Взрыволокализующие заслоны

Взрыволокализующие заслоны предназначены для локализации (предупреждения распространения) взрывов метана и угольной пыли.

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 и 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 распыленного в воздухе пламегасящегося вещества (воды или инертной пыли), которое образуется при воздействии на заслон ударной воздушной волны (УВВ) самого взрыва.

Сланцевыми или водяными заслонами должны быть изолированы (защищены):

• очистные выработки;
• забои подготовительных выработок, проводимых по углю или по углю и породе;
• крылья шахтного поля в каждом пласте;
• конвейерные выработки;
• пожарные участки.

Заслоны размещаются в выработках, на входящей и на исходящей струях изолируемых выработок.
Защита забоев подготовительных выработок до внедрения автоматических систем должна осуществляться рассредоточенными заслонами (сланцевыми или водяными). При этом в тупиковой части выработки устанавливается не менее четырех рядов сосудов или полок. Первый ряд должен быть установлен не ближе 25 и не далее 40 м от забоя.
Подготовительные выработки протяженностью менее 40 м должны изолироваться заслонами, устанавливаемыми в смежных выработках на минимально допустимом расстоянии от сопряжений (60 м для сланцевых и 75 м для водяных заслонов).
Для изоляции крыльев заслоны устанавливаются в откаточных и вентиляционных штреках у бремсбергов, уклонов, квершлагов и у других примыкающих к ним выработок.
Для защиты конвейерных выработок, тупиковых подготовительных выработок, проводимых по углю, сланцевые или водяные заслоны должны устанавливаться на всем протяжении выработок на расстоянии не более 300 м для сланцевых и 250 м для водяных заслонов. Установка заслонов в конвейерных выработках не требуется, если по ним транспортируется только порода.
Для изоляции пожарных участков заслоны помещаются во всех примыкающих к ним выработках.
Заслоны устанавливают в горизонтальных и наклонных выработках с углом наклона до 18°. При угле наклона более 18° заслоны должны устанавливаться в смежных выработках на минимально допустимом расстоянии от их сопряжения с изолируемой выработкой.

Сланцевые заслоны должны устанавливаться на расстоянии не менее 60 и не более 300 м, водяные - не менее 75 и не более 250 м от забоев очистных и подготовительных выработок, сопряжений откаточных и вентиляционных штреков с бремсбергами, уклонами, квершлагами, а также от изолирующих пожар перемычек. Установка заслонов на откаточных и вентиляционных штреках, у сопряжений с бремсбергами, уклонами, квершлагами не требуется, если сланцевые заслоны, изолирующие забои очистных и подготовительных выработок, находятся на расстоянии 300 м и менее, а водяные - 250 м и менее от этих сопряжений.
Заслоны должны устанавливаться на прямолинейных участках выработок с выдержанным сечением. Запрещается устанавливать заслоны на участках выработок, имеющих пустоты за креплением (купола, старые погашаемые выработки и т.п.).
За сохранность и исправность заслонов, установленных в выработках участка, несет ответственность начальник участка, в других выработках - ИТР, за которыми закреплена выработка.

Сланцевый заслон

Мешки с инертной пылью

Мешки водяного (сланцевого) заслонов

Мешки водяного (сланцевого) заслонов

Представляет собой ряд полок, расположенных на трапециевидных опорах, загруженных инертной (в том числе сланцевой) пылью, опрокидывающихся под действием ударной волны или с помощью специальных механизмов. Ширина полок 250—500 мм. Расстояние между полками равно ширине полки. Имеются небольшие бортики – 5 см.
На полки засыпается инертная пыль (из сланца, доломита, ракушечника). Полки заполняются из расчета – 400кг на 1м² поперечного сечения выработки, длина заслона не менее 20 м. Первый заслон устанавливается не ближе 60 м от забоя, последующие - не далее 300 м.

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 на шахте «Ульяновская» 19 марта 2007 года 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.

Водяной заслон

Представляет собой сосуды вместимостью более 80 л, размещенные на полках, ориентированных поперек выработки. Заслон снабжен рассекателями в виде пилообразных ножей, жестко закрепленных с обеих сторон сосудов. При взрыве газа или пыли сосуды в эластичной оболочке ударной волной прижимаются к неподвижным ножам, разрезающим оболочку сосудов, и вода выливается, локализуя взрыв. Количество воды и сосудов из расчета 400 л на 1м² площади поперечного сечения выработки. В качестве сосудов для инертной пыли и воды в заслонах могут применять пластиковые мешки.

О бесполезности водяных и сланцевых заслонов:

Это штук тридцать установленных под самой кровлей широких досок, заполненных несколькими тоннами сланцевой пыли. Причем доски устанавливались на трапециевидных баклушах, так что стояли на узком основаниях этих трапеций, перевертывались при взрыве газа, рассеивая сланцевую пыль. Сланцевая пыль взвешивалась в воздухе и, смешиваясь с угольной пылью, предотвращала ее взрыв.
Эта осланцовка могла работать только в Воркуте, где в вечной мерзлоте шахты сухо как в Сахаре. В остальных шахтах всегда осенняя русская грязь и вечно капает и даже льется вода с потолка. А сланец - весьма гигроскопичен, поэтому сланцевая пыль в три дня превращается в кусок грязи. Уголь же гидрофобен, поэтому всегда лучше готов взлететь пылинками. Так что ученые мужи заменили сланцевые заслоны (широкие доски) корытами с водой, столь же бесполезные, ибо воду в корытах надо взрывать, чтоб она тонко распылилась и поглощала энергию взрывного горения в себя, а не выливать ее бесполезно как из ведра на пол.

— Б.П. Синюков Взрыв на шахте Ульяновская

Автоматическая система взрывоподавления-локализации взрывов

Основная статья: Автоматическая система взрывоподавления-локализации взрывов
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 разработана автоматическая система взрывоподавления-локализации взрывов АСВП-ЛВ, на Украине - СЛВА (Система локализации взрывов, автоматическая). На шахте «Ульяновской» из десяти установленных в шахте систем АСВП-ЛВ восемь были установлены в конвейерном уклоне, где взрыв был локализован сработавшими системами АСВП-ЛВ, две из них на выходе конвейерного уклона не сработали ввиду отсутствия в подошедшей к ним ослабленной ударной волне давления, превышающего порог их срабатывания. Распространение и развитие взрыва происходило в выработках, защищаемых сланцевыми заслонами, которые как и во всех других авариях оказались бесполезными для локализации взрыва.