Почему взрываются шахты
Гликман А.Г.
НТФ "ГЕОФИЗПРОГНОЗ"
Санкт-Петербург
Апрель 2007
Интервью взято корреспондентом Всероссийского
отраслевого журнала "СТРОИТЕЛЬСТВО"
19 марта произошел взрыв метана на шахте "Ульяновская" в Новокузнецке. Погибло 110 человек. Что там произошло и почему?
За комментариями о возможных причинах обращаемся к АГ, который с 1977 до 1993 г занимался на угольных шахтах разработкой, а затем, и внедрением методики и аппаратуры для оценки и прогнозирования устойчивости кровли.
Обрушение пород кровли и взрыв метана - это принципиально различные события, хотя причина у них может быть общая. Обрушение пород дает 50% травматизма во всем Мире, и до сих пор считается непрогнозируемым. А взрыв метана - это чисто российская проблема. В других странах взрывы метана практически не случаются. Это происходит только в России и в Китае. Ну, о Китае говорить не будем, там применяется ручной труд, и такие категории как охрана труда и безопасность труда для китайских шахт неприменимы. А у нас...
Взрыв метана в современных угольных шахтах, казалось бы, в принципе невозможен. Гремучая смесь образуется при концентрации метана в атмосфере, превышающей 5%. А газоанализаторы, которые стоят в шахтах, практически во всех выработках, настроены так, что при достижении 2% в любой выработке обесточивается вся шахта, и все находящиеся под землей люди обязаны немедленно выйти на поверхность. Но главное заключается в том, что сколько бы метана ни скопилось под землей, пока нет искры или открытого или тлеющего огня, взрыва не будет. Поэтому в шахту допускается исключительно искробезопасное оборудование, которое ни при каких условиях не даст искру. Для примера, вот ваши наручные электронные часы в шахту надевать нельзя. Потому что если вдруг эти часы окажутся раздавленными обрушившейся породой, то их аккумулятор может дать при коротком замыкании искру, способную вызвать взрыв гремучей смеси.
Но, к сожалению, в условиях России это все только в теории. Требования техники безопасности у нас настолько не выполняются, что никакая спец. аппаратура не поможет.
Ну, как же, если, как вы говорите, стоят автоматические выключатели, то как же их обойти?
Метан растворен в угле более или менее равномерно, а скорость выделения его из угля в атмосферу шахты зависит от скорости добычи (или проходки). Чем больше добывают угля, тем больше его измельчается, и, следовательно, тем больше выходит газа. При проходке работа идет в тупиковой выработке, что осложняет вентиляцию. И поэтому вблизи проходческого забоя обязательно висит наверху, под самой кровлей (потому что метан легче воздуха) газоанализатор. По замыслу, при увеличении концентрации следует останавливать проходку и не продолжать ее до тех пор, пока количество метана в атмосфере выработки не уменьшится. Но скорость проходки определяет зарплату проходчиков, и поэтому при повышении концентрации метана, не дожидаясь критического значения в 2%, газоанализатор снимают с крюка, заворачивают его в ватник и кладут на почву... Ну, а за искрой дело не станет.
Ничего себе... А откуда же может взяться искра, если все оборудование искробезопасно?
В зависимости от количества растворенного в угле газа, шахтам присваиваются определенные категории, определяющие опасность по газу и пыли. Самые опасные угольные шахты - это шахты 3-ей категории. Опаснее их - сверхкатегорные. Самые неопасные - шахты первой категории. И если в шахтах, опасных по газу и пыли, какие-то требования правил безопасности выполняются, то на шахтах первой категории это не так. Достаточно сказать, что там КУРЯТ (!!!).
Курение в угольных шахтах является основной причиной взрывов метана. Ведь если обратить внимание на то, какие именно шахты взрываются, то окажется, что это происходит почти исключительно на шахтах первой категории.
Был период, когда с этой бедой практически справились. Во всяком случае, в Донбассе. До войны там была такая должность - табакотрусы. Эти люди обыскивали шахтеров перед спуском в шахту, и отбирали все, имеющее отношение к курению. Но это не все. Если взрыв метана все же происходил по чьей-то вине, то виноватого не позволяли хоронить на кладбище - только за забором, как самоубийцу, а семья его изгонялась из этого шахтерского поселка без всякого пособия и помощи.
Скрыть факт курения в шахте невозможно. За счет постоянного потока воздуха по выработкам, запах распространяется на весьма значительные расстояния. Поэтому ссылки на то, что руководству шахты это неизвестно, несостоятельны. Не вызывает сомнения, что при наличии воли у руководства шахты, решить эту проблему возможно. А если взрыв все-таки произошел, то виновника обнаружить и вообще не составляет труда. Дело в том, что в эпицентре взрыва разрушений нет. И если виноват курильщик, то и сигарета, и спички остаются на месте.
Но ведь лишить семью виновника взрыва пособия по потере кормильца просто так невозможно. Для этого должны быть внесены определенные дополнения в законодательство.
Но ведь это же во имя сохранения многих и многих жизней!
Что касается главного условия взрыва - наличия метана в достаточной для взрыва концентрации, то одной из причин его появления является пересечение выработкой тектонического нарушения. Одним из свойств горных пород в зоне тектонического нарушения является их сильная разрушенность [Свойства зон тектонических нарушений (ЗТН)]. При разрушении угля - из него выходит газ. Поэтому при вскрытии этой зоны выработкой, в атмосфере шахты может внезапно резко возрасти концентрация метана. Сильная нарушенность пород углевмещающей толщи является причиной того, что при вскрытии этой зоны выработкой резко усиливается обрушение пород кровли. То есть, вскрытие тектоники приводит одновременно и к обрушению пород кровли, и к выбросу газа.
Так что же все-таки могло произойти на "Ульяновской"?
Некоторый анализ ситуации, сложившейся на шахте "Ульяновская", можно сделать, обратившись к сообщениям СМИ. В первом же сообщении говорилось о том, что диспетчерская аппаратура зарегистрировала бросок концентрации метана. То, что аппаратура у диспетчера показала возрастание метана, свидетельствует о том, что газоанализаторы не были выведены из строя.
Тотчас же после этого последовал взрыв. Через некоторое время после этого сообщили о резком возрастании водопритока. Как то, так и другое указывает на то, что изначальная причина происшествия - во вскрытии тектоники.
Не дает покоя мысль - что явилось детонатором?! Откуда могла взяться искра или огонь?! Чудес не бывает. И если причины для взрыва гремучей смеси не было, то и взрыва бы не было. Я сам был в шахте в момент выброса газа, когда концентрация его многократно превысила критическую. Газа было столько, что люди получали отравление. Но не было искры, и взрыва не произошло.
Категорически отвергаю мысль о том, что искра была электрического происхождения. В шахте 3-ей категории никак не могло оказаться аппаратуры, не имеющей сертификата искробезопасности.
Это был момент пересменки, поэтому искр от ударов вращающегося шнека комбайна по породе тоже не должно было быть. А вот то, что кто-то из шахтеров, выйдя в капитальную выработку, с устатку закурил, очень похоже на правду. Ведь в принципе, в капительной выработке, вдали от действующего забоя (добычного или проходческого) это, казалось бы, полностью безопасно. Но видимо, количество выброшенного тектоникой газа было столь велико, что гремучая смесь сформировалась даже в капитальной выработке.
Отчасти, это объясняет, что взрыв разрушил практически всю шахту. Если бы взрыв произошел в забое, пострадало бы пространство, ограниченное вентиляционными шлюзами. Если взрыв происходит в капитальной выработке, то объем, охваченный взрывом, возрастет многократно.
Неужели сейчас, в XXI-м веке шахтеры так зависят от того, встретится на их пути тектоника или нет?
В общем-то произошло то, чего горняки боятся больше всего - вскрытие тектонического нарушения. Сколько сил потрачено во всем Мире, чтобы найти способ прогнозирования этого явления! Иногда даже казалось, что вот-вот, и задача будет решена. В 80-х годах в нашей стране был, я бы сказал, бум, связанный с этим.
В 1967-м году западногерманский геофизик Крэй опубликовал в журнале Geophysics статью, где описывался геофизический метод, позволяющий прямо из подземных выработок выявлять тектоническое нарушение. Статья была довольно убедительной. Описывалась аппаратура, с помощью которой якобы проверялся этот метод, и приводились планы горных выработок, из которых якобы было определено тектоническое нарушение... В общем, после проверки, которую осуществили во всех угледобывающих странах, стало ясно, что это фикция. За исключением нашей страны.
В СССР вместо проверки чиновники из Минуглепрома ухватились за эту идею во-первых, как за очень диссертабельную. Ох, сколько диссертаций было защищено на эту тему!.. А во-вторых, был взят курс на получение Государственной премии за внедрение этого метода. Согласитесь, здесь уж не до проверки. Было создано специальное КБ в Донецке, которое делало аппаратуру, и 28 геофизических отрядов, разбросанных по угольным регионам всей страны, которые эту аппаратуру эксплуатировали.
Ни у кого, разумеется, ничего не получалось, никакой тектоники никто не выявлял. Но поскольку этот ветер, довольно зловонный, доложу я вам, дул из Минуглепрома, от самого что ни на есть главного геофизика этого министерства, то шахты вынуждены были подтверждать документально, что эффективность этой аппаратуры очень высокая. А именно, 80%. Это очень психологически интересный момент. Оказывается, если идет такого рода обман, то всегда указывают, что эффективность - 80%. Видимо, очень уж сладостно это число отзывается в нашем организме.
Это направление получило название метода каналовых волн. Аппаратура эта еще где-то сохранилась. В Кемерово вот уже сколько лет работает геофизическая группа с аппаратурой этого направления. Несчастные мужики, всю жизнь положить на никому не нужную работу...
Мы как раз тогда разрабатывали свою методику прогнозирования устойчивости кровли в угольных шахтах, и поскольку находились в той же области знания (сейсморазведка), то варились в одном котле. И так получилось, что я, сам того не желая, в самый решающий момент, когда эта Госпремия была уже вот-вот, что называется, у них в кармане, вывел всю эту компанию на чистую воду.
Вот тогда-то этот самый минуглепромовский геофизик и пообещал мне, что ни одна из моих разработок не останется без его "внимания". Ну, это вообще-то неплохо, так как не дает расслабиться. Но в данном случае так сложилось, что такое вот внимание оказало нам необыкновенную услугу.
Дело в том, что разработанная нами методика и аппаратура "Резонанс", о которой я уже рассказывал, имела некоторое ограничение. С помощью этой аппаратуры можно прогнозировать устойчивость кровли только вне тектоники. Мы тогда, правда, этого не понимали, потому что еще не знали свойств пород в зонах тектонических нарушений. Но вот когда нас вынудили прекратить общение с шахтами (еще в 1993 году), мы, работая с поверхности, обнаружили, что аппаратура, использующая тот же принцип, что и наша подземная аппаратура "Резонанс", способна выявлять зоны тектонических нарушений (ЗТН). Изучая с тех пор свойства пород в ЗТН, мы поняли, что, оконтуривая эти зоны с поверхности, мы тем самым показываем опасные зоны в находящихся на любых глубинах выработках шахт и рудников.
Опасность, она ведь тоже разная бывает. Так, сейчас наша аппаратура (ССП) работает в Казахстане, в Хромтау, на территории рудника, добывающего хромовую руду с глубины 700м. Для них опасность заключается в том, что в ЗТН идет неуправляемое обрушение пород кровли и повышенный приток воды. В калийных рудниках, на солепромыслах (Березники, Соликамск...) в ЗТН просачивается вода с поверхности в добычные выработки. Вода растворяет соленосную толщу, остановить ежеминутно нарастающую струю невозможно, и это приводит к гибели всего рудника.
Для угольных шахт в ЗТН, плюс к этим неприятностям, возникает опасность выброса газа. Естественно, увидев с поверхности зону, опасную по выбросу газа, нужно осуществить его дегазацию, а затем принять принципиальное решение - бросить этот участок или все-таки разрабатывать. Когда заранее известно о встрече с тектоникой, существуют приемы, ослабляющие негативные последствия этого.
Значит, шахта "Ульяновская" могла избежать того, что произошло?
В принципе, да. Но только в принципе. Потому что пока живы оба участника того "госпремиального" конфликта, в России метод ССП угольными шахтами применяться не будет. Каким бы количеством жизней это ни обошлось.
В 2003 году мы испытывали метод ССП на шахте Инской (сейчас называется Листвяжной), тоже в Кемеровской области. Работая с поверхности, мы должны были указать зоны, в которых имело место осложнение горнотехнической ситуации в выработках шахты (на глубине порядка 400м). Попадание оказалось 100-процентным. Причем это касалось как уже действующих, так и еще не пройденных выработок. По этому поводу я повесил на наш сайт статью ["Можно ли прогнозировать устойчивость подземных выработок, не спускаясь в шахту..."].
Естественно, что это было отражено в соответствующем документе. Но спустя некоторое время я вдруг узнал, что люди из ВНИМИ заставили гл. геолога этой шахты переписать протокол таким образом, чтобы там не были отражены положительные результаты этих испытаний. Оно, разумеется, ничего не меняет, но, по крайней мере, вам понятна сложившаяся ситуация. И поскольку ВНИМИ до сих пор делает в угольной промышленности все что хочет, то принятие шахтами методики и аппаратуры ССП, снижающей риск при подземной добыче угля, нам с вами, по крайней мере, при моей жизни, не грозит.
Так значит, я так прямо могу написать, что то, что произошло на шахте "Ульяновская", лежит на совести ВНИМИ?
В общем, да. Но это все равно ничего не изменит.
