Анализ аварийных вентиляционных режимов и изменений газовой обстановки на аварийномучастке в ходе ликвидации аварии

Поэтапное снижение депрессии ВГП (ВЦД-47) с 293 даПа (угол разворота лопаток 80⁰) до 98 даПа (угол разворота лопаток 30⁰), а также открытие вентиляционных дверей №№ 83, 84 в конвейерном штреке 2-й западной лавы УПЦП привели к

- снижению расхода воздуха, подаваемого на аварийный участок, с 1450 м³/мин. до 400 м³/мин.;

- снижению расхода воздуха, отводимого  по неконтролируемой части конвейерного штрека 5-той западной лавы ЗП, со 150 м³/мин. до 41 м³/мин.;

- повышению средней по сечению концентрации метана в исходящей аварийного участка с 0,4% до 0,8-0,9 %;

- повышению средней по сечению концентрации метана в неконтролируемой части конвейерного штрека 5-той западной лавы ЗП  на границе зоны метановыделения из вмещающих пород с 2,3 % до 5,96%:

среднее снижение метанообильности вследствие выгорания метана, м³/мин. (см. раздел 19.1);

 расход МВС по неконтролируемой выработке при сниженной депрессии, м³/мин.

Расчеты подтверждаются замерами, выполненными в ходе разведки неконтролируемой части конвейерного штрека 5-той западной лавы ЗП со стороны кроссинга.

Таким образом, в результате снижения расхода воздуха в неконтролируемой части конвейерного штрека 5-той западной лавы ЗП сформировалась взрывоопасная газовая среда.

Протяженность выработки с взрывоопасной газовой средой  составляла:

 расстояние от кроссинга до линии забоя,  м;

 протяженность зоны действия источников метановыделения (прилегающей к очистному забою) по простиранию,  м.

Тем не менее, вероятность взрыва газовой среды в неконтролируемой части конвейерного штрека 5-той западной лавы ЗП при исходном направлении вентиляционной струи в этой выработке была относительно мала, поскольку (как указывалось выше) зона горения метана локализовалась в 30-40м от линии забоя лавы, а ближайшая к очагам горения граница активной зоны располагалась, примерно, в 200 м от этой линии. То есть, между упомянутыми зонами существовал безопасный (не способный передавать горение) промежуток длиной 160-170м.

Примерно, в 9 часов 48 минут в результате закрытия вентиляционных дверей №№ 83, 84 в конвейерном штреке 2-й западной лавы УПЦП резко увеличились депрессия аварийного участка и расход воздуха, подаваемого на участок, с 400 до 650 м³/мин. Вследствие увеличения депрессии метановыделение из выработанного пространства на короткий промежуток времени  также резко возросло, после чего стало постепенно снижаться.Соответственно, концентрация метана в неконтролируемой части конвейерного штрека 5-той западной лавы ЗП после кратковременного всплеска (вызванного переходным процессом)стала плавно снижаться к новому стационарному значению - 3,5%.

Таким образом, вследствие закрытия вентиляционных дверей №№ 83, 84 газовая среда в неконтролируемой части конвейерного штрека 5-той западной лавы ЗП на некоторое время стала взрывобезопасной.

Последующее закорачивание струи через перемычку № 109 в сочетании с увеличением аэродинамического сопротивления кроссинга привело (примерно в 11часов)к опрокидыванию вентиляционной струи в неконтролируемой части конвейерного штрека 5-той западной лавы ЗП. При этом депрессия, приложенная к выработанному пространству, опять резко снизилась.

Вследствие  резкого снижения депрессии временно (на период очередного переходного аэродинамического процесса), метановыделение из выработанного пространстватакже снизилось.Однако, несмотря на снижение дебита метана из выработанного пространства,в результате реверса отработанная струя воздуха (содержавшая до 3,5% метана)была повторно направлена через зону действия источников метановыделения (из вмещающих пород). В результате этого в неконтролируемой части конвейерного штрека 5-той западной лавы ЗП концентрация метана  в исходящем воздушном потоке снова оказалась взрывоопасной (более 5%).

Послеизменения режима вентиляциив рассматриваемой выработке газовая среда с взрывоопасной концентрацией метана сформироваласьуже в новом объеме:в неконтролируемой части конвейерного штрека 5-той западной лавы ЗП между сопряжением этой выработки с лавой и поверхностью, удаленной от линии забоя на расстоянии 50-60м. Таким образом, в результате опрокидывания струи активная зона и зона горения совпали, после чего  взрыв метановоздушной среды стал практически неизбежным.

Вследствие низкой скорости вентиляционного потока в неконтролируемой части конвейерного штрека 5-той западной лавы ЗП слоевые скопления метана в кровле этой выработки (по всей ее длине)могли сохраняться после опрокидывания струи длительное время.

В течение всего периода пониженной депрессии, приложенной к аварийному участку,  происходило накапливание метана в пустотах выработанного пространства. Вследствие этого баланс метановыделения, установившийся на аварийном участке до изменения вентиляционного режима, не соблюдался: количество метана, выносившееся вентиляционной струей за пределы участка, было на 1-3м³/мин. меньше количества метана, выделявшегося в выработанное пространство из природных источников. Это подтверждается информацией стационарных датчиков метана, установленных на аварийном участке.

По оценкам экспертной комиссии с момента снижения депрессии ВГП до момента первого взрыва (в течение почти 7 часов) в пустотах выработанного пространства накопилось порядка 600-700 м³избыточного метана.