КӨМІР ӨНЕРКӘСІБІНДЕГІ ЭНДОГЕНДІК ӨРТТЕРДІҢ СЕБЕПТЕРІН АНЫҚТАУ, АЛДЫН АЛУ ЖӘНЕ ЖОЮ ӘДІСТЕРІН ЖЕТІЛДІРУ
Қазақстан Республикасының ғылым және жоғарғы білім министрлігі
Қорқыт Ата атындағы Қызылорда университеті
Инжинирингтік технологиялар БББ
Әбжан Мадияр, Сағындық Наурызхан
ГД-23-1
КӨМІР ӨНЕРКӘСІБІНДЕГІ ЭНДОГЕНДІК ӨРТТЕРДІҢ СЕБЕПТЕРІН АНЫҚТАУ, АЛДЫН АЛУ ЖӘНЕ ЖОЮ ӘДІСТЕРІН ЖЕТІЛДІРУ.
Ғылыми жетекші:
техника ғылымдарының кандидаты,профессор П.Ә. Таңжарықов
Қызылорда, 2025
МАЗМҰНЫ
Кіріспе
3
Тарау І. Эндогендік өрттердіҢ ПАЙДА БОЛУ СЕБЕПТЕРІН анықтау
5
1.1. Эндогендік өрттердің себептерін анықтау
5
1.2. Өрттің пайда болуы ықтимал аумақтарын анықтау
6
1.3. Көмірдің өздігінен қызуының физика-химиялық сипаттамасы
7
1.4. Кен орындарындағы өрт қауіптілігін талдау
11
ТАРАУ ІІ. КЕН ОРЫНДАРЫНДАҒЫ ӨРТ ҚАУІПІН АЗАЙТУ
19
2.1.Эндогенді жану жағдайларына байланысты өрттердің алдын алу шаралары
19
2.2. Эндогендік өртті сөндірудің тактикалық және техникалық әдістері
29
ТАРАУ ІІI. ЭНДОГЕНДІ ӨРТТЕРДІ ЖОЮ ТӘСІЛДЕРІ
30
3.1. Өртті гидравликалық жару арқылы сөндіру
30
3.2. Өртті сулы аммиак ерітіндісімен жою
32
3.3. Өртті сөндіруде антипирогенді ерітінділерді қолдану
34
ҚОРЫТЫНДЫ ЖӘНЕ ҰСЫНЫСТАР
38
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
40
КІРІСПЕ
Көмірдің алғашқы кен орындарының ашылуынан бастап көмір өндіру тарихы шамамен үш ғасырды құрайды. Өткен ғасырдың 30-40 жылдарында көмір өнеркәсібі КСРО-ның ең ірі шикізат саласына айналды. Қазіргі уақытта көмір ең кең таралған отын-энергетикалық ресурс болып табылады. Қазіргі уақытта игеріліп жатқан кен орындарында жүктемені арттыру мәселе болып табылады, бұл көмір өндіруші кәсіпорындар мен шахталардағы авариялардың айтарлықтай төмендеуі жағдайында ғана мүмкін болады, көмір өнеркәсібі қалыптасқан кезден бастап кен орындарын игеру жазатайым оқиғалармен бірге жүретін. Жазатайым оқиғалардың көпшілігі жер асты өрттеріне байланысты болды, 1960 жылдардан бастап көмірдің өздігінен қызуынан туындаған эндогендік өрттердің тез өсуі байқалады. Тәжірибе көрсеткендей, Қазақстанның бірқатар кен орындарынан (Қарағанды, Екібастұз, Шұбаркөл, Шарынкөл, Қаражырын, Майкөбен және т.б.) көмірді игеру және сақтау кезінде белгілі бір жағдайларда тотығу процестері жүріп, калориялық құрамының бұзылуына әкеп соғады және салдарынан көбінесе көмірдің өздігінен жану байқалады.
Көмір қабаттарын ашу, өндіру процестері, алғашқы өңдеу және апатты немесе уақытша ашық жерлерде сақтау кезінде көмірдің өздігінен жануы кәсіпорынның экономикасына және қоршаған ортаға айтарлықтай зиян келтіреді. Көмір өздігінен жанған кезде көмір ресурстарының көп мөлшері жағылады, көмірдің жылулық құндылығы төмендейді және нәтижесінде улы және денсаулыққа кері әсері бар газдардың едәуір мөлшері бөлінеді. Жану өнімдеріне күйе түріндегі механикалық суспензиялар, сондай-ақ улы заттар, соның ішінде көміртегі тотығы (СО), күкірт диоксиді (SO2), көмірсутектер және т.б. жатады.
Қытайдағы көмір өрттерінің 90%-дан астамы көмірдің өздігінен жануының үлесіне тиеді. Толық емес статистикалық мәліметтерге сәйкес, 2001-2014 жылдар аралығында Қытайда жерасты көмір шахталарында 32-ге жуық газ жарылысының немесе өрт орын алуы тіркелген. Нәтижесінде 614 адам қаза болған, ал Қарағанды көмір бассейнінің жұмыс істеу тарихында 170-ке жуық адам қаза болған деген дерек көздері бар. Тау-кен жұмыстары кезінде көмірдің өздігінен жану жағдайлары сирек тіркелді деп ойлау қате. Себебі 2019 жылдың тамыз айында Шұбаркөл кен орнының Западный разрезінде қазылған тау алқабында көмір өрті тіркелген. Көмірдің өздігінен жануы пайдаланушылар үшін орасан зор қаржылық шығынның себебі болды, сол секілді Ақтөбе ферроқорытпа зауытында уақытша сақтау бункерлерінде де өрт шығып, кәсіпорын үшін үлкен шығын болды.
Көмірдің өздігінен жануын болдырмау шараларын табу үшін елімізде және шетелде үлкен көлемдегі ғылыми-зерттеу жұмыстары жүргізілді. Әрбір нақты кәсіпорын үшін өздігінен жанумен күресу әдістері мен құралдарын таңдау жергілікті жағдайлар мен экономикалық орынды ескере отырып жүзеге асырылады.
Жалпы алғанда, 1980 жылдардың бірінші жартысында тау-кен жұмыстарында 800-ден астам ірі жерасты өрттері болды, олардың 65% көмірдің өздігінен жануынан болды. Мұндай апаттарды және олардың зардаптарын жою үшін айтарлықтай материалдық шығындар мен адам ресурстары қажет болды, және залал кәсіпорындардың жұмысына қиындықтар туғызды. Ұзақ уақыт бойы эндогендік өрттердің алдын алу және онымен күресу қажетті нәтиже бермеді, себебі көмір массивтерінде және жинақтауларында көмірдің өздігінен жану ошақтары толыққанды зерттеу жұмыстарын қажет етеді. Сонымен қатар өрттің алдын алу әдістері, көмірдің өздігінен қызу қаупі дұрыс зерттелмей және жоспарланған шаралар талдаусыз жүргізілген.
Сол себептіде көмір өнеркәсібінде эндогендік өрттерді анықтау, алдын алу шаралары және оны жою тәсілдерін толыққанды зерртеу осы уақытқа дейін тіркелген апаттардың санын азайтатындығы айдан анық.
Тарау І. Эндогендік өрттердіҢ ПАЙДА БОЛУ СЕБЕПТЕРІН анықтау
1.1. Эндогендік өрттердің себептерін анықтау
Жоғарыда айтылғандай, жерасты көмір өндіру көлемінің өсуін тежейтін себептердің бірі - эндогендік өрттер. Эндогендік өрттер ірі аумақтарда пайда болады және белгілі бір қашықтықты қамтиды деп айту қиын. Алайда өрттің болуы салдарынан көбінесе бүкіл шахтада тау-кен жұмыстарының ұзақ уақытқа тоқтап қалуына әкеледі. Өрттердің салдары тау-кен жұмыстарының ұзақ уақытқа тоқтап қалуы ғана емес, сонымен қатар төтенше жағдай аймағын қажетті толық оқшаулау салдарынан қымбат тұратын жабдықтарды қолдану болып табылады. Эндогендік өрттер тікелей экономикалық зиян келтіреді, сонымен бірге белсенді өрт аймағында тау-кен өндіру мүмкін еместігінен көмір шығынын тудырады, өрт көзін оқшаулау, өртті сөндіру уақытты тежейтіндігі белгілі. Өздігінен жану көздерін сөндіру үшін қолданылатын әдістердің тиімділігін бағалау ұзақ уақытты қажет ететінін көрсетті, бұл өрт аймағының температурасы мен ауқымдылығына тікелей байланысты. Температура төмендеген сайын кластердің салқындату жылдамдығы төмендейді. Мұндай пассивті әдіспен эндогендік өрт ошағын толық салқындату 1000 күннен астам уақытты алуы мүмкін. Сонымен қатар, ауа ағыны ұзақ уақыт бойы жоғары температураны сақтай отырып, өрт ошағын термиялық тұрақтандыруға әкеледі. Осылайша, эндогендік өрттерді тиімді сөндіру тек алдын алу шараларын және мұқияттылықты қолдану қажет. Ықтимал өрт ошақтарын уақтылы анықтау үшін көмір шахталарында арнайы бақылау жүргізі қажет.
Эндогендік өрттермен сәтті күресудің маңызды шарты - өздігінен тұтану көздерін уақтылы анықтау. Осы мақсатта келесі жұмыстар жүргізіледі:
- көмірдің өздігінен жануының сыртқы көрінетін белгілерін бақылау (будың шығуы, түтін, иіс);
- стационарлық немесе тасымалданатын температуралық датчиктердің көмегімен температураны өлшеу;
- СО бар-жоғын анықтау үшін GC-4 құрылғысы мен индикаторлық түтіктерді пайдалана отырып, ықтимал өрт аймағындағы атмосфераны талдау.
Әсіресе, көмірдің өздігінен тұтануы кезінде жету қиын жерлерде пайда болған өрттерді сөндіру қиын. Шахталардағы өрттердің алдын алудың, оқшаулаудың және сөндірудің ең жоғары дәрежедегі әдістерінің бірі төтенше жағдай аймағының атмосферасын бағдарлау болып табылады, бұл жануды сөндіретін газды енгізу арқылы кен орындарының атмосферасында оттегі концентрациясын жасанды түрде төмендету болып табылады. Қазіргі заманғы көмір шахталарында өндіру аймағындағы автоматтандырылған бақылау жүйелері эндогендік өрттерді анықтауға мүмкіндік бермейді. Өздігінен тұтану процестері үшін көмірдің ерекше қасиеттерінен басқа (көмірдің тотығу қарқындылығы) екі фактор қажет , оларға:
- жылыту аймағында ауа (оттегі) болуы;
- тотығу процесі кезінде бөлінетін жылуды жинақтау қабілеті.
Бұл факторлар тау-кен жағдайларына байланысты. Яғни игеру жүйесінен, желдету үшін берілетін ауа мөлшері, желдету жағдайлары, кен қазбалары торабындағы тұтану нүктесінің орналасуы және т.б. Көмірдің өздігінен жануынан болатын өрт қауіптілік дәрежесін бағалаудың негізгі әдісі оттегінің мөлшерінің азаюы O2, сонымен қатар көміртегі тотығы мөлшерінің СО жоғарылауы болып табылады.
Эндогенді өрттерді уақтылы анықтаудың аталған әдістері жетілмеген. Шахталардағы және карьерлердегі жасырын жылыту көздерінің таралу аймағының шекарасын анықтау және белгілеу өрт қауіпі бар объектілерде температураны жылдам өлшеуді қажет етеді. Пирометр аспабы өздігінен жасырын тұтану көзінің координаталарын анықтауға мүмкіндік береді; көмір массивінің тереңдігінде орналасқан эндогендік өрттердің алдын алуға мүмкіндік береді.
1.2. Өрттің пайда болуы ықтимал аумақтарын анықтау
Эндогендік өрттерді тиімді сөндіру үшін әзірленген әдістердің көпшілігі өздігінен жану көздерін дер кезінде анықтамайынша мүмкін емес. Өздігінен жанудың ықтимал көздерін анықтау әдістеріне қойылатын маңызды талап жерасты өртінің пайда болуын болдырмау үшін өздігінен жану сатысына дейін анықтау болып табылады. Қол жетімді әдістерді қарастырайық. Қазіргі уақытта шахталарда және карьерлерде эндогендік өрттердің көздерін анықтау үшін әртүрлі әдістер қолданылады - тау жыныстарының бетіндегі жылудың сәулеленуі арқылы анықтау.
Жоғарыда сипатталғандай, көмірдің өздігінен жануы - көмірдің, сүзілген ауа мен судың, сонымен қатар қоршаған тау жыныстарының қасиеттері мен құрамының өзгеруіне ықпал ететін жылу бөлінетін және әртүрлі қосылыстардың түзілуімен жүретін күрделі физикалық-химиялық процесс. Өздігінен жанудың басталуын көмірдің, судың немесе ауаның температурасын тікелей өлшеу арқылы анықтауға болады. Өздігінен жанудың жанама белгілері температураның жоғарылауынан болатын тотығу процестері болып табылады. Жанған көмірді қоршаған ортаның температурасын термометрлер, термопарлар және т.б. сияқты қарапайым контактілі датчиктердің көмегімен, сонымен қатар температураны қашықтан басқару құрылғыларының көмегімен өлшеуге болады. Заманауи технологиялар жер асты өрттерінің орнын анықтау үшін жер бетінде термобейнелеуді жүргізуге мүмкіндік береді, бұл өздігінен тұтану және өздігінен жанудың бастапқы кезеңдерінде мүмкін болатын эндогендік өрттердің көздерін анықтаудың өте пайдалы әдістері. Өздігінен тұтану қаупін бағалау шахталардың атмосферасындағы индикаторлық газдың концентрациясын өлшеу негізінде жүзеге асырылады. Өлшеу қателері индикатор ретінде қолданылатын көміртек тотығы концентрациясының ауытқуынан туындайды. Қазіргі уақытта эндогендік өрттерді анықтау арқылы геофизикалық әдіс әзірленді және тәжірибеде қолданылады. Бұл әдіс электрлік барлаудың екі дипольдік әдісін қолдануды қамтиды: дипольді электрлік профильдеу және экваторлық дипольді электрлік сканерлеу.
Эндогендік өрттердің ықтимал көздерін анықтаудың тағы бір тәсілі- радарларды қолдану арқылы іздеу. Бұл әдісте радиотолқындар тау жыныстарына енеді және олардың шағылу сипаты өздігінен жану кезінде өзгеретін электрлік кедергіге байланысты. Шындығында бұл әдіс өрт көздерінен және әртүрлі электрлік кедергісі бар тау жыныстарының шекараларынан сигналдарды анықтау барысындағы қиындықтарға байланысты қолданылмайды.
1.3. Көмірдің өздігінен қызуының физика-химиялық сипаттамасы
Көмір шахталарын эндогендік өрт қаупіне диагностикалау әдістерін қарастырмас бұрын, шахталардағы көмірдің өздігінен қызуынан туындайтын процестерге тоқталайық.
Көмірдегі жылу алмасу процестерінің белгілі бір температурадан бастап әсер ететіні факт, бірақ зерттеушілер арасында өздігінен жану қалай басталатыны туралы нақты дерек жоқ. Көмірдің өздігінен қызуының негізгі себебі неде? Бұл мәселені қарастыру ғылыми және әдістемелік тұрғыдан да қызықты болып көрінеді, өйткені табылған шешім көмір кен орындарын игеру кезінде эндогендік өрттердің алдын алудың шараларын анықтауға мүмкіндік береді . Көмірдің пайда болуын әртүрлі зерттеушілер әртүрлі түсіндіреді. Көптеген зерттеушілер мен практиктер көмірдің атмосфералық оттегімен әрекеттесу процесінің басталуында шешуші рөл атқарады деген пікірде, алайда бұл әрекеттесу механизмі туралы әртүрлі көзқарастар бар. Дегенмен, авторлардың едәуір бөлігі өздігінен қызу табиғаты туралы түбегейлі әртүрлі көзқарастарды қорғайды, оның пайда болуын тау жыныстарында немесе кластерде болатын таза химиялық, биохимиялық және басқа процестермен түсіндіреді. Зерттеушілер мәселені шешудегі әдістемелік тәсілдегі қатеге байланысты өзін-өзі жылытудың табиғаты туралы ортақ көзқарасқа келе алмайды. Бұл бір бағытты жақтаушылар белгілеген эксперименттік фактілерді басқа көзқарастарды ұстанатын әріптестерін ескермейтіндіктен. Жұмыста әртүрлі зерттеушілердің осы мәселе бойынша бар балама пікірлері бірінші рет олардың қарама-қайшылықтары тұрғысынан емес, біртұтас химиялық процестің әртүрлі көріністері тұрғысынан қарастырылады. Осы әдістемелік тәсілдің шеңберінде көмірдің төмен температурада тотығуы мен өздігінен қызуының белгілі заңдылықтары мен тәжірибе жүзінде анықталған фактілер біріктіріліп, әртүрлі пікірлер туындайды. Жұмыста көмірдің автототығуы өздігінен қызудың негізгі себебі екені анықталды. Автототығу - бұл органикалық заттардың атмосфералық оттегімен тотығуы, ол пероксидті қосылыстардың түзілуі арқылы радикалды тізбекті механизм арқылы жүреді.
Қатты фазалық тотығу заңдылықтары толық зерттелмегенімен, автототығуды дәлелдеуге екі факт негіз бола алады. Біріншіден, көмірдің тотығу процесінде инкубациялық кезең радикалдардың қатысуымен жүреді және бұл процесте пероксидтер түзіліп, содан кейін ыдырайды. Екіншіден, автототықсыздану процесі қоспалармен, радиациямен, жеңіл диссоциацияланатын заттармен күшейе түседі және ингибиторлармен тежеледі, көмірдің автототықтыру процесінде көп компонентті тотығу-тотықсыздану жүйесі басты негіз болады. Көмірдің тотығуы кезінде бірқатар параллельді және тізбекті реакциялар байқалады. Деградацияланған радикалды тізбекті механизмді жүзеге асыратын реакциялар өздігінен тұтану аймақтарының пайда болуына әкеледі. Кейінгі химиялық, электрохимиялық, биохимиялық реакциялар және сыртқы әсерлер өздігінен жанудың басталуына әкеледі.
Көмірдің төмен температурада тотығу процесі бірнеше түрлі жолмен жүруі мүмкін. Бұл бәсекелес реакциялардың жиынтығы, олардың басымдығы мен бағыты болжау мүмкін емес және көмірдің құрамы мен құрылымымен, температурамен, оттегімен қамтамасыз етумен, қысыммен және басқа факторлармен анықталады. Яғни, өздігінен тұтану процесі қатаң анықталмаған және әртүрлі физикалық және химиялық көріністермен сипатталады, ал көмірдің өздігінен жану ықтималдығы осы көпжылдық кезеңдердің кез келгенін белгісімен немесе қасиетімен анықталмайды. Кездейсоқ сипатына байланысты процесс технологиялық және геологиялық жағдайлар арқылы өздігінен тұтанудың даму сипатын айтарлықтай анықтайды. Мысалы, көмір шахтасына оттегінің аз жеткізілуі жағдайында 100-1500С дейін қызуы мүмкін. Өздігінен жану аймақтарының одан әрі өршуі орналасқан жері мен көлеміне байланысты болып табылады - бұл жағдайлар көмірді өздігінен жануының динамикасының мүмкіндіктерін талдау кезінде ескерілуі керек. Объектінің эндогендік өрт қаупін болжау мүмкін және сыртқы факторлармен анықталады. Мұндай жағдайда көмір кенішін басқару көмірдің өздігінен жануына әкелетін маңызды факторларды үздіксіз бағалауға сәйкес жүзеге асырылуы керек.
Өрт қауіпсіздігін қамтамасыз ету бірнеше сатылардан тұрады:
1) өздігінен тұтану процесі одан әрі өршімес үшін математикалық модельдеу жүргізу ;
2) берілген жану көзінің теріс ауытқуларын есептеу;
3) өрт қауiпсiздiгiнiң жағдайын анықтағанға дейiн тау-кен жұмыстарының параметрлерi негізге ала отырып математикалық моделi негiзiнде есептеу эксперименттерiн жүргiзу;
4) егер өрт қауiпсiздiгiне қол жеткiзу мүмкiн емес болса, өрт қауiптi болып табылатыны туралы ақпарат алынса, көмірдің өздігінен жануға тек салыстырмалы бағалаулар жасауға болады. Өздігінен жану процестерін модельдеу бастапқы кезеңдегі барлық мүмкін болатын бастапқы шарттарды қамтуы және оны ресімдеу сатысындағы процестің заңдылықтарын ескеруі керек. Көмірдің өздігінен тұтануы мәселесін шешу үшін қажетті көмірдің қасиеттері туралы мәліметтерді анықтайтын жеке функционалды топтардың өзара әрекеттесу деңгейінде болатындығын басты негізге алу қажет. Өздігінен жанумен байланысты көптеген процестер формальды емес және тек сапалы деңгейде анықталады, бұл математикалық аппаратты құру процесіне белгілі бір күрделіліктерді енгізеді.
Әртүрлі технологиялық схемалар арқылы өздігінен жану көздерінің ықтимал аймақтары схемалық түрде 1.1-суретте көрсетілген . Көмірдің өздігінен жану себептері мен механизмі туралы іргелі зерттеулер шамамен 9 ғасырдың ортасында басталып, бүгінгі күнге дейін жалғасуда. Негізінде ғалымдар оның себептерін көмір жынысын құрайтын жекелеген компоненттердің химиялық қасиеттерінен, сондай-ақ тотығу реакцияларына бейімділігін арттыратын әртүрлі сыртқы факторлардың қосындысынан туындаған деген тұжырымда.
а б
в г
д е
ж и
к
а - қазбаны қазу кезінде карьер жағынан түскен көмір; б - қуатты экскаватормен өңдеу кезінде пайда болатын бұзылулар; в - айналмалы экскаватормен бетті өңдеу кезінде түскен көмір; г - жұптасқан ірі тастардың көшкіні нәтижесінде пайда болған бұзылулар; д - күндізгі беткі қабатта орналасқан кондицияланған немесе субкондицияланған көмір тіректерінің үгітілуінен кейін түзілетін көмір ұсақтары; e - ауа райының әсерінен немесе бұрғылау және жару жұмыстарынан болатын бұзылулар; ж - ауа-райының әсерінен пайда болған тесіктер; и - көмір мен негізгі жыныстардың жанасу аймақтары; к - көліктерге жәненемесе теміржол көлігіне көмірді тиеу кезінде төгілген көмір.
1.1-сурет - өздігінен жану ықтималдығы жоғары аймақтар
1.2-сурет - Қоңыр көмірдің өздігінен жану көзі
1.4. Кен орындарындағы өрт қауіптілігін талдау
Көмір мен көміртекті жыныстардың өздігінен жануы физикалық-химиялық процесс болып табылады, оның пайда болуы және дамуы үшін өздігінен жану тенденциясына, яғни атмосфералық оттегімен және басқа тотықтырғыштармен әрекеттесу қабілетінен басқа, сыртқы жағдайлар қажет - ауа ағыны және тотығу кезінде бөлінетін жылуды жинақтау мүмкіндігі. Өздігінен жанудың сыртқы қолайлы жағдайлары негізінен қопсытылған көмір жинағында, сондай-ақ массивтің тұтастығы бұзылған кезде көмір қабаттарында пайда болады.
Карьердегі әрбір нақты эндогендік өрт қандай да бір басым фактордың әсерінен болатынына қарамастан, тұтастай алғанда карьерлердің эндогендік өрт қаупі бірқатар факторлардың бірлескен әсерімен анықталады. Эндогендік өрттердің пайда болу және даму себептерін зерттеу өртті тудырған факторлардың үйлесімі және олардың әсер ету дәрежесі әр жағдайда әртүрлі болуы мүмкін екенін анықтады. Кейбір факторлардың әсері анық көрінеді, ал басқалары әсер етудің жасырын түріне ие және өздігінен өрттің пайда болуына әкелмейді, бірақ олар даму процесін жеделдетеді немесе өрттің пайда болуына қолайлы жағдай жасайды.
Кен орындарындағы эндогендік өрттермен күресу әдістері мен құралдарын орынды таңдау үшін кен орындарындағы эндогендік өрт қауіптілігін анықтайтын факторларды, сондай-ақ олардың көріну механизмі мен дәрежесін білу қажет. Бұл факторларды үш топқа бөлуге болады: тау-кен-геологиялық, тау-кен-техникалық және климаттық.
Тау-кен-геологиялық жағдайлар көмірдің (органикалық және минералды компоненттердің) және көміртекті жыныстардың химиялық және физикалық-механикалық қасиеттерімен, сонымен қатар кен орнының геологиялық құрылымымен анықталады. Тау-кен факторлары негізінен өндірістік қызметтің нәтижесі болып табылады. Кен орындарындағы эндогендік өрт қаупіне осы факторлардың әсер ету механизмі мен дәрежесін қарастырайық.
Тау-кен-геологиялық факторлар. Бұл факторларға, ең алдымен, өздігінен жану үрдісі жатады - көмір мен көміртекті жыныстардың өздігінен жануының негізгі себептерінің бірі. Ол жылу бөлінуімен жүретін физика-химиялық (сорбциялық және тотығу-гидролитикалық) процестерде қазбалы отынның берілген түрі оттегімен немесе басқа тотықтырғыштармен әрекеттесу қабілетінің көрсеткіші ретінде қызмет етеді. Көмірлер мен құрамында көмірі бар тау жыныстарының өздігінен жануға бейімділігі неғұрлым жоғары болса, соғұрлым өздігінен тұтану кезеңі қысқарады, яғни температураның критикалық мәнге көтерілу кезеңі, одан жоғары өздігінен қызу процесі қайтымсыз болады.
Көмірдің өздігінен жануға бейімділігінен басқа, көмірдің өзін-өзі жылытуының инкубациялық кезеңінің ұзақтығына өрт қауіптілік санатын (жалпы) анықтайтын басқа өрт қауіпті факторлары (өсу және азаю бағытында) айтарлықтай әсер етеді. Әртүрлі өрт қаупі бар учаскелерде инкубациялық кезең кең ауқымда өзгереді (1.1-кесте).
1.1-кесте. Өрт қауіптілік категориялары бойынша көмірдің инкубациялық кезеңдері
Ықтимал өрт қауіпі бар объектілер
Өрт қауіптілік санаты бойынша инкубациялық кезең ( күн ).
I
II
III
IV
V
VI
Ұзынша келген кен орындары
Жанбайды
Жанбайды
360
360
360
360
Жарылыс жұмыстары кезінде зақымдалған жерлер
Жанбайды
360
210-270
150-210
120-150
90-120
Геологиялық бұзылыстары немесе көшкіндері бар жерлер
-
360
150-180
120-180
90-120
45-90
Ашық жерасты қазбалары бар жерлер, қоймалар мен жарылған материалдар блоктары, көлемі 200 м[3] астам үйінділер мен көшкіндер
-
360
120-180
60-180
45-90
20-60
Көмірлер үшін сыни температура 65~85 градус. Метаморфизмге ұшыраған көмірлердің ішінде қоңыр көмірлер өздігінен жануға ең жоғары бейімділікке және ең төменгі критикалық өздігінен тұтану температурасына (демек, ең қысқа инкубациялық кезеңге) ие.
Метаморфизмнің әртүрлі дәрежесінегі көмірлердің белсенділігінің жоғарылауы оларда автототығу процесін бастауға қабілетті табиғи катализаторлардың болуымен түсіндіріледі. Зерттеулер нәтижесінде бірқатар кен орындарының көмірлерінің ішкі күліндегі темір мөлшері мен олардың өздігінен жану үрдісі мен көмір қабаттарындағы темір мөлшері мен объектілердің нақты өрт қауіптілігі арасындағы заңдылықтардың сандық байланыстың болуын анықталды.Темір мөлшерінің жоғарылауымен ең жоғары белсенділік карбондану дәрежесі төмен көмірлерде байқалады.
Кен орны шегіндегі қабаттардың нақты өрт қауіптілігін талдау кезінде көмірдің минералды бөлігінде темір қосылыстары көбірек байқалатын тұстарында өрт қауіпі жоғары қабаттар немесе аймақтар екені атап өтілді. Осылайша, басқа қабатқа қарағанда 6 есе көп темір қосылыстары бар көмір қабатында өрт 2 есе көп болады деген тұжырымға тоқталған.
Көмірлер мен көміртекті жыныстардың өздігінен жануға бейімділігіне олардың органикалық және минералды бөліктерінің химиялық құрамынан басқа көмірдің физикалық-механикалық қасиеттері - кеуектілігі, ылғалдылығы, газдық құрамы айтарлықтай әсер етеді.
Көмір қабаттарының газдылығына ерекше назар аудару керек. Жарылыстан кейін 2-5 күннен кейін жарылғыш құралдармен өндіруге дайындалған көмір блоктарын жағу жағдайлары бар. Мұндай өрттердің орны әдетте метан мөлшері жоғары аудандармен шектеледі (мысалы, Екібастұз кен орны).
Метанның өзі белсенді органикалық, органоминералды және минералды қосылыстарға қатысты инертті (бейтарап) газ болып табылады және ол бұзылмаған көмір массивінің микро және макро жарықтарын толтырған кезде, барлық белсенді компоненттер инертті, сақталған күйде болады. Көмір массасының тұтастығы бұзылған кезде (мысалы, жарылыс жұмыстары кезінде) метан ауамен ауыстырылады (тығыздықтарының айтарлықтай айырмашылығына байланысты) және оның құрамындағы оттегі мен су буы бүкіл уақыт ішінде белсенді компоненттермен әрекеттеседі. Бұл жағдайда үлкен көлемдегі жылу энергиясын бір реттік өндіруге болады.
Алайда, жарылыстан кейінгі 2-5-ші тәулікте өндірілген энергия мөлшері көмірдің өздігінен жануы үшін жеткілікті ме, әлде жану негізгі жарылғыш зарядтың толық емес жарылуының нәтижесі болып табыла ма, содан кейін оның жануына әкелетіні туралы сұрақ туындайды. Мұндай өрттердің тіркелген жағдайлары әлі ғылыми түсініктемелерге ие емес, өйткені жарылыс болған аймақтағы блоктың температура мен газ режимінің динамикасы туралы деректер жоқ.
Құрамында көмірі бар тау жыныстарда құр көмірге қарағанда өрт қауптілігі жоғары болып келеді. Бұл көмір кен орындарына тән қасиет. Осылайша, көлемі 20 мың м3-тан астам штабельдердегі көмірдің өздігінен жану процесінің ұзақтығы
1-8 айды құрайды, ал көміртекті аргиллиттер 3~5 айдан кейін өздігінен тұтанады.
Көмір жыныстарының жинақталуына тән қасиет олардың құрамдас бөліктерінің (көмір және көміртекті тау жыныстары) қатынасына байланысты өрт қауіптілігінің әртүрлі дәрежесі болып табылады. Көмірлер мен көміртекті жыныстарды пайдалана отырып жүргізілген зертханалық зерттеулердің нәтижелері көрсеткендей, ең үлкен тотығу қабілетіне 2:1 қатынасындағы көмір-көміртекті алевролит қоспасы ие. Компоненттердің бұл арақатынасымен тас-көмір жинақтары 2-3 ай ішінде өздігінен жануға қабілеттілігі байқалады. Эндогендік (және экзогендік) шыққан өрттердің басым көпшілігі кен орындарында тау жыныстары мен көмір жинақтарының болуымен байланысты (үйінділер, ішкі қалдықтар үйінділері, техникалар жолы және т.б.).
Кен орындарындағы эндогендік өрт қаупі жұмыс істемейтін қалыңдықтағы қабаттар кен өндіру аймағына түскен кезде айтарлықтай артады, өйткені олар көміртекті жыныстармен бірге ішкі немесе сыртқы үйінділерге төгіледі, олар әдетте өздігінен тұтанады. Бұл фактор әсіресе көміртегі мен темір қосылыстары жоғары көмір жыныстары және қабаттардың арасында жұмыс істемейтін қалыңдықтағы қабаттар жатқан жерлерде жоғарғы көрсеткіште болады.
Геологиялық бұзылулар мен көшкіндердің әсері көмір массивінің ауаға өтуіне төзімділігінің төмендеуінен, көмірдің реактивті бетінің жоғарылауынан және жылу жинақталуына қолайлы жағдай жасау нәтижесінде болады.
Эндогендік өрттер пайда болатын орын көбінесе қабатты ашу немесе алу процесінде тас-көмір немесе көмір массивінің тұтастығы бұзылған көшкін аймақтарында болады. Мұндай учаскелер массивтің бұзылу дәрежесімен ерекшеленеді: әртүрлі құрамдағы қопсытылған материал жиналатын тесіктер пайда болуынан оның толық жойылуына дейін алып келуі мүмкін.
Жер асты кеніштерінің айналасында пайда болатын деформациялар нәтижесінде бұл аймақтағы көмір және негізгі жыныстар қатты зақымдалады. Сонымен қатар, қазбалар үстінде жатқан тау жыныстарының опырылуы оларда тесіктердің пайда болуына әкеледі, бұл күндізгі жарық бетінен жұмыс орындарына ауаның сүзілуін қамтамасыз етеді. Бұл жер асты қазбаларын ашық әдіспен өндіруге кезінде де эндогендік өрттердің пайда болуына себеп болуы мүмкін. Өндіріс орындарын ашқаннан кейін жақсартылған аэрация өздігінен жану процесінің дамуына және күшеюіне қолайлы жағдай жасайды. Мұндай өрттер ұзақ уақыт бойы жұмыс істеп, төменірек тереңдікке таралып, үстіңгі қабаттағы тау жыныстарының құлау қаупін тудырады. Осы себепті экзогендік өрт қаупі, әсіресе екі және үш қабатты аймақтарда жоғарылайды және өртті сөндіру кезінде үлкен қиындықтар туындайды.
Атмосфералық жауын-шашынның және жарылыс жұмыстары кезінде пайда болатын сейсмикалық тербелістердің әсерінен ең алдымен тірек тереңдігіне ауаның енуін жеңілдететін беріктігі төмен көмір қабаттарында макро және микро тесіктер пайда болады. Содан кейін еңістің қираған бөлігі құлап, оның түбінде тас көшкіні пайда болады. Қабатты тазарту кезінде бульдозермен тасталған көмірдің үстіңгі қабаты есебінен қоқыс көлемі артады.
Егер негізгі жыныстар өте берік болса, жыныстарды жақсырақ ұсақтау үшін қабат төбесіндегі ұңғымаларды қайта бұрғылау әдісін қолданады. Осылайша, жару кезінде көмір қабатының жоғарғы бөлігі бұзылады.Қабаттардың жоғары биіктікте орналасуы эндогендік өрттермен күресу бойынша кез келген техникалық шараларды жүзеге асыруды айтарлықтай қиындатады: тау-кен массасын түсіру, өрт ошақтарын инертті жыныстармен толтыру, өрт қауіпті объектілерді профилактикалық қосылыстармен өңдеу. Бұл қалыңдықтағы қабаттарды игеретін ашық кеніштерде айқын көрінеді. Жұмыс аймағында аршу жұмыстарының кешігуіне байланысты ені 2-3 м бөлінген екі және үш қабаттар қалыптасады. Мұндай жағдайда пайда болатын эндогендік өрттермен күресу импровизацияланған құралдарын қолданған жағдайда да тиімсіз болып табылады.
Көмірдің жоғары биіктте орналасуы жиі ауырлық күшінің әсерінен олардың деформациясының күрт өсуіне себеп болып, қабатардың ішінара немесе толық бұзылуына әкеледі. Көбінесе бұл құбылыс қабат беткейлерінің жазықтығы көмір қабаттары мен негізгі жыныстарының түсу бұрышы сәйкес келген кезде байқалады. Қабаттардың беріктік қасиеттері гетерогенді қаптамалардан тұратын болса, олардың беріктігі одан әрі төмендейді. Мысалы, Екібастұз кен орны өндірістік бірлестігінің карьерлерінде мұндай жағдайлар тіркелген.
Кен орындарындағы эндогендік өрт қаупі көмір шығымдарының ауданына тікелей байланысты, өйткені көмір таспаларының жалпы ауданы (жұмыс бағытының жалпы ұзындығы) ұлғаюымен өздігінен жану көздерінің ықтималдығы артады.Мысалы,Екібастұз кен орны өндірістік бірлестігінің өздігінен жануға бейімділігі салыстырмалы түрде төмен тас көмір игеретін ірі кеніштерінде эндогендік өрттер орын алады.
Бұл фактордың маңыздылығы өздігінен жануға бейім көмірлерде бірнеше есе артады. Кен орындарындағы эндогендік өрт қаупі қолданылатын технологиялық көлік түріне де байланысты. Ашық шахтада, темір жол көлігі бар аймақтарда өрт саны автокөлікпен салыстырғанда 2-5 есе аз.
Автокөлік құралдары бар аймақтарда өрт қаупінің жоғарылауы жұмыс горизонттарында тау-кен жұмыстарының даму ерекшелігімен түсіндіріледі. Көмірді және тау жыныстарын өндірудің таңдамалы тәртібі, аршу жұмыстарының кешігуі және өндіруге дайындалған көмір қорының жеткілікті көлемінің болмауы 2-3 қауіпсіздік бермаларымен бөлінген жалпы биіктігі 30 м-ден асатын қабаттардың пайда болуына әкеледі.
Қалған қауіпсіздік бермалары барлық қопсытылған тау массасын сыйдыра алмай, ол жинала отырып, кейде астындағы қабаттарды толықтай жабады. Ұзақ уақыт бойы сыртқы факторлардың әсерінен мұндай тас көмір жинақтары қызады және өздігінен тұтанады.
Күрделі құрылымды көмір қабаттарын іріктеп өндіру кезінде көмірдің сұйылтуын азайту үшін көмір қабатының негізгі тау жыныстарына іргелес бөлігін (топырақта - көлденең немесе ақырын көлбеу төсенішпен, төбесінде - тік қырлы тігістердің төсемі) алынбайды, бірақ тау жыныстарымен бірге қопсытылған күйде қалдырылады, бұл өрт қаупінің жоғарылауына әкеледі.
Күлділігі әртүрлі көптеген қабаттардан тұратын көмір қабаттарын игеретін Екібастұз кен орны өндірістік бірлестігінің кен орыннында күлділігі рұқсат етілген деңгейден асатын көмір стендтің төменгі жиегімен немесе темір жол бойымен төгіледі. Өңделетін орындықтардың құрылымына байланысты мұндай қадалар кейде айтарлықтай өлшемдерге жетеді және өздігінен тұтанады, өйткені оларды жөнелту уақыты көбінесе өздігінен жанудың инкубациялық кезеңінен асып түседі.
Екібастұз кен орны өндірістік бірлестігінің кеніштеріндегі өздігінен жану объектілеріне мысал ретінде келесі жағдайларды атап өтсек болады: екі параллель экскаватор өткелдерінің арасында қалған көмір тіректері; бүйірлік кірмелерде жарылыс жұмыстарын жүргізген кезде тіректер қатты зақымдалады және ұзақ уақыт тұрғанда өздігінен тұтанады.
Көмір орындықтарының жаңару циклі көмір қабаттарының саны мен қалыңдығына, оларды игеру тәртібіне, карьерде қолданылатын тау-кен жабдықтарының саны мен түріне байланысты және карьерлердің эндогендік өрт қауіптілігіне айтарлықтай әсер етеді. Егер көмір стенді ұзақ уақыт бойы жаңартылмаса, онда жарылыс жұмыстары кезінде атмосфералық жағдайлардың және сейсмикалық тербелістердің әсерінен оның беті бұзылады, бұл ауаның тірекке енуін және инкубациялық кезеңнен асып кеткен кезде оның өздігінен жануын жеңілдетеді. Бұл фактордың әсері ауаның кедергісіз өтуіне байланысты көмір кен орындарындағы сияқты өрт жиі болатын геологиялық бұзылыстары бар аймақтарда айтарлықтай артады. Елдегі кен орындарының көпшілігінде көмір орындықтарын жаңартуға кететін уақыт олардың өздігінен жануының инкубациялық кезеңінен айтарлықтай асып түседі.
Тау жыныстары мен көмір жинақтары өрт қауіптілігі жоғары объектілер болып табылады, өйткені олар эндогендік өрттердің пайда болуына барынша қолайлы жағдайлар жасайды және қысқа инкубациялық кезеңмен сипатталады. Статистика көрсеткендей, эндогендік өрттердің басым көпшілігі тас көмір жинақтауларында: үйінділерде, сырғымаларда, ішкі және сыртқы үйінділерде және көмір үйінділерінде болады. Кен орындарындағы өрттердің жалпы үлесі басқа жағдайаттармен салыстырғанда 30-80% құрайды. Бағаналардағы өрттердің себебі көбінесе бос көмірдің жинақталуынан басталатын өрттер болып табылады. Республиканың барлық дерлік кен орындарында жинақталған қалдықтарды жедел жою немесе олардың өздігінен жануын болдырмау шаралары жүргізілмейді. Олар жинақталған заттардың өздігінен жануының инкубациялық кезеңінен асатын уақыт кезеңінде ғана жөнелтіледі.
Республиканың көптеген кен орындарында әртүрлі себептермен жарылған көмір блогы өндірілмейтін немесе көбінесе толық өндірілмей, оның бір бөлігі ұзақ уақыт бойы қалып қоятын жағдайлар кездеседі, бұл өрттің пайда болуына әкеледі.
Бірқатар ашық шахталарда жүргізілген бақылаулар оттегі балансы өте теріс игданит немесе жарылғыш заттарды қолдану арқылы жарылған көмір блоктарында өрт жиі болатынын көрсетті.Сонымен қатар, негізгі жарылғыш зарядтың аралық зарядсыз жарылуы немесе жеткіліксіз күшті зарядты қолдану жағдайлары бар. Барлық осы жағдайларда жарылғыш заттың толық емес жарылуы орын алады, ал қалған жанғыш компоненттер көп мөлшерде жылудың бөлінуімен жанып кетеді. Үлкен теріс оттегі балансы бар жарылғыш заттарды пайдаланған кезде де солай болады. Жарылғыш заттардың жануы нәтижесінде көмірдің температурасы жоғарылайды, бұл жарылған тау жыныстарында өздігінен жану процесінің дамуын айтарлықтай жеделдетеді.
Газ мөлшері жоғары аймақтарда жарылыс жұмыстары кезінде көмірдің өртену қаупі айтарлықтай артады.
Көмір қабатымен жанасатын жер үсті қабатын жару кезінде қабаттың жоғарғы бөлігі бұзылады. Бұл фактордың әсері ұңғымаларды қайта бұрғылаумен және жарылғыш зарядтың қуатының жоғарылауымен артады. Төменгі стендтің үстіңгі бөлігіндегі көмірдің ішінара жойылуы қалың қабатты бұрғылау және жару, қопсыту арқылы пайда болуы мүмкін.
Көбінесе көмір блогын жару кезінде қазылатын көмір ғана емес, одан кейінгі кірістің көмірі де жойылады (егер жарылған блоктың ені экскаватор кіреберісі енінен асып кетсе).
Көмір мен көмір жыныстарының құрамы мен қасиеттерінен, геологиялық және технологиялық жағдайлармен қатар, эндогендік өрттердің жиілігі мен кезеңділігіне бірқатар атмосфералық факторлар (жағдайлар) айтарлықтай әсер етеді: ауаның салыстырмалы ылғалдылығы, жауын-шашын мөлшері, барометрлік өзгерістер. қысым, ауа температурасы және жел жылдамдығы. Мысалы, ауаның салыстырмалы ылғалдылығының жоғарылауымен (әсіресе ұзақ құрғақ кезеңнен кейін) эндогендік өрттердің саны арта түсетіні анықталды. Ауаның салыстырмалы ылғалдылығы, жауын-шашын мөлшері және барометрлік қысымның өзгеруі негізінде күтілетін өрт қаупін жеткілікті сенімділікпен бағалауға болады (егер ұзақ мерзімді болжам деректері бар болса).
Аталған факторлардың ішінде екеуі ерекше маңызды: жел жылдамдығы мен ауа температурасы.
Эндогендік өрттер көбінесе желдің әсерінен көмір және тас көмір жинақталған бөлігінде пайда болады. Бұл тұрақты немесе пульсирленген динамикалық қысымның ең қарқынды автототықтыру аймағында (жылудың пайда болуына және дамуы үшін ең қолайлы жағдайлары бар аймақ) орналасқан реакцияласушы компоненттерге жеткілікті мөлшерде оттегінің қол жеткізуін жеңілдететіндігімен түсіндіріледі. Қатты жел соңғы кезеңде ауа ағынының жоғарылауын қамтамасыз ете отырып, өртті жеделдетуге көмектеседі.
Жылдамдығы 20 мс-тан асатын желдер ашық өрттер болған кезде үлкен қауіп төндіреді, бұл олардың көмір ошақтарына тез таралуына ықпал етеді.
Көмірді қыздырған кезде оның химиялық белсенділігі арта түсетіні белгілі. Өздігінен тұтанатын көмірдің жылу балансына қоршаған ортаның температурасы айтарлықтай әсер етеді. Температура төмендеген сайын көмірдің химиялық белсенділігі әлсірейді, конвективті жылу алмасу және жылу өткізгіштікке байланысты жылу шығыны артады. Осыған сәйкес органикалық заттардың тотығу қарқындылығы төмендеуі керек.
Дегенмен, статистика көрсеткендей, көмірді ашық өндіру жағдайында ауа температурасының айтарлықтай ауытқуы (+30 градус - -30 градус) болса да, жазда және қыста эндогендік өрттердің жиілігі бірдей дерлік. Температураның әсері желдің жылдамдығы сияқты өздігінен жану процесінің дамуының белгілі бір кезеңдерінде ғана көрінеді: жазда жоғары температура тек бастапқы кезеңде тотығу процестерін жеделдетеді.
ТАРАУ ІІ. КЕН ОРЫНДАРЫНДАҒЫ ӨРТ ҚАУІПІН АЗАЙТУ
2.1.Эндогенді жану жағдайларына байланысты өрттердің алдын алу шаралары
Кен орындарындағы эндогендік және экзогендік өрт қаупін төмендету бойынша шаралардың қажеттілігі мен тиімділігі өрт қауіпті факторлардың болуымен және әсер ету дәрежесімен анықталады. Бұл факторлардың әсер ету механизмін талдау олардың барлығы кен орындарын игеру жағдайларының объективті салдары емес екенін көрсетеді. Олардың кейбіреулері жекелеген технологиялық процестерді орындау кезіндегі әртүрлі қателіктерден туындайды. Бұл факторларды технологиялық процестерге қойылатын талаптар жиынтығын сақтау арқылы жою қажет, оларды іске асыру өртті сөндіруге қарағанда тиімдірек және аз еңбекті қажет ететін өздігінен тұтану процесін дамытудың бастапқы кезеңдерін жою. Ал технологиялық шаралар қажетті нәтиже бермеген жағдайда ғана арнайы алдын алу шараларын қолдану қарастырылады.
Өздігінен жану жағдайларына байланысты барлық алдын алу шаралары мыналарға бағытталуы керек:
- өздігінен қызу және жылу жинақтау процестерінің туындау жағдайларын жою;
- көмірдің тотықтырғыш қабілетінің төмендеуі;
- ауа ағынының төмендеуі.
Тәжірибеде бұған көмір массивінің тұтастығын бұзуды және тау-кен және көліктік жабдықты пайдалана отырып тас-көмір жинақтауларының пайда болуын болдырмауға немесе жоюға бағытталған технологиялық іс-шараларды жүргізу арқылы немесе арнайы техника мен профилактикалық құралдарды пайдалана отырып іс-шаралар жүргізу арқылы қол жеткізіледі.
Факторлардың болуы мен көріну дәрежесін анықтаудан тұратын ашық кеніштердің эндо және экзогендік өрт қауіптілігін талдау республиканың бірқатар ашық кеніштерінде технологиялық шаралар кешенін жүзеге асыруға мүмкіндік беретінін көрсетеді. Эндогендік өрттердің санын минимумға дейін азайту керек.
Осылайша, өздігінен жану жағдайларын жоюдың технологиялық шараларын бірінші кезекте жүргізу керек, өйткені олар үнемді және аз энергия мен еңбекті қажет етеді. Бұл көмір немесе көміртекті жыныстардың өздігінен жану жағдайлары байқалатын барлық ашық кеніштерге қатысты.
2.1-кестеде өздігінен жану көздерінің пайда болу жағдайларын жою бойынша шаралар кешені жалпы түрде берілген. Соңғы жылдары бірқатар ашық кеніштерде өздігінен жану көздерінің (объективті емес факторлар) пайда болу жағдайларын жоюға бағытталған іс-шаралар кешенін жүзеге асыру арқылы эндогендік өрттермен күресте жақсы нәтиже көрсете білді. Сонымен қатар, кен орындарында әсіресе қатты желмен құрғақ ауа-райымен сипатталатын ең қауіпті кезеңге - көктемге мұқият дайындалуы керек.
2.1-кесте. Әртүрлі факторларға байланысты өрттің алдын алу шаралары
Өрт қауіпті факторлар
Технологиялық іс-шаралар
Көмір жыныстарының және жұмыс істемейтін көмір қабаттарының болуы
1. 1. Құрамында көмірі бар тау жыныстарын инертті жыныстармен оқшаулауға мүмкіндік беретін қалдықтарды төгу технологиясы.
2. 2. Карьерден тау жыныстары мен көмір жинақтарын уақытылы шығару немесе кейіннен бульдозермен нығыздау .
Геологиялық бұзылыстар мен көшкіндер
1. 1. Көмір орындықтарын инкубациялық кезеңнен аспайтын мерзімде жаңарту.
2. 2. Көшкіннің алдын алу: қабат биіктігін азайту; төмен сырғып кетпес үшін қауіпті аймақты нығайту.
3. 3. Көшкіннен бүлінген жерлерде - қопсытылған тау массасын уақытылы түсіру және жаңа қабаттарды кесу.
Ашық жерасты жұмыстары
Инертті жыныстармен оқшаулау, лайлау; құмды сазды целлюлоза.
Қабаттардың түсу бұрышы
Экскаватор жұмысты аяқтағаннан кейін жұмыс алаңдарының түбінде қалған көмірді мұқият тазалау және нығыздау.
Көмір және негізгі жыныстардың беріктігі
1. Көмір орындықтарын мұқият тазалау.
2. Баурайлардың опырылуы кезінде пайда болған тау жыныстарын тегістеу, орындықтардың жұмыс орындарын тазалау үшін бульдозерді пайдалану.
3. Қайта бұрғылаусыз көмір стендтерін жабатын тау жыныстары арқылы бұрғылау.
Көмір шөгінділерінің ауданы
1. 1. Тау-кен жұмыстарын мүмкіндігінше аз аумаққа шоғырландыру, жаңа учаскелердің немесе қабаттардың негізсіз ашылуын жою.
2. 2. Көмір қабаттарын уақытылы жаңарту.
3. 3. Өрт қауіптілігі IV-VI санаттағы кен орындарын - көмірді өндірудің толықтығын қатаң бақылау.
Көмір қабаттарын өндіру әдісі
1. 1. Өрт қауiптiлiгi IV-VI санаттардағы ашық шахталарда - екi және үштiк қабаттардың түзiлуiн болдырмау; профилактикалық жөндеу жұмыстарын жүргізуге жеткілікті кең қауіпсіздік жолақтарын қалдыру.
2. 2. Күрделі құрылымды қабаттарды іріктеп қазу кезінде қалған көмір қаптамаларын үйінді жыныстарын уақытылы тиеу немесе арнайы тазалау.
3. 3. Сұйылтылған көмірді уақытында түсіру немесе оны бульдозермен жоспарлау және кейіннен нығыздау.
Көмір стенділерін жаңарту циклі
Көмір стендтерін өздігінен жанудың инкубациялық кезеңінен аспайтын мерзімде жаңарту.
Көмір орындықтарын тазалау жиілігі
1. 1. Қабаттардың еңістерін экскаваторлармен мұқият өңдеу, жұмыс алаңдарын бульдозермен тазалау. Тазартылған көмірді мұқият жоспарлау.
2. 2. Жарылған блоктың енін экскаватор саңылауының енінен аспайтын шамаға дейін шектеу.
Ішкі үйінділердің болуы
Жанғыш жыныс массасын қоқыс үйіндісіне жұқа қабатпен толтыру. Жанып жатқан тау-кен массасын үйіндінің белгілі бір жеріне (құрамында жанғыш компоненттері жоқ жыныстарға) орналастыру; оны сөндіру үшін шаралар қабылдау.
Көмір мен тау жыныстарының жинақталуын тиеу уақыты
1. 1. Инкубациялық кезеңнен аспайтын мерзімде тау жыныстары мен көмір жинақтарын жою немесе оларды кейіннен нығыздау арқылы жұқа қабатты жасау.
2. 2. Жарылған көмірді немесе тас-көмір блогын толық игеру.
3. 3. Экскаватордың өнімділігін ескере отырып, жарылған көмір немесе таскөмір блогының ұзындығын оның жұмыс уақыты өздігінен жанудың инкубациялық кезеңінен аспайтындай етіп таңдау.
Жарылыс жұмыстарының технологиясы
4. 1. Зарядтау және араластыру машиналарының конструкциясын жетілдіру.
5. 2. Жеткілікті қуаттың аралық зарядын міндетті түрде пайдалану.
6. 3. Құрғақ көмір ұңғымаларында оттегінің үлкен теріс балансы бар жарылғыш заттарды қолданудан бас тарту.
7. 4. Егер өздігінен жану белгілері пайда болса, блок жұмысын максималды жеделдету.
Осы уақытқа дейін барлық көмір және тас көмір жинақтары карьерден шығарылады, қабат топырағы, жұмыс ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Қорқыт Ата атындағы Қызылорда университеті
Инжинирингтік технологиялар БББ
Әбжан Мадияр, Сағындық Наурызхан
ГД-23-1
КӨМІР ӨНЕРКӘСІБІНДЕГІ ЭНДОГЕНДІК ӨРТТЕРДІҢ СЕБЕПТЕРІН АНЫҚТАУ, АЛДЫН АЛУ ЖӘНЕ ЖОЮ ӘДІСТЕРІН ЖЕТІЛДІРУ.
Ғылыми жетекші:
техника ғылымдарының кандидаты,профессор П.Ә. Таңжарықов
Қызылорда, 2025
МАЗМҰНЫ
Кіріспе
3
Тарау І. Эндогендік өрттердіҢ ПАЙДА БОЛУ СЕБЕПТЕРІН анықтау
5
1.1. Эндогендік өрттердің себептерін анықтау
5
1.2. Өрттің пайда болуы ықтимал аумақтарын анықтау
6
1.3. Көмірдің өздігінен қызуының физика-химиялық сипаттамасы
7
1.4. Кен орындарындағы өрт қауіптілігін талдау
11
ТАРАУ ІІ. КЕН ОРЫНДАРЫНДАҒЫ ӨРТ ҚАУІПІН АЗАЙТУ
19
2.1.Эндогенді жану жағдайларына байланысты өрттердің алдын алу шаралары
19
2.2. Эндогендік өртті сөндірудің тактикалық және техникалық әдістері
29
ТАРАУ ІІI. ЭНДОГЕНДІ ӨРТТЕРДІ ЖОЮ ТӘСІЛДЕРІ
30
3.1. Өртті гидравликалық жару арқылы сөндіру
30
3.2. Өртті сулы аммиак ерітіндісімен жою
32
3.3. Өртті сөндіруде антипирогенді ерітінділерді қолдану
34
ҚОРЫТЫНДЫ ЖӘНЕ ҰСЫНЫСТАР
38
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
40
КІРІСПЕ
Көмірдің алғашқы кен орындарының ашылуынан бастап көмір өндіру тарихы шамамен үш ғасырды құрайды. Өткен ғасырдың 30-40 жылдарында көмір өнеркәсібі КСРО-ның ең ірі шикізат саласына айналды. Қазіргі уақытта көмір ең кең таралған отын-энергетикалық ресурс болып табылады. Қазіргі уақытта игеріліп жатқан кен орындарында жүктемені арттыру мәселе болып табылады, бұл көмір өндіруші кәсіпорындар мен шахталардағы авариялардың айтарлықтай төмендеуі жағдайында ғана мүмкін болады, көмір өнеркәсібі қалыптасқан кезден бастап кен орындарын игеру жазатайым оқиғалармен бірге жүретін. Жазатайым оқиғалардың көпшілігі жер асты өрттеріне байланысты болды, 1960 жылдардан бастап көмірдің өздігінен қызуынан туындаған эндогендік өрттердің тез өсуі байқалады. Тәжірибе көрсеткендей, Қазақстанның бірқатар кен орындарынан (Қарағанды, Екібастұз, Шұбаркөл, Шарынкөл, Қаражырын, Майкөбен және т.б.) көмірді игеру және сақтау кезінде белгілі бір жағдайларда тотығу процестері жүріп, калориялық құрамының бұзылуына әкеп соғады және салдарынан көбінесе көмірдің өздігінен жану байқалады.
Көмір қабаттарын ашу, өндіру процестері, алғашқы өңдеу және апатты немесе уақытша ашық жерлерде сақтау кезінде көмірдің өздігінен жануы кәсіпорынның экономикасына және қоршаған ортаға айтарлықтай зиян келтіреді. Көмір өздігінен жанған кезде көмір ресурстарының көп мөлшері жағылады, көмірдің жылулық құндылығы төмендейді және нәтижесінде улы және денсаулыққа кері әсері бар газдардың едәуір мөлшері бөлінеді. Жану өнімдеріне күйе түріндегі механикалық суспензиялар, сондай-ақ улы заттар, соның ішінде көміртегі тотығы (СО), күкірт диоксиді (SO2), көмірсутектер және т.б. жатады.
Қытайдағы көмір өрттерінің 90%-дан астамы көмірдің өздігінен жануының үлесіне тиеді. Толық емес статистикалық мәліметтерге сәйкес, 2001-2014 жылдар аралығында Қытайда жерасты көмір шахталарында 32-ге жуық газ жарылысының немесе өрт орын алуы тіркелген. Нәтижесінде 614 адам қаза болған, ал Қарағанды көмір бассейнінің жұмыс істеу тарихында 170-ке жуық адам қаза болған деген дерек көздері бар. Тау-кен жұмыстары кезінде көмірдің өздігінен жану жағдайлары сирек тіркелді деп ойлау қате. Себебі 2019 жылдың тамыз айында Шұбаркөл кен орнының Западный разрезінде қазылған тау алқабында көмір өрті тіркелген. Көмірдің өздігінен жануы пайдаланушылар үшін орасан зор қаржылық шығынның себебі болды, сол секілді Ақтөбе ферроқорытпа зауытында уақытша сақтау бункерлерінде де өрт шығып, кәсіпорын үшін үлкен шығын болды.
Көмірдің өздігінен жануын болдырмау шараларын табу үшін елімізде және шетелде үлкен көлемдегі ғылыми-зерттеу жұмыстары жүргізілді. Әрбір нақты кәсіпорын үшін өздігінен жанумен күресу әдістері мен құралдарын таңдау жергілікті жағдайлар мен экономикалық орынды ескере отырып жүзеге асырылады.
Жалпы алғанда, 1980 жылдардың бірінші жартысында тау-кен жұмыстарында 800-ден астам ірі жерасты өрттері болды, олардың 65% көмірдің өздігінен жануынан болды. Мұндай апаттарды және олардың зардаптарын жою үшін айтарлықтай материалдық шығындар мен адам ресурстары қажет болды, және залал кәсіпорындардың жұмысына қиындықтар туғызды. Ұзақ уақыт бойы эндогендік өрттердің алдын алу және онымен күресу қажетті нәтиже бермеді, себебі көмір массивтерінде және жинақтауларында көмірдің өздігінен жану ошақтары толыққанды зерттеу жұмыстарын қажет етеді. Сонымен қатар өрттің алдын алу әдістері, көмірдің өздігінен қызу қаупі дұрыс зерттелмей және жоспарланған шаралар талдаусыз жүргізілген.
Сол себептіде көмір өнеркәсібінде эндогендік өрттерді анықтау, алдын алу шаралары және оны жою тәсілдерін толыққанды зерртеу осы уақытқа дейін тіркелген апаттардың санын азайтатындығы айдан анық.
Тарау І. Эндогендік өрттердіҢ ПАЙДА БОЛУ СЕБЕПТЕРІН анықтау
1.1. Эндогендік өрттердің себептерін анықтау
Жоғарыда айтылғандай, жерасты көмір өндіру көлемінің өсуін тежейтін себептердің бірі - эндогендік өрттер. Эндогендік өрттер ірі аумақтарда пайда болады және белгілі бір қашықтықты қамтиды деп айту қиын. Алайда өрттің болуы салдарынан көбінесе бүкіл шахтада тау-кен жұмыстарының ұзақ уақытқа тоқтап қалуына әкеледі. Өрттердің салдары тау-кен жұмыстарының ұзақ уақытқа тоқтап қалуы ғана емес, сонымен қатар төтенше жағдай аймағын қажетті толық оқшаулау салдарынан қымбат тұратын жабдықтарды қолдану болып табылады. Эндогендік өрттер тікелей экономикалық зиян келтіреді, сонымен бірге белсенді өрт аймағында тау-кен өндіру мүмкін еместігінен көмір шығынын тудырады, өрт көзін оқшаулау, өртті сөндіру уақытты тежейтіндігі белгілі. Өздігінен жану көздерін сөндіру үшін қолданылатын әдістердің тиімділігін бағалау ұзақ уақытты қажет ететінін көрсетті, бұл өрт аймағының температурасы мен ауқымдылығына тікелей байланысты. Температура төмендеген сайын кластердің салқындату жылдамдығы төмендейді. Мұндай пассивті әдіспен эндогендік өрт ошағын толық салқындату 1000 күннен астам уақытты алуы мүмкін. Сонымен қатар, ауа ағыны ұзақ уақыт бойы жоғары температураны сақтай отырып, өрт ошағын термиялық тұрақтандыруға әкеледі. Осылайша, эндогендік өрттерді тиімді сөндіру тек алдын алу шараларын және мұқияттылықты қолдану қажет. Ықтимал өрт ошақтарын уақтылы анықтау үшін көмір шахталарында арнайы бақылау жүргізі қажет.
Эндогендік өрттермен сәтті күресудің маңызды шарты - өздігінен тұтану көздерін уақтылы анықтау. Осы мақсатта келесі жұмыстар жүргізіледі:
- көмірдің өздігінен жануының сыртқы көрінетін белгілерін бақылау (будың шығуы, түтін, иіс);
- стационарлық немесе тасымалданатын температуралық датчиктердің көмегімен температураны өлшеу;
- СО бар-жоғын анықтау үшін GC-4 құрылғысы мен индикаторлық түтіктерді пайдалана отырып, ықтимал өрт аймағындағы атмосфераны талдау.
Әсіресе, көмірдің өздігінен тұтануы кезінде жету қиын жерлерде пайда болған өрттерді сөндіру қиын. Шахталардағы өрттердің алдын алудың, оқшаулаудың және сөндірудің ең жоғары дәрежедегі әдістерінің бірі төтенше жағдай аймағының атмосферасын бағдарлау болып табылады, бұл жануды сөндіретін газды енгізу арқылы кен орындарының атмосферасында оттегі концентрациясын жасанды түрде төмендету болып табылады. Қазіргі заманғы көмір шахталарында өндіру аймағындағы автоматтандырылған бақылау жүйелері эндогендік өрттерді анықтауға мүмкіндік бермейді. Өздігінен тұтану процестері үшін көмірдің ерекше қасиеттерінен басқа (көмірдің тотығу қарқындылығы) екі фактор қажет , оларға:
- жылыту аймағында ауа (оттегі) болуы;
- тотығу процесі кезінде бөлінетін жылуды жинақтау қабілеті.
Бұл факторлар тау-кен жағдайларына байланысты. Яғни игеру жүйесінен, желдету үшін берілетін ауа мөлшері, желдету жағдайлары, кен қазбалары торабындағы тұтану нүктесінің орналасуы және т.б. Көмірдің өздігінен жануынан болатын өрт қауіптілік дәрежесін бағалаудың негізгі әдісі оттегінің мөлшерінің азаюы O2, сонымен қатар көміртегі тотығы мөлшерінің СО жоғарылауы болып табылады.
Эндогенді өрттерді уақтылы анықтаудың аталған әдістері жетілмеген. Шахталардағы және карьерлердегі жасырын жылыту көздерінің таралу аймағының шекарасын анықтау және белгілеу өрт қауіпі бар объектілерде температураны жылдам өлшеуді қажет етеді. Пирометр аспабы өздігінен жасырын тұтану көзінің координаталарын анықтауға мүмкіндік береді; көмір массивінің тереңдігінде орналасқан эндогендік өрттердің алдын алуға мүмкіндік береді.
1.2. Өрттің пайда болуы ықтимал аумақтарын анықтау
Эндогендік өрттерді тиімді сөндіру үшін әзірленген әдістердің көпшілігі өздігінен жану көздерін дер кезінде анықтамайынша мүмкін емес. Өздігінен жанудың ықтимал көздерін анықтау әдістеріне қойылатын маңызды талап жерасты өртінің пайда болуын болдырмау үшін өздігінен жану сатысына дейін анықтау болып табылады. Қол жетімді әдістерді қарастырайық. Қазіргі уақытта шахталарда және карьерлерде эндогендік өрттердің көздерін анықтау үшін әртүрлі әдістер қолданылады - тау жыныстарының бетіндегі жылудың сәулеленуі арқылы анықтау.
Жоғарыда сипатталғандай, көмірдің өздігінен жануы - көмірдің, сүзілген ауа мен судың, сонымен қатар қоршаған тау жыныстарының қасиеттері мен құрамының өзгеруіне ықпал ететін жылу бөлінетін және әртүрлі қосылыстардың түзілуімен жүретін күрделі физикалық-химиялық процесс. Өздігінен жанудың басталуын көмірдің, судың немесе ауаның температурасын тікелей өлшеу арқылы анықтауға болады. Өздігінен жанудың жанама белгілері температураның жоғарылауынан болатын тотығу процестері болып табылады. Жанған көмірді қоршаған ортаның температурасын термометрлер, термопарлар және т.б. сияқты қарапайым контактілі датчиктердің көмегімен, сонымен қатар температураны қашықтан басқару құрылғыларының көмегімен өлшеуге болады. Заманауи технологиялар жер асты өрттерінің орнын анықтау үшін жер бетінде термобейнелеуді жүргізуге мүмкіндік береді, бұл өздігінен тұтану және өздігінен жанудың бастапқы кезеңдерінде мүмкін болатын эндогендік өрттердің көздерін анықтаудың өте пайдалы әдістері. Өздігінен тұтану қаупін бағалау шахталардың атмосферасындағы индикаторлық газдың концентрациясын өлшеу негізінде жүзеге асырылады. Өлшеу қателері индикатор ретінде қолданылатын көміртек тотығы концентрациясының ауытқуынан туындайды. Қазіргі уақытта эндогендік өрттерді анықтау арқылы геофизикалық әдіс әзірленді және тәжірибеде қолданылады. Бұл әдіс электрлік барлаудың екі дипольдік әдісін қолдануды қамтиды: дипольді электрлік профильдеу және экваторлық дипольді электрлік сканерлеу.
Эндогендік өрттердің ықтимал көздерін анықтаудың тағы бір тәсілі- радарларды қолдану арқылы іздеу. Бұл әдісте радиотолқындар тау жыныстарына енеді және олардың шағылу сипаты өздігінен жану кезінде өзгеретін электрлік кедергіге байланысты. Шындығында бұл әдіс өрт көздерінен және әртүрлі электрлік кедергісі бар тау жыныстарының шекараларынан сигналдарды анықтау барысындағы қиындықтарға байланысты қолданылмайды.
1.3. Көмірдің өздігінен қызуының физика-химиялық сипаттамасы
Көмір шахталарын эндогендік өрт қаупіне диагностикалау әдістерін қарастырмас бұрын, шахталардағы көмірдің өздігінен қызуынан туындайтын процестерге тоқталайық.
Көмірдегі жылу алмасу процестерінің белгілі бір температурадан бастап әсер ететіні факт, бірақ зерттеушілер арасында өздігінен жану қалай басталатыны туралы нақты дерек жоқ. Көмірдің өздігінен қызуының негізгі себебі неде? Бұл мәселені қарастыру ғылыми және әдістемелік тұрғыдан да қызықты болып көрінеді, өйткені табылған шешім көмір кен орындарын игеру кезінде эндогендік өрттердің алдын алудың шараларын анықтауға мүмкіндік береді . Көмірдің пайда болуын әртүрлі зерттеушілер әртүрлі түсіндіреді. Көптеген зерттеушілер мен практиктер көмірдің атмосфералық оттегімен әрекеттесу процесінің басталуында шешуші рөл атқарады деген пікірде, алайда бұл әрекеттесу механизмі туралы әртүрлі көзқарастар бар. Дегенмен, авторлардың едәуір бөлігі өздігінен қызу табиғаты туралы түбегейлі әртүрлі көзқарастарды қорғайды, оның пайда болуын тау жыныстарында немесе кластерде болатын таза химиялық, биохимиялық және басқа процестермен түсіндіреді. Зерттеушілер мәселені шешудегі әдістемелік тәсілдегі қатеге байланысты өзін-өзі жылытудың табиғаты туралы ортақ көзқарасқа келе алмайды. Бұл бір бағытты жақтаушылар белгілеген эксперименттік фактілерді басқа көзқарастарды ұстанатын әріптестерін ескермейтіндіктен. Жұмыста әртүрлі зерттеушілердің осы мәселе бойынша бар балама пікірлері бірінші рет олардың қарама-қайшылықтары тұрғысынан емес, біртұтас химиялық процестің әртүрлі көріністері тұрғысынан қарастырылады. Осы әдістемелік тәсілдің шеңберінде көмірдің төмен температурада тотығуы мен өздігінен қызуының белгілі заңдылықтары мен тәжірибе жүзінде анықталған фактілер біріктіріліп, әртүрлі пікірлер туындайды. Жұмыста көмірдің автототығуы өздігінен қызудың негізгі себебі екені анықталды. Автототығу - бұл органикалық заттардың атмосфералық оттегімен тотығуы, ол пероксидті қосылыстардың түзілуі арқылы радикалды тізбекті механизм арқылы жүреді.
Қатты фазалық тотығу заңдылықтары толық зерттелмегенімен, автототығуды дәлелдеуге екі факт негіз бола алады. Біріншіден, көмірдің тотығу процесінде инкубациялық кезең радикалдардың қатысуымен жүреді және бұл процесте пероксидтер түзіліп, содан кейін ыдырайды. Екіншіден, автототықсыздану процесі қоспалармен, радиациямен, жеңіл диссоциацияланатын заттармен күшейе түседі және ингибиторлармен тежеледі, көмірдің автототықтыру процесінде көп компонентті тотығу-тотықсыздану жүйесі басты негіз болады. Көмірдің тотығуы кезінде бірқатар параллельді және тізбекті реакциялар байқалады. Деградацияланған радикалды тізбекті механизмді жүзеге асыратын реакциялар өздігінен тұтану аймақтарының пайда болуына әкеледі. Кейінгі химиялық, электрохимиялық, биохимиялық реакциялар және сыртқы әсерлер өздігінен жанудың басталуына әкеледі.
Көмірдің төмен температурада тотығу процесі бірнеше түрлі жолмен жүруі мүмкін. Бұл бәсекелес реакциялардың жиынтығы, олардың басымдығы мен бағыты болжау мүмкін емес және көмірдің құрамы мен құрылымымен, температурамен, оттегімен қамтамасыз етумен, қысыммен және басқа факторлармен анықталады. Яғни, өздігінен тұтану процесі қатаң анықталмаған және әртүрлі физикалық және химиялық көріністермен сипатталады, ал көмірдің өздігінен жану ықтималдығы осы көпжылдық кезеңдердің кез келгенін белгісімен немесе қасиетімен анықталмайды. Кездейсоқ сипатына байланысты процесс технологиялық және геологиялық жағдайлар арқылы өздігінен тұтанудың даму сипатын айтарлықтай анықтайды. Мысалы, көмір шахтасына оттегінің аз жеткізілуі жағдайында 100-1500С дейін қызуы мүмкін. Өздігінен жану аймақтарының одан әрі өршуі орналасқан жері мен көлеміне байланысты болып табылады - бұл жағдайлар көмірді өздігінен жануының динамикасының мүмкіндіктерін талдау кезінде ескерілуі керек. Объектінің эндогендік өрт қаупін болжау мүмкін және сыртқы факторлармен анықталады. Мұндай жағдайда көмір кенішін басқару көмірдің өздігінен жануына әкелетін маңызды факторларды үздіксіз бағалауға сәйкес жүзеге асырылуы керек.
Өрт қауіпсіздігін қамтамасыз ету бірнеше сатылардан тұрады:
1) өздігінен тұтану процесі одан әрі өршімес үшін математикалық модельдеу жүргізу ;
2) берілген жану көзінің теріс ауытқуларын есептеу;
3) өрт қауiпсiздiгiнiң жағдайын анықтағанға дейiн тау-кен жұмыстарының параметрлерi негізге ала отырып математикалық моделi негiзiнде есептеу эксперименттерiн жүргiзу;
4) егер өрт қауiпсiздiгiне қол жеткiзу мүмкiн емес болса, өрт қауiптi болып табылатыны туралы ақпарат алынса, көмірдің өздігінен жануға тек салыстырмалы бағалаулар жасауға болады. Өздігінен жану процестерін модельдеу бастапқы кезеңдегі барлық мүмкін болатын бастапқы шарттарды қамтуы және оны ресімдеу сатысындағы процестің заңдылықтарын ескеруі керек. Көмірдің өздігінен тұтануы мәселесін шешу үшін қажетті көмірдің қасиеттері туралы мәліметтерді анықтайтын жеке функционалды топтардың өзара әрекеттесу деңгейінде болатындығын басты негізге алу қажет. Өздігінен жанумен байланысты көптеген процестер формальды емес және тек сапалы деңгейде анықталады, бұл математикалық аппаратты құру процесіне белгілі бір күрделіліктерді енгізеді.
Әртүрлі технологиялық схемалар арқылы өздігінен жану көздерінің ықтимал аймақтары схемалық түрде 1.1-суретте көрсетілген . Көмірдің өздігінен жану себептері мен механизмі туралы іргелі зерттеулер шамамен 9 ғасырдың ортасында басталып, бүгінгі күнге дейін жалғасуда. Негізінде ғалымдар оның себептерін көмір жынысын құрайтын жекелеген компоненттердің химиялық қасиеттерінен, сондай-ақ тотығу реакцияларына бейімділігін арттыратын әртүрлі сыртқы факторлардың қосындысынан туындаған деген тұжырымда.
а б
в г
д е
ж и
к
а - қазбаны қазу кезінде карьер жағынан түскен көмір; б - қуатты экскаватормен өңдеу кезінде пайда болатын бұзылулар; в - айналмалы экскаватормен бетті өңдеу кезінде түскен көмір; г - жұптасқан ірі тастардың көшкіні нәтижесінде пайда болған бұзылулар; д - күндізгі беткі қабатта орналасқан кондицияланған немесе субкондицияланған көмір тіректерінің үгітілуінен кейін түзілетін көмір ұсақтары; e - ауа райының әсерінен немесе бұрғылау және жару жұмыстарынан болатын бұзылулар; ж - ауа-райының әсерінен пайда болған тесіктер; и - көмір мен негізгі жыныстардың жанасу аймақтары; к - көліктерге жәненемесе теміржол көлігіне көмірді тиеу кезінде төгілген көмір.
1.1-сурет - өздігінен жану ықтималдығы жоғары аймақтар
1.2-сурет - Қоңыр көмірдің өздігінен жану көзі
1.4. Кен орындарындағы өрт қауіптілігін талдау
Көмір мен көміртекті жыныстардың өздігінен жануы физикалық-химиялық процесс болып табылады, оның пайда болуы және дамуы үшін өздігінен жану тенденциясына, яғни атмосфералық оттегімен және басқа тотықтырғыштармен әрекеттесу қабілетінен басқа, сыртқы жағдайлар қажет - ауа ағыны және тотығу кезінде бөлінетін жылуды жинақтау мүмкіндігі. Өздігінен жанудың сыртқы қолайлы жағдайлары негізінен қопсытылған көмір жинағында, сондай-ақ массивтің тұтастығы бұзылған кезде көмір қабаттарында пайда болады.
Карьердегі әрбір нақты эндогендік өрт қандай да бір басым фактордың әсерінен болатынына қарамастан, тұтастай алғанда карьерлердің эндогендік өрт қаупі бірқатар факторлардың бірлескен әсерімен анықталады. Эндогендік өрттердің пайда болу және даму себептерін зерттеу өртті тудырған факторлардың үйлесімі және олардың әсер ету дәрежесі әр жағдайда әртүрлі болуы мүмкін екенін анықтады. Кейбір факторлардың әсері анық көрінеді, ал басқалары әсер етудің жасырын түріне ие және өздігінен өрттің пайда болуына әкелмейді, бірақ олар даму процесін жеделдетеді немесе өрттің пайда болуына қолайлы жағдай жасайды.
Кен орындарындағы эндогендік өрттермен күресу әдістері мен құралдарын орынды таңдау үшін кен орындарындағы эндогендік өрт қауіптілігін анықтайтын факторларды, сондай-ақ олардың көріну механизмі мен дәрежесін білу қажет. Бұл факторларды үш топқа бөлуге болады: тау-кен-геологиялық, тау-кен-техникалық және климаттық.
Тау-кен-геологиялық жағдайлар көмірдің (органикалық және минералды компоненттердің) және көміртекті жыныстардың химиялық және физикалық-механикалық қасиеттерімен, сонымен қатар кен орнының геологиялық құрылымымен анықталады. Тау-кен факторлары негізінен өндірістік қызметтің нәтижесі болып табылады. Кен орындарындағы эндогендік өрт қаупіне осы факторлардың әсер ету механизмі мен дәрежесін қарастырайық.
Тау-кен-геологиялық факторлар. Бұл факторларға, ең алдымен, өздігінен жану үрдісі жатады - көмір мен көміртекті жыныстардың өздігінен жануының негізгі себептерінің бірі. Ол жылу бөлінуімен жүретін физика-химиялық (сорбциялық және тотығу-гидролитикалық) процестерде қазбалы отынның берілген түрі оттегімен немесе басқа тотықтырғыштармен әрекеттесу қабілетінің көрсеткіші ретінде қызмет етеді. Көмірлер мен құрамында көмірі бар тау жыныстарының өздігінен жануға бейімділігі неғұрлым жоғары болса, соғұрлым өздігінен тұтану кезеңі қысқарады, яғни температураның критикалық мәнге көтерілу кезеңі, одан жоғары өздігінен қызу процесі қайтымсыз болады.
Көмірдің өздігінен жануға бейімділігінен басқа, көмірдің өзін-өзі жылытуының инкубациялық кезеңінің ұзақтығына өрт қауіптілік санатын (жалпы) анықтайтын басқа өрт қауіпті факторлары (өсу және азаю бағытында) айтарлықтай әсер етеді. Әртүрлі өрт қаупі бар учаскелерде инкубациялық кезең кең ауқымда өзгереді (1.1-кесте).
1.1-кесте. Өрт қауіптілік категориялары бойынша көмірдің инкубациялық кезеңдері
Ықтимал өрт қауіпі бар объектілер
Өрт қауіптілік санаты бойынша инкубациялық кезең ( күн ).
I
II
III
IV
V
VI
Ұзынша келген кен орындары
Жанбайды
Жанбайды
360
360
360
360
Жарылыс жұмыстары кезінде зақымдалған жерлер
Жанбайды
360
210-270
150-210
120-150
90-120
Геологиялық бұзылыстары немесе көшкіндері бар жерлер
-
360
150-180
120-180
90-120
45-90
Ашық жерасты қазбалары бар жерлер, қоймалар мен жарылған материалдар блоктары, көлемі 200 м[3] астам үйінділер мен көшкіндер
-
360
120-180
60-180
45-90
20-60
Көмірлер үшін сыни температура 65~85 градус. Метаморфизмге ұшыраған көмірлердің ішінде қоңыр көмірлер өздігінен жануға ең жоғары бейімділікке және ең төменгі критикалық өздігінен тұтану температурасына (демек, ең қысқа инкубациялық кезеңге) ие.
Метаморфизмнің әртүрлі дәрежесінегі көмірлердің белсенділігінің жоғарылауы оларда автототығу процесін бастауға қабілетті табиғи катализаторлардың болуымен түсіндіріледі. Зерттеулер нәтижесінде бірқатар кен орындарының көмірлерінің ішкі күліндегі темір мөлшері мен олардың өздігінен жану үрдісі мен көмір қабаттарындағы темір мөлшері мен объектілердің нақты өрт қауіптілігі арасындағы заңдылықтардың сандық байланыстың болуын анықталды.Темір мөлшерінің жоғарылауымен ең жоғары белсенділік карбондану дәрежесі төмен көмірлерде байқалады.
Кен орны шегіндегі қабаттардың нақты өрт қауіптілігін талдау кезінде көмірдің минералды бөлігінде темір қосылыстары көбірек байқалатын тұстарында өрт қауіпі жоғары қабаттар немесе аймақтар екені атап өтілді. Осылайша, басқа қабатқа қарағанда 6 есе көп темір қосылыстары бар көмір қабатында өрт 2 есе көп болады деген тұжырымға тоқталған.
Көмірлер мен көміртекті жыныстардың өздігінен жануға бейімділігіне олардың органикалық және минералды бөліктерінің химиялық құрамынан басқа көмірдің физикалық-механикалық қасиеттері - кеуектілігі, ылғалдылығы, газдық құрамы айтарлықтай әсер етеді.
Көмір қабаттарының газдылығына ерекше назар аудару керек. Жарылыстан кейін 2-5 күннен кейін жарылғыш құралдармен өндіруге дайындалған көмір блоктарын жағу жағдайлары бар. Мұндай өрттердің орны әдетте метан мөлшері жоғары аудандармен шектеледі (мысалы, Екібастұз кен орны).
Метанның өзі белсенді органикалық, органоминералды және минералды қосылыстарға қатысты инертті (бейтарап) газ болып табылады және ол бұзылмаған көмір массивінің микро және макро жарықтарын толтырған кезде, барлық белсенді компоненттер инертті, сақталған күйде болады. Көмір массасының тұтастығы бұзылған кезде (мысалы, жарылыс жұмыстары кезінде) метан ауамен ауыстырылады (тығыздықтарының айтарлықтай айырмашылығына байланысты) және оның құрамындағы оттегі мен су буы бүкіл уақыт ішінде белсенді компоненттермен әрекеттеседі. Бұл жағдайда үлкен көлемдегі жылу энергиясын бір реттік өндіруге болады.
Алайда, жарылыстан кейінгі 2-5-ші тәулікте өндірілген энергия мөлшері көмірдің өздігінен жануы үшін жеткілікті ме, әлде жану негізгі жарылғыш зарядтың толық емес жарылуының нәтижесі болып табыла ма, содан кейін оның жануына әкелетіні туралы сұрақ туындайды. Мұндай өрттердің тіркелген жағдайлары әлі ғылыми түсініктемелерге ие емес, өйткені жарылыс болған аймақтағы блоктың температура мен газ режимінің динамикасы туралы деректер жоқ.
Құрамында көмірі бар тау жыныстарда құр көмірге қарағанда өрт қауптілігі жоғары болып келеді. Бұл көмір кен орындарына тән қасиет. Осылайша, көлемі 20 мың м3-тан астам штабельдердегі көмірдің өздігінен жану процесінің ұзақтығы
1-8 айды құрайды, ал көміртекті аргиллиттер 3~5 айдан кейін өздігінен тұтанады.
Көмір жыныстарының жинақталуына тән қасиет олардың құрамдас бөліктерінің (көмір және көміртекті тау жыныстары) қатынасына байланысты өрт қауіптілігінің әртүрлі дәрежесі болып табылады. Көмірлер мен көміртекті жыныстарды пайдалана отырып жүргізілген зертханалық зерттеулердің нәтижелері көрсеткендей, ең үлкен тотығу қабілетіне 2:1 қатынасындағы көмір-көміртекті алевролит қоспасы ие. Компоненттердің бұл арақатынасымен тас-көмір жинақтары 2-3 ай ішінде өздігінен жануға қабілеттілігі байқалады. Эндогендік (және экзогендік) шыққан өрттердің басым көпшілігі кен орындарында тау жыныстары мен көмір жинақтарының болуымен байланысты (үйінділер, ішкі қалдықтар үйінділері, техникалар жолы және т.б.).
Кен орындарындағы эндогендік өрт қаупі жұмыс істемейтін қалыңдықтағы қабаттар кен өндіру аймағына түскен кезде айтарлықтай артады, өйткені олар көміртекті жыныстармен бірге ішкі немесе сыртқы үйінділерге төгіледі, олар әдетте өздігінен тұтанады. Бұл фактор әсіресе көміртегі мен темір қосылыстары жоғары көмір жыныстары және қабаттардың арасында жұмыс істемейтін қалыңдықтағы қабаттар жатқан жерлерде жоғарғы көрсеткіште болады.
Геологиялық бұзылулар мен көшкіндердің әсері көмір массивінің ауаға өтуіне төзімділігінің төмендеуінен, көмірдің реактивті бетінің жоғарылауынан және жылу жинақталуына қолайлы жағдай жасау нәтижесінде болады.
Эндогендік өрттер пайда болатын орын көбінесе қабатты ашу немесе алу процесінде тас-көмір немесе көмір массивінің тұтастығы бұзылған көшкін аймақтарында болады. Мұндай учаскелер массивтің бұзылу дәрежесімен ерекшеленеді: әртүрлі құрамдағы қопсытылған материал жиналатын тесіктер пайда болуынан оның толық жойылуына дейін алып келуі мүмкін.
Жер асты кеніштерінің айналасында пайда болатын деформациялар нәтижесінде бұл аймақтағы көмір және негізгі жыныстар қатты зақымдалады. Сонымен қатар, қазбалар үстінде жатқан тау жыныстарының опырылуы оларда тесіктердің пайда болуына әкеледі, бұл күндізгі жарық бетінен жұмыс орындарына ауаның сүзілуін қамтамасыз етеді. Бұл жер асты қазбаларын ашық әдіспен өндіруге кезінде де эндогендік өрттердің пайда болуына себеп болуы мүмкін. Өндіріс орындарын ашқаннан кейін жақсартылған аэрация өздігінен жану процесінің дамуына және күшеюіне қолайлы жағдай жасайды. Мұндай өрттер ұзақ уақыт бойы жұмыс істеп, төменірек тереңдікке таралып, үстіңгі қабаттағы тау жыныстарының құлау қаупін тудырады. Осы себепті экзогендік өрт қаупі, әсіресе екі және үш қабатты аймақтарда жоғарылайды және өртті сөндіру кезінде үлкен қиындықтар туындайды.
Атмосфералық жауын-шашынның және жарылыс жұмыстары кезінде пайда болатын сейсмикалық тербелістердің әсерінен ең алдымен тірек тереңдігіне ауаның енуін жеңілдететін беріктігі төмен көмір қабаттарында макро және микро тесіктер пайда болады. Содан кейін еңістің қираған бөлігі құлап, оның түбінде тас көшкіні пайда болады. Қабатты тазарту кезінде бульдозермен тасталған көмірдің үстіңгі қабаты есебінен қоқыс көлемі артады.
Егер негізгі жыныстар өте берік болса, жыныстарды жақсырақ ұсақтау үшін қабат төбесіндегі ұңғымаларды қайта бұрғылау әдісін қолданады. Осылайша, жару кезінде көмір қабатының жоғарғы бөлігі бұзылады.Қабаттардың жоғары биіктікте орналасуы эндогендік өрттермен күресу бойынша кез келген техникалық шараларды жүзеге асыруды айтарлықтай қиындатады: тау-кен массасын түсіру, өрт ошақтарын инертті жыныстармен толтыру, өрт қауіпті объектілерді профилактикалық қосылыстармен өңдеу. Бұл қалыңдықтағы қабаттарды игеретін ашық кеніштерде айқын көрінеді. Жұмыс аймағында аршу жұмыстарының кешігуіне байланысты ені 2-3 м бөлінген екі және үш қабаттар қалыптасады. Мұндай жағдайда пайда болатын эндогендік өрттермен күресу импровизацияланған құралдарын қолданған жағдайда да тиімсіз болып табылады.
Көмірдің жоғары биіктте орналасуы жиі ауырлық күшінің әсерінен олардың деформациясының күрт өсуіне себеп болып, қабатардың ішінара немесе толық бұзылуына әкеледі. Көбінесе бұл құбылыс қабат беткейлерінің жазықтығы көмір қабаттары мен негізгі жыныстарының түсу бұрышы сәйкес келген кезде байқалады. Қабаттардың беріктік қасиеттері гетерогенді қаптамалардан тұратын болса, олардың беріктігі одан әрі төмендейді. Мысалы, Екібастұз кен орны өндірістік бірлестігінің карьерлерінде мұндай жағдайлар тіркелген.
Кен орындарындағы эндогендік өрт қаупі көмір шығымдарының ауданына тікелей байланысты, өйткені көмір таспаларының жалпы ауданы (жұмыс бағытының жалпы ұзындығы) ұлғаюымен өздігінен жану көздерінің ықтималдығы артады.Мысалы,Екібастұз кен орны өндірістік бірлестігінің өздігінен жануға бейімділігі салыстырмалы түрде төмен тас көмір игеретін ірі кеніштерінде эндогендік өрттер орын алады.
Бұл фактордың маңыздылығы өздігінен жануға бейім көмірлерде бірнеше есе артады. Кен орындарындағы эндогендік өрт қаупі қолданылатын технологиялық көлік түріне де байланысты. Ашық шахтада, темір жол көлігі бар аймақтарда өрт саны автокөлікпен салыстырғанда 2-5 есе аз.
Автокөлік құралдары бар аймақтарда өрт қаупінің жоғарылауы жұмыс горизонттарында тау-кен жұмыстарының даму ерекшелігімен түсіндіріледі. Көмірді және тау жыныстарын өндірудің таңдамалы тәртібі, аршу жұмыстарының кешігуі және өндіруге дайындалған көмір қорының жеткілікті көлемінің болмауы 2-3 қауіпсіздік бермаларымен бөлінген жалпы биіктігі 30 м-ден асатын қабаттардың пайда болуына әкеледі.
Қалған қауіпсіздік бермалары барлық қопсытылған тау массасын сыйдыра алмай, ол жинала отырып, кейде астындағы қабаттарды толықтай жабады. Ұзақ уақыт бойы сыртқы факторлардың әсерінен мұндай тас көмір жинақтары қызады және өздігінен тұтанады.
Күрделі құрылымды көмір қабаттарын іріктеп өндіру кезінде көмірдің сұйылтуын азайту үшін көмір қабатының негізгі тау жыныстарына іргелес бөлігін (топырақта - көлденең немесе ақырын көлбеу төсенішпен, төбесінде - тік қырлы тігістердің төсемі) алынбайды, бірақ тау жыныстарымен бірге қопсытылған күйде қалдырылады, бұл өрт қаупінің жоғарылауына әкеледі.
Күлділігі әртүрлі көптеген қабаттардан тұратын көмір қабаттарын игеретін Екібастұз кен орны өндірістік бірлестігінің кен орыннында күлділігі рұқсат етілген деңгейден асатын көмір стендтің төменгі жиегімен немесе темір жол бойымен төгіледі. Өңделетін орындықтардың құрылымына байланысты мұндай қадалар кейде айтарлықтай өлшемдерге жетеді және өздігінен тұтанады, өйткені оларды жөнелту уақыты көбінесе өздігінен жанудың инкубациялық кезеңінен асып түседі.
Екібастұз кен орны өндірістік бірлестігінің кеніштеріндегі өздігінен жану объектілеріне мысал ретінде келесі жағдайларды атап өтсек болады: екі параллель экскаватор өткелдерінің арасында қалған көмір тіректері; бүйірлік кірмелерде жарылыс жұмыстарын жүргізген кезде тіректер қатты зақымдалады және ұзақ уақыт тұрғанда өздігінен тұтанады.
Көмір орындықтарының жаңару циклі көмір қабаттарының саны мен қалыңдығына, оларды игеру тәртібіне, карьерде қолданылатын тау-кен жабдықтарының саны мен түріне байланысты және карьерлердің эндогендік өрт қауіптілігіне айтарлықтай әсер етеді. Егер көмір стенді ұзақ уақыт бойы жаңартылмаса, онда жарылыс жұмыстары кезінде атмосфералық жағдайлардың және сейсмикалық тербелістердің әсерінен оның беті бұзылады, бұл ауаның тірекке енуін және инкубациялық кезеңнен асып кеткен кезде оның өздігінен жануын жеңілдетеді. Бұл фактордың әсері ауаның кедергісіз өтуіне байланысты көмір кен орындарындағы сияқты өрт жиі болатын геологиялық бұзылыстары бар аймақтарда айтарлықтай артады. Елдегі кен орындарының көпшілігінде көмір орындықтарын жаңартуға кететін уақыт олардың өздігінен жануының инкубациялық кезеңінен айтарлықтай асып түседі.
Тау жыныстары мен көмір жинақтары өрт қауіптілігі жоғары объектілер болып табылады, өйткені олар эндогендік өрттердің пайда болуына барынша қолайлы жағдайлар жасайды және қысқа инкубациялық кезеңмен сипатталады. Статистика көрсеткендей, эндогендік өрттердің басым көпшілігі тас көмір жинақтауларында: үйінділерде, сырғымаларда, ішкі және сыртқы үйінділерде және көмір үйінділерінде болады. Кен орындарындағы өрттердің жалпы үлесі басқа жағдайаттармен салыстырғанда 30-80% құрайды. Бағаналардағы өрттердің себебі көбінесе бос көмірдің жинақталуынан басталатын өрттер болып табылады. Республиканың барлық дерлік кен орындарында жинақталған қалдықтарды жедел жою немесе олардың өздігінен жануын болдырмау шаралары жүргізілмейді. Олар жинақталған заттардың өздігінен жануының инкубациялық кезеңінен асатын уақыт кезеңінде ғана жөнелтіледі.
Республиканың көптеген кен орындарында әртүрлі себептермен жарылған көмір блогы өндірілмейтін немесе көбінесе толық өндірілмей, оның бір бөлігі ұзақ уақыт бойы қалып қоятын жағдайлар кездеседі, бұл өрттің пайда болуына әкеледі.
Бірқатар ашық шахталарда жүргізілген бақылаулар оттегі балансы өте теріс игданит немесе жарылғыш заттарды қолдану арқылы жарылған көмір блоктарында өрт жиі болатынын көрсетті.Сонымен қатар, негізгі жарылғыш зарядтың аралық зарядсыз жарылуы немесе жеткіліксіз күшті зарядты қолдану жағдайлары бар. Барлық осы жағдайларда жарылғыш заттың толық емес жарылуы орын алады, ал қалған жанғыш компоненттер көп мөлшерде жылудың бөлінуімен жанып кетеді. Үлкен теріс оттегі балансы бар жарылғыш заттарды пайдаланған кезде де солай болады. Жарылғыш заттардың жануы нәтижесінде көмірдің температурасы жоғарылайды, бұл жарылған тау жыныстарында өздігінен жану процесінің дамуын айтарлықтай жеделдетеді.
Газ мөлшері жоғары аймақтарда жарылыс жұмыстары кезінде көмірдің өртену қаупі айтарлықтай артады.
Көмір қабатымен жанасатын жер үсті қабатын жару кезінде қабаттың жоғарғы бөлігі бұзылады. Бұл фактордың әсері ұңғымаларды қайта бұрғылаумен және жарылғыш зарядтың қуатының жоғарылауымен артады. Төменгі стендтің үстіңгі бөлігіндегі көмірдің ішінара жойылуы қалың қабатты бұрғылау және жару, қопсыту арқылы пайда болуы мүмкін.
Көбінесе көмір блогын жару кезінде қазылатын көмір ғана емес, одан кейінгі кірістің көмірі де жойылады (егер жарылған блоктың ені экскаватор кіреберісі енінен асып кетсе).
Көмір мен көмір жыныстарының құрамы мен қасиеттерінен, геологиялық және технологиялық жағдайлармен қатар, эндогендік өрттердің жиілігі мен кезеңділігіне бірқатар атмосфералық факторлар (жағдайлар) айтарлықтай әсер етеді: ауаның салыстырмалы ылғалдылығы, жауын-шашын мөлшері, барометрлік өзгерістер. қысым, ауа температурасы және жел жылдамдығы. Мысалы, ауаның салыстырмалы ылғалдылығының жоғарылауымен (әсіресе ұзақ құрғақ кезеңнен кейін) эндогендік өрттердің саны арта түсетіні анықталды. Ауаның салыстырмалы ылғалдылығы, жауын-шашын мөлшері және барометрлік қысымның өзгеруі негізінде күтілетін өрт қаупін жеткілікті сенімділікпен бағалауға болады (егер ұзақ мерзімді болжам деректері бар болса).
Аталған факторлардың ішінде екеуі ерекше маңызды: жел жылдамдығы мен ауа температурасы.
Эндогендік өрттер көбінесе желдің әсерінен көмір және тас көмір жинақталған бөлігінде пайда болады. Бұл тұрақты немесе пульсирленген динамикалық қысымның ең қарқынды автототықтыру аймағында (жылудың пайда болуына және дамуы үшін ең қолайлы жағдайлары бар аймақ) орналасқан реакцияласушы компоненттерге жеткілікті мөлшерде оттегінің қол жеткізуін жеңілдететіндігімен түсіндіріледі. Қатты жел соңғы кезеңде ауа ағынының жоғарылауын қамтамасыз ете отырып, өртті жеделдетуге көмектеседі.
Жылдамдығы 20 мс-тан асатын желдер ашық өрттер болған кезде үлкен қауіп төндіреді, бұл олардың көмір ошақтарына тез таралуына ықпал етеді.
Көмірді қыздырған кезде оның химиялық белсенділігі арта түсетіні белгілі. Өздігінен тұтанатын көмірдің жылу балансына қоршаған ортаның температурасы айтарлықтай әсер етеді. Температура төмендеген сайын көмірдің химиялық белсенділігі әлсірейді, конвективті жылу алмасу және жылу өткізгіштікке байланысты жылу шығыны артады. Осыған сәйкес органикалық заттардың тотығу қарқындылығы төмендеуі керек.
Дегенмен, статистика көрсеткендей, көмірді ашық өндіру жағдайында ауа температурасының айтарлықтай ауытқуы (+30 градус - -30 градус) болса да, жазда және қыста эндогендік өрттердің жиілігі бірдей дерлік. Температураның әсері желдің жылдамдығы сияқты өздігінен жану процесінің дамуының белгілі бір кезеңдерінде ғана көрінеді: жазда жоғары температура тек бастапқы кезеңде тотығу процестерін жеделдетеді.
ТАРАУ ІІ. КЕН ОРЫНДАРЫНДАҒЫ ӨРТ ҚАУІПІН АЗАЙТУ
2.1.Эндогенді жану жағдайларына байланысты өрттердің алдын алу шаралары
Кен орындарындағы эндогендік және экзогендік өрт қаупін төмендету бойынша шаралардың қажеттілігі мен тиімділігі өрт қауіпті факторлардың болуымен және әсер ету дәрежесімен анықталады. Бұл факторлардың әсер ету механизмін талдау олардың барлығы кен орындарын игеру жағдайларының объективті салдары емес екенін көрсетеді. Олардың кейбіреулері жекелеген технологиялық процестерді орындау кезіндегі әртүрлі қателіктерден туындайды. Бұл факторларды технологиялық процестерге қойылатын талаптар жиынтығын сақтау арқылы жою қажет, оларды іске асыру өртті сөндіруге қарағанда тиімдірек және аз еңбекті қажет ететін өздігінен тұтану процесін дамытудың бастапқы кезеңдерін жою. Ал технологиялық шаралар қажетті нәтиже бермеген жағдайда ғана арнайы алдын алу шараларын қолдану қарастырылады.
Өздігінен жану жағдайларына байланысты барлық алдын алу шаралары мыналарға бағытталуы керек:
- өздігінен қызу және жылу жинақтау процестерінің туындау жағдайларын жою;
- көмірдің тотықтырғыш қабілетінің төмендеуі;
- ауа ағынының төмендеуі.
Тәжірибеде бұған көмір массивінің тұтастығын бұзуды және тау-кен және көліктік жабдықты пайдалана отырып тас-көмір жинақтауларының пайда болуын болдырмауға немесе жоюға бағытталған технологиялық іс-шараларды жүргізу арқылы немесе арнайы техника мен профилактикалық құралдарды пайдалана отырып іс-шаралар жүргізу арқылы қол жеткізіледі.
Факторлардың болуы мен көріну дәрежесін анықтаудан тұратын ашық кеніштердің эндо және экзогендік өрт қауіптілігін талдау республиканың бірқатар ашық кеніштерінде технологиялық шаралар кешенін жүзеге асыруға мүмкіндік беретінін көрсетеді. Эндогендік өрттердің санын минимумға дейін азайту керек.
Осылайша, өздігінен жану жағдайларын жоюдың технологиялық шараларын бірінші кезекте жүргізу керек, өйткені олар үнемді және аз энергия мен еңбекті қажет етеді. Бұл көмір немесе көміртекті жыныстардың өздігінен жану жағдайлары байқалатын барлық ашық кеніштерге қатысты.
2.1-кестеде өздігінен жану көздерінің пайда болу жағдайларын жою бойынша шаралар кешені жалпы түрде берілген. Соңғы жылдары бірқатар ашық кеніштерде өздігінен жану көздерінің (объективті емес факторлар) пайда болу жағдайларын жоюға бағытталған іс-шаралар кешенін жүзеге асыру арқылы эндогендік өрттермен күресте жақсы нәтиже көрсете білді. Сонымен қатар, кен орындарында әсіресе қатты желмен құрғақ ауа-райымен сипатталатын ең қауіпті кезеңге - көктемге мұқият дайындалуы керек.
2.1-кесте. Әртүрлі факторларға байланысты өрттің алдын алу шаралары
Өрт қауіпті факторлар
Технологиялық іс-шаралар
Көмір жыныстарының және жұмыс істемейтін көмір қабаттарының болуы
1. 1. Құрамында көмірі бар тау жыныстарын инертті жыныстармен оқшаулауға мүмкіндік беретін қалдықтарды төгу технологиясы.
2. 2. Карьерден тау жыныстары мен көмір жинақтарын уақытылы шығару немесе кейіннен бульдозермен нығыздау .
Геологиялық бұзылыстар мен көшкіндер
1. 1. Көмір орындықтарын инкубациялық кезеңнен аспайтын мерзімде жаңарту.
2. 2. Көшкіннің алдын алу: қабат биіктігін азайту; төмен сырғып кетпес үшін қауіпті аймақты нығайту.
3. 3. Көшкіннен бүлінген жерлерде - қопсытылған тау массасын уақытылы түсіру және жаңа қабаттарды кесу.
Ашық жерасты жұмыстары
Инертті жыныстармен оқшаулау, лайлау; құмды сазды целлюлоза.
Қабаттардың түсу бұрышы
Экскаватор жұмысты аяқтағаннан кейін жұмыс алаңдарының түбінде қалған көмірді мұқият тазалау және нығыздау.
Көмір және негізгі жыныстардың беріктігі
1. Көмір орындықтарын мұқият тазалау.
2. Баурайлардың опырылуы кезінде пайда болған тау жыныстарын тегістеу, орындықтардың жұмыс орындарын тазалау үшін бульдозерді пайдалану.
3. Қайта бұрғылаусыз көмір стендтерін жабатын тау жыныстары арқылы бұрғылау.
Көмір шөгінділерінің ауданы
1. 1. Тау-кен жұмыстарын мүмкіндігінше аз аумаққа шоғырландыру, жаңа учаскелердің немесе қабаттардың негізсіз ашылуын жою.
2. 2. Көмір қабаттарын уақытылы жаңарту.
3. 3. Өрт қауіптілігі IV-VI санаттағы кен орындарын - көмірді өндірудің толықтығын қатаң бақылау.
Көмір қабаттарын өндіру әдісі
1. 1. Өрт қауiптiлiгi IV-VI санаттардағы ашық шахталарда - екi және үштiк қабаттардың түзiлуiн болдырмау; профилактикалық жөндеу жұмыстарын жүргізуге жеткілікті кең қауіпсіздік жолақтарын қалдыру.
2. 2. Күрделі құрылымды қабаттарды іріктеп қазу кезінде қалған көмір қаптамаларын үйінді жыныстарын уақытылы тиеу немесе арнайы тазалау.
3. 3. Сұйылтылған көмірді уақытында түсіру немесе оны бульдозермен жоспарлау және кейіннен нығыздау.
Көмір стенділерін жаңарту циклі
Көмір стендтерін өздігінен жанудың инкубациялық кезеңінен аспайтын мерзімде жаңарту.
Көмір орындықтарын тазалау жиілігі
1. 1. Қабаттардың еңістерін экскаваторлармен мұқият өңдеу, жұмыс алаңдарын бульдозермен тазалау. Тазартылған көмірді мұқият жоспарлау.
2. 2. Жарылған блоктың енін экскаватор саңылауының енінен аспайтын шамаға дейін шектеу.
Ішкі үйінділердің болуы
Жанғыш жыныс массасын қоқыс үйіндісіне жұқа қабатпен толтыру. Жанып жатқан тау-кен массасын үйіндінің белгілі бір жеріне (құрамында жанғыш компоненттері жоқ жыныстарға) орналастыру; оны сөндіру үшін шаралар қабылдау.
Көмір мен тау жыныстарының жинақталуын тиеу уақыты
1. 1. Инкубациялық кезеңнен аспайтын мерзімде тау жыныстары мен көмір жинақтарын жою немесе оларды кейіннен нығыздау арқылы жұқа қабатты жасау.
2. 2. Жарылған көмірді немесе тас-көмір блогын толық игеру.
3. 3. Экскаватордың өнімділігін ескере отырып, жарылған көмір немесе таскөмір блогының ұзындығын оның жұмыс уақыты өздігінен жанудың инкубациялық кезеңінен аспайтындай етіп таңдау.
Жарылыс жұмыстарының технологиясы
4. 1. Зарядтау және араластыру машиналарының конструкциясын жетілдіру.
5. 2. Жеткілікті қуаттың аралық зарядын міндетті түрде пайдалану.
6. 3. Құрғақ көмір ұңғымаларында оттегінің үлкен теріс балансы бар жарылғыш заттарды қолданудан бас тарту.
7. 4. Егер өздігінен жану белгілері пайда болса, блок жұмысын максималды жеделдету.
Осы уақытқа дейін барлық көмір және тас көмір жинақтары карьерден шығарылады, қабат топырағы, жұмыс ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz
Реферат
Курстық жұмыс
Диплом
Материал
Диссертация
Практика
Презентация
Сабақ жоспары
Мақал-мәтелдер
1‑10 бет
11‑20 бет
21‑30 бет
31‑60 бет
61+ бет
Негізгі
Бет саны
Қосымша
Іздеу
Ештеңе табылмады :(
Соңғы қаралған жұмыстар
Қаралған жұмыстар табылмады
Тапсырыс
Антиплагиат
Қаралған жұмыстар
kz