Автоматическая система взрывоподавления – локализации взрывов

Материал из MiningWiki — свободной шахтёрской энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
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[править]

  • 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[править]

  • 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[править]

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.

АСВП-ЛВ.jpg

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[править]

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.

АСВП-ЛВ2.jpg

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[править]

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.