Автоматическая система взрывоподавления – локализации взрывов

АСВП-ЛВ

Автоматическая система взрывоподавления — локализации взрывов (АСВП-ЛВ) предназначена для защиты горных выработок от распространения по ним взрывов метановоздушноой смеси и (или) угольной пыли, путём создания заслона в виде облака из пламегасящего порошка во взвешенном состоянии.

В настоящее время в большинстве высокоразвитых угледобывающих странах практически отказались от использования сланцевых заслонов в качестве взрыволокализующих 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.

Основные параметры АСВП-ЛВ

• Рабочее давление воздуха в рабочей полости, МПа(кгс\см²) 12 (120)
• Объём рабочей полости, см³ 1326
• Масса пламегасящего порошка, кг, не менее 25
• Инерционность срабатывания, мс 15-20
• Минимальная чувствительность срабатывания системы, при давлении на фронте ударно–воздушной волны, МПа 0,02
• Длина создаваемого заслона (облака) пламегасящей среды, м, не менее 30
• Количество выносных штанг, шт. 3
• Масса системы, кг, не более 76

Достоинства системы АСВП-ЛВ

• компактна, надёжна и проста в эксплуатации;
• для работы не требуется электропитание;
• не требуется частая замена пламегасящего порошка, так как он герметично упакован;
• может применяться в выработках с любым углом наклона.

Функционирование системы АСВП-ЛВ

Система работает в ждущем режиме и приводится в действие ударно-воздушной волной (УВВ), образованной в результате взрыва метано-пылевоздушной смеси. УВВ воздействует на приёмный щит Автономного командного устройства (АКУ), приёмный щит формирует механический импульс и через выносные штанги передаёт его на устройство срабатывания Устройства локализации взрывов (УЛВ). После срабатывания этого устройства сжатый, находящийся в рабочей полости УЛВ воздух, поступает в промежуточную камеру и бункер УЛВ, где происходит выбрасывание в пространство горной выработки пламегасящего порошка. 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 надёжно 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 чёткие рекомендации о порядке расстановке систем АСВП-ЛВ — 60 м от забоя или от сопряжения выработок и не более 300 м между системами.

АСВП-ЛВ в реальных условиях

На шахтах «Томская», «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. Засядько 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, приёмные щиты согнуты, на одной из систем согнута выносная штанга, пламегасящий порошок выброшен из бункеров. Одна из установок с ПК72 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.

На шахте «Ульяновская» было установлено 10 систем АСВП-ЛВ. После аварии 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 на «Ульяновской» 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 видно, что взрыв затухает после прохождения автоматических систем АСВП-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 её срабатывания отсутствовали, что подтверждается состоянием самой системы (отсутствие полного разрушения полиэтиленовой мембраны, наличие сжатого воздуха в рабочей камере) и состоянием горной выработки.

Ещё характернее картина на конвейерном уклоне пл. 50. Фронт пламени и ударная волна были остановлены после прохода аэрозольного облака из пламегасящего 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 приёмным щитом к забою, то есть в обратную сторону к подошедшей ударной волне. В результате чего УВВ от взрыва пришла не на приёмный щит, а с противоположной стороны — со стороны бункера, однако система сработала, но не в штатном режиме.
Следует обратить особое внимание на тот факт, что за установленными и сработавшими автоматическими системами АСВП-ЛВ не погиб ни один человек.

Исходя из результатов расследования, вызывает недоумение ничем не обоснованная рекомендация комиссии по техническому расследованию причин аварии, происшедшей 19.03.2007 года на шахте «Ульяновская», об отзыве разрешения на применение систем АСВП-ЛВ. Тем самым комиссия вместо конструктивной оценки произошедшего несчастного случая предлагает зачеркнуть все наработки и научные достижения в области взрывозащиты и вернуться в прошлый век — опять к сланцевым заслонам. Кроме того, к сожалению, от разработчиков и от широкой научной общественности скрыта, а в большей мере безвозвратно утеряна ценнейшая информация о работе систем АСВП-ЛВ в реальных условиях. Любой опыт является основанием для корректировки технических параметров и дальнейшего совершенствования средств взрывозащиты с целью повышения их эффективности и уровня безопасности работ в угольных шахтах.

На шахте "Воркутинская" в Воркуте при аварии 11 февраля 2013 года системы АСВП-ЛВ.1М успешно участвовали в локализации взрыва. Положительный эффект их применения было отмечен в Информационном бюллетене Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор) № 04, 2013:
"Комиссией было установлено, что при аварии 11.02.2013г. на "Шахта Воркутинская" ОАО "Воркутауголь" ЗАО "Северстальресурс" заслон АСВП-ЛВ сработал эффективно и остановил распространение взрыва".

Применение систем АСВП-ЛВ.1М в настоящее время

В настоящее время (на 2015-2016 гг) системы АСВП-ЛВ.1М имеют действующие сертификаты и разрешения на применение, и поставляются производителем для угольных шахт в требуемое количестве.

В России системы АСВП-ЛВ.1М применяются согласно:

• Федеральным нормам и правилам в области промышленной безопасности "Инструкция по локализации и предупреждению взрывов пылегазовоздушных смесей в угольных шахтах"
  

(Утверждена приказом по Ростехнадзору №634 от 06 ноября 2012г., зарегистрирована в Минюсте 25 декабря 2012г, рег.№ 26359. Введена в действие — 01 марта 2013г.)

• Федеральным нормам и правилам в области промышленной безопасности "Правила безопасности в угольных шахтах" (2014г.)
  

(Утверждены приказом по Ростехнадзору №550 от 19 ноября 2013г., зарегистрированы в Минюсте 31 декабря 2013г, рег.№ 30961, опубликованы в Бюллетене нормативных актов ФОИВ N7, 17.02.2014. Введены в действие — 18 мая 2014г.
Также системы АСВП-ЛВ.1М допущены для применения в качестве взрыволокализующих заслонов на угольные шахты Китая и Украины.