Анализ т епловых источников, которые могли статьинициатором взрыва метана и угольной пыли

В качестве тепловых источников, которые могли стать инициатором взрыва метана и угольной пыли,экспертная комиссия рассмотрела

светильники и сигнализаторы, принадлежавшие пострадавшим;

зону горения пожара, действовавшего в момент взрыва в выработанном пространстве 6-й западной лавы ЗП или в неконтролируемой части конвейерного штрека 5-й западной лавы ЗП.

Светильники и сигнализаторы, принадлежавшие пострадавшим.

В ходе анализа газовой обстановки накануне взрыва экспертная пришла к выводу, что в месте нахождения пострадавших (Кочерженко А.Ю., Томусяка Р.П.,ПоперекиВ.В.) в кровле выработки могли существовать слоевые скопления метана (см. подраздел 17.2), которые сообщались с активной зоной. В случае неисправности головного светильника и искрения упомянутые скопления могли воспламениться и передать процесс горения в активную зону с последующим взрывом.

Лабораторные исследования показали, что светильники и сигнализаторы с повреждениями головок, шнуров и корпусов, получили эти повреждения в результате развития аварии от воздействия ударной волны и высокой температуры (протоколы экспертизы технического состояния и испытаний аккумуляторного отсеков головных светильников от 26.11.2020г. ГУ "МАКНИИ"). Следовательно, головные светильники и сигнализаторы метана, совмещенные с головными светильниками, не явились источником воспламенения метана.

 

Зона горения пожара

 

Путем анализа газовой обстановки на аварийном участке, которая формировалась в результате снижения депрессии ВГП экспертной комиссией установлено (см. подраздел 17.2), что после опрокидывания вентиляционной струи внеконтролируемой части конвейерного штрека 5-й западной лавы ЗП контакт активной зоны с очагами горения стал неизбежным.

На основании вышеизложенного экспертная комиссия пришла к выводу, чтотепловым источником, ставшим инициатором первого взрыва метана, стала зона горения пожара, действовавшего в момент взрыва в выработанном пространстве 6-й западной лавы ЗП или в неконтролируемой части конвейерного штрека 5-й западной лавы ЗП.

ПРИЧИНЫ ФОРМИРОВАНИЯ ВЗРЫВООПАСНОЙ

ГАЗОВОЙ СРЕДЫ НА АВАРИЙНОМ УЧАСТКЕ

И НАКОПЛЕНИЯ МЕТАНА В ВЫРАБОТАННОМ

ПРОСТРАНСТВЕ

Основываясь на результатах анализа газовой обстановки (см. раздел 17) экспертная комиссия пришла к выводу, что в начальной стадии аварии на аварийном участке 6-й западной лавы ЗП взрывоопасная среда формировалась дважды:

в период с 6 часов до 9 часов 48 минут;

и непосредственно перед взрывом, примерно, в 11 часов 20 минут

В первом случаепричиной формирования на аварийном участке взрывоопаснойгазовой среды явилось резкое снижение расхода воздуха, подаваемого на аварийный участок,в том числе в конвейерный штрек 5-й западной лавы ЗП, используемый для изолированного отвода метана. Снижение было достигнуто путем уменьшения депрессии вентилятора главного проветривания ВЦД-47У западного вентиляционного ствола №2 с 293 мм вод.ст. до 98 мм вод ст., а также открытия вентиляционных дверейна конвейерном штреке 2-й западной лавы УПЦП (№ 83, 84).

Во втором случае причиной стало опрокидывание вентиляционной струи в неконтролируемой части конвейерного штрека 5-й западной лавы ЗП в совокупности с пониженной депрессией ВЦД-47У.

Длительное снижение депрессии аварийного участка способствовало накоплению значительного объема  метана в выработанном пространстве 6-й западной лавы ЗП.

 

МЕХАНИЗМ РАЗВИТИЯ АВАРИИ,ПРИЧИНЫ

ЕЕ   РАЗВИТИЯ. Зона поражения

   

Механизм развития аварии

        

Как указывалось в подразделе 17.1 вследствие постепенного снижения эффективности изолированного отвода метана концентрация метана в утечках, омывающих угольные целики, повысилась и в отдельные  периоды времени в зонах, прилегающих к призабойному пространству, возникали местные скопления метана. После возникновения эндогенного пожара мгновенное воспламенение упомянутых скоплений метана произойти не могло, вследствие недостаточно высокой температуры в очаге (не выше 250-300⁰С).

Послесамовозгорания угля происходило развитие процесса гетерогенного горения (сопровождавшееся  медленным ростом температуры в очаге)  до тех пор, покалетучие, выделяющиеся из угольного вещества, не воспламенились. Сэтого момента температура в очаге горения резко подскочила до 1000⁰С. Практически сразу воспламенился метан, что сопровождалось резким скачком концентрации СОв исходящей в условиях неизменного режима проветривания.Момент воспламенения метана зафиксирован также датчиком метана, установленным за камерой смешивания (см. рис. 5.2), в виде снижения концентрации метана, примерно на 20%.

Начиная с 4 часов 35 минут вследствие поэтапного снижения расхода воздуха произошло снижение интенсивности горения и ухудшение газовой обстановки на выемочном участке, подробно описанное в подразделе 17.2:

- в пустотах выработанного пространства постепенно накапливался метан, к 9 часам 48 мин. объем избыточного метана составлял порядка 700 м³;

 - повысилась концентрация метана в конвейерном (в исходящей струе участка и в неконтролируемой части конвейерного штрека 5-й западной лавы ЗП) и в конечном счете с 6 часов до 9 часов 48 минут 17.11.20 г. в неконтролируемой части конвейерного штрека 5-й западной лавы ЗП существовала взрывоопасная газовая среда. При этомдлинаактивной зоны достигла около 350м (приблизительно, от границы зоны метановыделения из выработанного пространства до монтажного ходка 6-той западной лавы ЗП).

При сохранении  исходного направления движения струи по неконтролируемой части конвейерного штрека 5-й западной лавы ЗП вероятность контакта взрывоопасного объема МВС (активной зоны) с зоной горения была относительно невелика.

С 9 часов 48 минут после увеличения расхода воздуха в результате закрытия дверей №№ 83,84 концентрация метана в неконтролируемой частиконвейерного штрека 5-й западной лавы ЗП (на выходе из зоны метановыделения) снизилась примерно до 3,5%

С моментаопрокидывания струи в неконтролируемой части конвейерного штрека 5-й западной лавы ЗП началось формирование новой активной зоны взрыва, примерными границами которой стали (см. рисунок 21.1):

сопряжение 6-й западной лавы ЗП с конвейерным штреком 5-й западной лавы ЗП;

условная плоскость максимальной интенсивности метановыделения из вмещающих пород.

Образованию взрывоопасной газовой среды способствовало повторное прохождение отработанной струи (с концентрацией около 3,5%) через зону действия источников метановыделения. Протяженность новой активной зоны составляла не более 40-60 м. При этом контакт этой зоны с очагами горения стал практически неизбежным.

Первый взрыв (взрыв метановоздушной среды)характеризовался относительно слабой ударной волной.Кроме того, вследствие загромождениясечения выработки кострами давление во фронте УВ при ее распространении на восток  снижалось гораздо интенсивнее, чем это наблюдается при распространении УВ по незагроможденным выработкам.

В результате совместного влияния этих факторов (относительно слабой начальной ударной волны первого взрыва и резкого падения давления в ее фронте при распространении на восток)разрушительное действие  первого взрыва оказалось  минимальным. Ударная волна практически не повредила крепь, нанеслалегкие телесные повреждения 3-м пострадавшим - ТомусякуР.П., КочерженкоА.Ю. и Попереке В.В. (см. раздел 14), находившимся в момент взрыва в неконтролируемой части конвейерного штрека 5-й западной лавы ЗП (на расстоянии 300-400м от ближней границы активной зоны), и частично разрушила перемычку в районе кроссинга. Продукты взрыва, характеризующиеся высокой концентрацией СО,распространились по выработкам аварийного участка.

Вследствие динамического воздействия УВ первого взрывана выработанное пространство произошломасштабноевыдавливание МВС из выработанного пространства по всем направлениям, опрокидывание вентиляционных струй, заполнение выработок МВС с высокой концентрацией метана,  поднятие во взвешенное состояние угольной пыли. При этом мгновенный повторный взрыв оказался невозможен из-за дефицита кислорода.Только на периферии метанового облака, сформировавшегося в горных выработках (на границе «метан-воздух»), продолжались локальные вспышки метана, его диффузионное горение, а также горение отдельных порций угольной пыли. В течение последующих 20 секунд происходило перемешивание метанового облака с воздушными струями с образованием двух активных зон:в конвейерном штреке 6-й западной лавы ЗП и в магистральном конвейерном штреке ЗП(см. рисунок 21.1).

К моменту формирования новых активных зон взрыва тепловые источники инициации взрывного процесса сохранились на значительном удалении от активной зоны первого взрыва (в виде вспышек и диффузионного горения отдельных объемов МВС и горения многочисленных скоплений пыли). В этих условиях сразу после формирования упомянутых зон произошли (почти одновременно) 2 взрыва, сопровождавшиеся мощными ударными волнами, приведшими к масштабным разрушениям в горных выработках и смертельным механическим травмам Бочарова М.И.

Таким образом, тепловым источникомвоспламененияметанопылевоздушнойсмеси (второго взрыва) оказались многочисленные вторичные очаги горения, в том числе скоплений угольной пыли. В процессе развития взрывов метанопылевоздушной смеси новые вторичные очаги горения продолжали возникать на значительном удалении от точек инициации взрывов. После прекращения взрывных процессов горение вторичных очагов развития не получило и они стали постепенно затухать. На момент обследования

Рисунок 21.1 – Схема развития аварии

выработок шахты только один из вторичных очагов сохранился и был обнаружен в вентиляционном ходке №1 5-й западной лавы ЗП, спустя двое суток -19.11.20 г. в 15 часов 35 минут.

 

Причины развития аварии.

Основываясь на результатах анализа (разделы 19.1, 17.3), экспертная комиссия пришла к выводу, что причинами развития аварииявляются:

- формирование взрывоопасной газовой среды на аварийном участке вследствие резкого снижения расхода воздуха, подаваемого на аварийный участок, достигнутого путемснижения депрессии ВГП, а также открытия вентиляционных дверей №№ 83, 84 в конвейерном штреке 2-й западной лавы УПЦП;

- контакт взрывоопаснойгазовой среды с зоной горения, который стал возможен вследствие опрокидывания вентиляционной струи в неконтролируемой части конвейерного штрека 5-й западной лавы ЗП;

- наличие отложений угольной пыли вследствие низкой эффективности мероприятий по борьбе с пылью.

 

Зона поражения аварии

Вследствие развития авариизона действия поражающих факторов распространилась не только на выработки аварийного участка, но и далеко за ее пределы. Перечень горных выработок, подвергшийся воздействию ударной волны, пламени и потока токсичный продуктов взрыва, приведен ниже:

- конвейерный штрек 5-й западной лавы ЗП - неконтролируемая часть выработки;

- конвейерный штрек 5-й западной лавы ЗП - исходящая выемочного участка;

- 6-я западная лава ЗП;

- конвейерный штрек 6-й западной лавы ЗП;

- магистральный конвейерный штрек ЗП;

- вспомогательный ходок № 2 5-й западной лавы ЗП;

- ходок № 5 5-й западной лавы ЗП;