать взрыв лишь на определен­ной стадии развития взрывного процесса и в очень узком диапазоне скоростей распространения фронта пламени: от 140 м/с до 284 м/с. Кроме того, пассивные заслоны малоэффективны при гашении взрывов только метановоздушной смеси (т.е. без участия во взрыве угольной пыли), а также при взрывах метана в местных и слоевых скоплениях и в куполах. В самом принципе действия сланцевого заслона заложено техническое противоречие. При слабых взрывах ударная волна не в состоянии опрокинуть полки с инертной пылью. А при сильных взрывах из-за большой инерционности сланцевого заслона (более 2 с) не успевает сформироваться облако инертной пыли на пути распространения фронта пламени.

Авария в Филиале «Шахта Ульяновская» в очередной раз показала неэффективность сланцевых заслонов. Все сланцевые заслоны были разбиты и сланцевая пыль рассыпана по горной выработке, однако взрыв угольной пыли не только не был локализован, но продолжал развиваться, увеличивая свою мощность и, соответственно, скорость распространения, т.е. сланцевые заслоны не выполнили своей основной функции.

В настоящее время в большинстве высокоразвитых угледобы­вающих странах практически отказались от использования сланцевых заслонов из-за их малой эффективности. Начиная с конца 60-х годов, в этих странах интенсивно проводятся научные исследования по созданию ждущих авто­матических систем гашения вспышек (взрывов), предназначенных для взрывозащиты различных горных выработок и оборудования. В России «Межведомственная комиссия по взрывному делу» при Академии горных наук на базе исследований по целевым научно-техническим программам Минуглепрома СССР разработала автоматическую систему взрывоподавления-локализации взрывов АСВП-ЛВ. Эта система отмечена золотой медалью на международной выставке Экспо-Сибирь в 2005 году, сертифицирована и допущена к применению на угольных шахтах России и Украины. Система АСВП-ЛВ срабатывает от воздействия УВВ с быстродействием 15-20 мс – это лучший в мире показатель для таких устройств.

Система АСВП-ЛВ работает в ждущем режиме и приводится в действие УВВ, образованной в результате взрыва метано-пылевоздушной смеси. При срабатывании системы происходит выбрасывание в пространство горной выработки пламегасящего порошка энергией сжатого воздуха, находящегося под высоким давлением в рабочей камере системы. В результате в объёме горной выработки по всему её сечению на пути распространения фронта пламени формируется надежный заслон в виде долгоживущего облака пламегасящего порошка во взвешенном состоянии. Этот заслон ликвидирует подошедший фронт пламени (гасит его) и прекращает (локализует) процесс распространения взрывов по сети горных выработок.

Технические параметры срабатывания системы регулируются и установлены исходя из средних значений возможных взрывов метана и угольной пыли. По данным анализа взрывов метана, произошедших в угольных шахтах СССР и стран СНГ, нижнее значение величины УВВ при переходе вспышки метана во взрыв составляет 0,2 кг/см². Именно на этот среднестатистический минимальный порог срабатывания настроены системы АСВП-ЛВ. Исходя из своих технических характеристик, системы АСВП-ЛВ надежно локализуют взрывы метано-пылевоздушных смесей слабой и средней мощности со скоростями УВВ до 800 м/с. При сильных и детонационных взрывах скорости УВВ могут быть 1500 – 2500 м/с. В этом случае для их локализации необходимо применять специальные меры, которые разработаны Межведомственной комиссией по взрывному делу при АГН, но до сих пор не востребованы. Чтобы не допустить развитие взрывов метана и угольной пыли до больших величин существуют четкие рекомендации о порядке расстановке систем АСВП-ЛВ – 60 м от забоя или от сопряжения выработок и не более 300 м между системами.

В Филиале «Шахта Ульяновская» было установлено 10 систем АСВП-ЛВ. На основании Справки НОВГСО от 20.03.2007 г. «По состоянию сланцевых заслонов и автоматических систем АСВП-ЛВ Филиала «Шахта Ульяновская» после обследования аварийного участка» и результатов осмотра систем специалистами сервисной службы ООО «АСЛВ-сервис» было установлено, что из десяти сработали пять систем АСВП-ЛВ, остальные пять не сработали ввиду отсутствия в подошедшей к ним УВВ давления, превышающего порог срабатывания, то есть системы и не должны были сработать.

При обследовании состояния систем после произошедшей аварии необходимо обращать внимание на то, что показателем срабатывания систем являются следующие признаки:

- полиэтиленовая мембрана бункера порвана;

- часть или весь порошок выброшен из бункера системы;

- в рабочей камере системы нет сжатого воздуха.

Факт срабатывания системы подтверждается отсутствием в ней сжатого воздуха, что определяется по положению скользящей муфты механизма срабатывания (под воздействием УВВ скользящая муфта сдвигается по ходу распространения УВВ), а не по показанию манометра. После срабатывания системы манометр выходит из строя, при этом стрелка от динамического удара занимает любое произвольное положение или отрывается, что подтверждается описанием состояния систем АСВП-ЛВ после аварии.

При аварии в филиале «Шахта Ульяновская» взрыв метана и угольной пыли, несмотря на установленные там сланцевые заслоны в конвейерном штреке, развился до большой мощности. Далее взрыв распространялся по конвейерному уклону пл. 50 беспрепятственно, так как первые системы АСВП-ЛВ были установлены на расстоянии более 800 м от сопряжения с конвейерным штреком. При наличие пыли и свежего воздуха взрыв продолжал развиваться и при подходе к системам его сила возросла до величин выше среднестатистических и, соответственно, скорость распространения и ширина фронта УВВ были такими, что срабатывание систем происходило в запредельных условиях, при которых процесс выброса порошка сжатым воздухом не успел закончиться до прихода УВВ, а продолжался преодолевая высокое противодавление окружающей среды в области высокого давления УВВ. В результате произошло неполное выбрасывание пламегасящего порошка в горную выработку. Однако, следует отметить, что в системах предусмотрен восьмикратный запас необходимого количества порошка. При содержании его более 10 г на 1 м³ пространства горной выработки стехиометрическая метано-пылевоздушная смесь уже не взрывается. Поэтому даже неполное распыление порошка на пути распространения фронта пламени создало аэрозольное облако с 4-х кратным превышением необходимой концентрации пламегасящего порошка, что явилось препятствием для дальнейшего развития взрыва. По схеме аварийного участка филиала «Шахта Ульяновская» видно, что взрыв затухает после прохождения автоматических систем АСВЫП-ЛВ. На вентиляционном штреке 50-11 бис после сработавшей системы № 05-40 (ПК 30) ударная волна, не получая подпитки от новых взрывов ослабла ниже уровня 0,2 кг/см², то есть ниже порога срабатывания систем АСВП-ЛВ. Новых взрывов не происходило, так как пламегасящий порошок из АСВП-ЛВ флегматизировал шахтную атмосферу на пути распространения фронта пламени от взрыва. В связи с этим, вторая система № 05-113 (ПК 157), находящаяся на расстоянии 1270 м от первой, сохранилась в рабочем заряженном состоянии, так как условия для ее срабатывания отсутствовали, что подтверждается состоянием самой системы (отсутствие полного разрушения полиэтиленовой мембраны, наличие сжатого воздуха в рабочей камере) и состоянием горной выработки.

Еще характернее картина на конвейерном уклоне пл. 50. Фронт пламени и ударная волна были остановлены после прохода аэрозольного облака из огнетушащего порошка, образовавшегося после срабатывания систем № 05-137, № 05-282, № 05-50 и № 05-78. При этом ударная волна, не получая подпитки от новых взрывов, ослабла до величины ниже уровня 0,2 кг/см² и, поэтому последующие системы (№ 06-286, № 05-72 и № 06-290), стоящие на пути распространения УВВ, не должны были сработать, так как уровень давления УВВ был ниже порога срабатывания. Вышесказанное подтверждается характером разрушения и наличием следов горения угольной пыли в конвейерном уклоне пл. 50, а также внешним видом и техническим состоянием автоматических систем после прохождения фронта пламени и УВВ.

Следует отметить, что две системы АСВП-ЛВ на конвейерном уклоне пл. 50, защищавшие сопряжение с конвейерным штреком 50-11 бис (Акт ввода в эксплуатацию от 10.05.2006 г.) были демонтированы и без уведомления сервисной службы (ООО «АСЛВ-сервис») перенесены работниками шахты в новое место: одна система № 05-113 в вентиляционный штрек (ПК 157), вторая система № 06-252 в нижнюю часть конвейерного уклона пл. 50 для защиты проходческого забоя с размещением системы приемным щитом к забою, то есть в обратную сторону к подошедшей ударной волне. В результате чего УВВ от взрыва пришла не на приемный щит, а с противоположной стороны - со стороны бункера, однако система сработала, но не в штатном режиме.