Вопросы безопасности при ликвидации шахт и в иостликвидационный период

6.1. Общие положения иосновные направления обеспечении безопасности.

При ликвидации шахты предусматриваются меры по предупрежде­нию проявления всех действующих на шахте опасных и вредных факторов. В частности, разрабатываются мероприятия по обеспечению воздухом ра­бочих мест, нормализации тепловых условий, противопожарной защите, борьбе с пылью, контролю за газовой обстановкой, запыленностью в гор­ных выработках, шумом а вибрацией, освещенности рабочих мест, опове­щению об авариях, предупреждению прорывов воды и газа; других, свя­занных с ликвидацией горных выработок шахты и объектов поверхности. В целом проектные решения должны обеспечивать безопасные условия для жизни и здоровья людей в период и после ликвидации предприятия и соответствовать требованиям взрывопожаробезопасности, экологических, санитарно - гигиенических и других действующих норм и правил.

На шахтах, находящихся в режиме ожидания и ведущих добычу уг­ля, вопросы охраны труда и промсанитарии регламентируются такими же нормативными документами, как и для действующих шахт.

Следует иметь в виду, что вывод шахты из эксплуатации вызывает:

- подъем уровня подземных вод, часто с затоплением подземных сооружений и коммуникаций;

- обводнение грунтов, изменение их физико-механических свойств и, как следствие, просадку и набухание грунтового основания под зданиями и сооружениями;

- изменение направления движения подземных вод и их химическо­го состава;

- интенсификацию газовыделения и скопления газов в подземных сооружениях;

- оседания, провалы, образования крупных трещин.

Массовое закрытие шахт путем их затопления вызывает и другие опасные экологические последствия в виде изменения режима подземных вод, подтопления и заболачивание территорий. В связи с этим на основе анализа горно-геологических условий залегания угольных пластов сосед­них шахт, расположенных в непосредственной близости от отработанных пластов и затопленных выработанных пространств ликвидируемой шахты, прогнозируются участки соседних шахт, попадающие в опасные по проры­вам воды и газа зоны. Определяются пути возможной миграции подземных вод в приграничные шахты, достаточные размеры барьерных целиков и др.

Осуществляются такие меры по предотвращению прорывов воды и газа в соседние шахты, как устройство перемычек, построение границ опасных зон у скважин, других выработок, дизъюнктивных нарушений и др. Опре­деляются места возможных провалов поверхности над подземными пусто­тами, производится ограждение этих зон и погашение выработок, которые могут вызвать провалы. Для застроенных территорий анализируется со­стояние горных работ на наличие пустот до глубины 80 м, при необходи­мости проводится их закладка, тампонаж и др.

Как показывает опыт, провалы над очистными выработками в Дон­бассе образуются в следующих ситуациях:

а) при пологом залегании пластов

Н_в<(15...20)т,м, (6.1)

б) при наклонном и крутом залегании пластов

Нв<30тприт<3 м, (6.2)

и Нв<20т при т < 3 м, (6.3) -

где Н_в - глубина верхней границы выработки, м;

m — мощность пласта, м, хотя в соответствии с «Правилами охраны зданий и сооружений...» предельная минимальная глубина горных работ, при которой могут образовываться провалы, принимается равной 12т.

Правопреемник осуществляет постоянный (не реже одного раза в год) контроль за состоянием устьев ликвидированных в пределах горного отвода горных выработок и в случае провалов земной поверхности прини­мает меры к ликвидации обрушения, устраивает за их пределами прочное ограждение высотой не менее 2,5 м и водоотводную канаву.

Следует отметить, что при затоплении выработанного пространства усиливается выделение метана на дневную поверхность, выдавливаемого водой из пор и трещин. У устьев выработок, имеющих выход на земную поверхность, а также у выходов газопроницаемых пород образуются зоны, опасные и угрожаемые по выделению метана.

Как свидетельствует практика, недостаточная проработка отдельных геологических аспектов по причине отсутствия необходимого опыта, пред­варительных исследований и заблаговременно разработанных конкретных программ приводит к серьезному ухудшению экологической обстановки в угледобывающих регионах, выражающейся в неконтролируемом подтоп­лении территорий, загазировании объектов поверхности и почвенного слоя, неуправляемом перетоке подземных вод в действующие горные вы­работки соседних шахт, неисследованной активизации процессов сдвиже­ния участков земной поверхности, подработанных горными выработками.

Преждевременное затопление действующих горных выработок не позволит выполнять работы по возведению изолирующих перемычек на сопряжениях вертикальных стволов с выработками околоствольного двора, что приводит к размыву закладочного материала и выносу его в горизонтальные выработки. Теряется смысл засыпки стволов, растет вероятность их разрушения и образования провалов на поверхности.

Кратко о пожарной безопасности, охране труда и промсанитарии. В процессе ликвидации шахты выполняются требования «Правил безопасности в угольных шахтах» и других нормативных документов в для обеспечения противопожарной защиты ликвидируемых горных выработок и объектов поверхности с использованием существующих на шахте средств. Кроме того в шейках стволов оборудуются устройства для создания водяных завес при пожаре.

Противопожарная защита объектов, не подлежащих ликвидации и сохраняющих свои функции, обеспечивается существующими средствами, а при изменении функциональных назначений сохраняемых зданий и сооружений решения противопожарной защиты приводятся в соответствии с новым профилем.

Общие вопросы охраны труда и промсанитории на ликвидируемых шахтах регламентируются Законом Украины «Об охране труда», «Правилами безопасности в угольных шахтах», «Санитарными правилами для предприятий угольной промышленности». При ведении работ по сносу и разработке зданий и сооружений руководствуются требованиями СНиП «Техника безопасности в строительстве», «Руководства по организации строительного производства в условиях реконструкции промышленных ' предприятий, зданий и сооружений».

Предусматривается санитарно-бытовое обслуживание работающих на ликвидации шахты. Как правило, его проведение планируется в существующих бытовых комбинатах, а при отсутствии таковых предусматривается установка временных помещений контейнерного типа в соответствии с типовым проектом «Перечень мобильных (инвентарных) зданий и сооружений с набором душевых, гардеробных, комнат отдыха и обогрева». Принимаются решения по стирке спецодежды и обслуживанию рабочих в ингаляториях и фотариях, а также по их медицинскому обслуживанию.

В заключение следует отметить, что по мере закрытия шахт и после окончания их физической ликвидации остаются актуальными следующие проблемы:

а) контроль газа в зонах, опасных и угрожаемых по проникновению CH4 на поверхность (с инструктированием жителей о мерах предосторожности);

б) контроль уровня подземных шахтных вод с осуществлением (при необходимости) мер по их откачке;

в) контроль деформаций участков земной поверхности на территории бывших горных отводов шахт с выполнением; технологических мер по защите зданий и сооружений, ликвидации последствий провалов;

г) контроль радиационной обстановки.

Все это выполняется в соответствии с Постановлением Кабмина Украины от 12.01.99 №3 и Приказом Министерства Угольной промышленности от 19.02.99 №65 «О мерах по решению эколого-гидрогеологических проблем, возникающих вследствие закрытия горнодобывающих предприятий, шахт и разрезов».

Заслуживают внимания предложения специалистов об участии в проведении мониторинга (экологическая безопасность) представителей МЧС и о наличии в проекте ликвидации шахты самостоятельного раздела «Мероприятия по предупреждению чрезвычайных ситуаций».

6.2. Предотвращение неорганизованного проникновения газа на поверхность

По завершении выемки угля газоотдача из горного массива, находящегося под влиянием очистных работ, постепенно сокращается, но остается довольно высокой в течение нескольких десятилетий. Так, спустя более 20 лет после закрытия шахт «Томашевская — Северная», «Томашевская - Южная» в п. Новодруженск Луганской области происходит загазирование поверхности через незатампонированные скважины, трещины. Подобное наблюдается на полях закрытых шахт, расположенных в г. Первомайске. Казахскими специалистами установлена динамика изменения процесса газовыделения во времени. Доказано, что поступление метана на поверхность с дебитом 5-10 м^З/мин из выработанных пространств одной закрытой шахты может продолжаться 10-20 лет а с меньшим дебитом — еще дольше.

Прекращение проветривания, засыпка стволов и затопление выработок способствуют повышению, давления газа в замкнутых объемах и стремлению его найти выход на поверхность. Особенно возрастает опасность в дни падения атмосферного давления в зимнее время, когда газопроницаемый почвенный слоя сохраняется только под строениями, где он не промерзает.

Выходя на поверхность, газ может скапливагься в подвалах, других помещениях, что неоднократно было причиной пожаров, взрывов и травмирования людей.

В этой связи на основе анализа горно-геологических и горнотехнических условий определяются условия проникновения метана на земную поверхность через вскрывающие выработки, тектонические и другие нарушения, выходящие на поверхность. Устанавливаются наиболее вероятные места (зоны) возможного проникновения газа и степень их опасности. Места возможного проникновения газа на поверхность определяются в со­ответствии с «Инструкцией по защите зданий и сооружений от проникно­вения метана». Инструюция является обязательной для шахт второй кате­гории по метану и выше.

По степени опасности выделения метана земная поверхность горных отводов газовых угольны; шахт должна разделяться на неопасные, угро­жаемые и опасные участке (зоны).

К неопасным участикам относятся площади, в пределах которых нет и не ожидается выделения метана.

К угрожаемым по выделению метана участкам земной поверхности относятся зоны над выхдами пород, залегающих над выработанным про­странством пластов в частях антиклиналей, и в радиусе 20-25 м над устьями погашенные горных выработок, имеющих выход на дневную поверхность. Путями мигрщии газа к поверхности могут быть водоносные трещиноватые породы, прежде всего на участках, где мощность наносов не превышает 10 м; трещины тектонических нарушений в зонах всех выхо­дящих на поверхность надвигов; ликвидированные выработки, имевшие выход на земную поверхность, незатампонированные или плохо затампо-нированные скважины. Все эта зоны уточняются МакНИИ и наносятся на геологическую карту. Часто к этим зонам относятся участки в районе жи­лых домов.

К опасным участкам земной поверхности относятся площади, в пре­делах которых обнаружено выделение метана.

Оценка участков земной поверхности шахт по степени опасности выделения метана по специальной методике производятся не реже одного раза в три года, а при наличии угрожаемых или опасных зон - ежегодно.

Границы зон и стереть их опасности по выделению метана опреде­ляются летом (до 1 сентября) специальной комиссией. О границах зон в десятидневный срок ставятся в известность районные игородские Советы народных депутатов.

Особую опасность при ликвидации шахт и их затоплении представляет метан, вытесняемый к земвой поверхности водой. В этих условиях увеличи­вается число опасных зон. Так, в результате обследования территорий гор­ных отводов закрытых шахт Стахановского региона Лугаиской области спе­циалистами МакНИИ и замерами, произведенными службами шахт, доказа­но, что количество опасных угрожаемых зон по выделению метана на по­верхность значительно превысило определенное ранее проектами, а их гра­ницы постоянно расширяются. В угрожаемых и опасных зонах шахт «Цен­тральное Ирмино», «Замковская», «Брянковская» оказалось около 2000 жи­лых и 300 административных зданий. В заглубленных частях этих зданий

выявлены взрывоопасные концентрации метана, а в почвенном воздухе они составляют 15-25%, достигая в отдельных случаях 40-60%.

Для предотвращения неконтролируемого выхода шахтных газов на поверхность, поступления их в подземные сооружения, подвалы, погреба осуществляется организованный их отвод через дегазационные трубопроводы, закладываемые при ликвидации стволов, а также через специально пробуренные дегазационные скважины в опасных и угрожаемых зонах.

Наиболее распространенные (типовые) схемы отвода газа из ликвидируемых шахт показаны на рисунке 6.1. Сущность заключается в том, что в верхней части вскрывающих выработок в закладочном материале размешаются газоотводящие трубы (см. рис.4.3, 4.4). Другие выработки, имеющие выход на дневную поверхность, по возможности подлежат дополнительной изоляции в виде тампонирования.

В качестве дополнительных мер для предотвращения неорганизованного выхода метана на поверхность возможно бурение (рис.6.1) скважин до пересечения с выработками верхнего горизонта. Эффективность подобной меры экспериментально доказана. Дегазация выработанного пространства осуществлялась с помощью передвижной вакуум-насосной установки ВВН-12 с автономным приводом. Содержание метана в смеси 30-33%. Давлении, газа в выработанном пространстве было снижено до уровня, близкого к атмосферному, и выделение его на земную поверхность прекратилось. Содержание СН4 и СОг в почвенном воздухе постепенно снизилось до фоновых значений (было 22,3% и 21,1% соответственно). Но уже менее, чем через полгода после дегазации, все восстановилось.

Совершенно очевидно, что периодичность и длительность дегазации в каждом отдельном случае требует уточнений. Необходимы и соответствующие технико-экономические обоснования. Хотя уже сейчас имеются данные о том, что откачка газа из выработок и использование его в хозяйственных целях экономически целесообразна в течение 5-7 лет, а затем по мере уменьшения объема газа становится убыточной, но необходимой по условиям безопасности.

Опыт Англии, Германии, Франции и Бельгии показал, что интенсивность и объемы извлечения метана из выработанных пространств закрытых шахт настолько велики, что использование его в качестве источника энергии экономически оправдано.

В Донбассе же извлечение и использование метана целесообразно только в определенных условиях - расположение выработок на антиклиналях и куполах с высокой трещиноватостью пород, большие объемы неза-тапливаемых выработок, высокая газообильность шахты в последний год ее эксплуатации (более 20 м3/мин). Но такие условия имеют не более 10% шахт, планируемых к ликвидации в ближайшие годы.

В связи с изложенным надо отметить, что при проведении дегазационных работ обнаружилась новая проблема. Из-за недостоверности планов горных выработок (работы велись несколько десятилетий назад) значительное количество скважин не попало на подготовительные выработки и не могло быть использовано для дегазации. Поэтому число скважин пробуривалось с запасом. А это не дешево. Отсюда не новое, но весьма важное требование - геолого-макшейдерская документация должна быть качественной и надежно хранимой.

В соответствии с требованиями «Инструкции по защите зданий и сооружений от проникновение метана» контроль за выделением газа осуществляет правопреемник. Практика, в частности опыт закрытия шахт Стахановского региона, свидетельствует, что систематический контроль метана на угрожаемых территориях необходимо вести не менее 6 лет со времени прекращения проветривания шахты. А вот на затопленных шахтах этот вопрос остается еще недостаточно изученным.

При организации контроля надо иметь в виду то обстоятельство, что в результате организации газодинамического мониторинга в зоне проводимых работ выявлен скачкообразный динамический характер процесса выделения газа на земную поверхность, обусловленный колебаниями барометрического давления и обрушениями пород в выработанных пространствах.

Безусловным является выполнение требований вышеназванной «Инструкции...» по организации ежемесячного контроля содержания метана переносными приборами и ежеквартального анализа проб воздуха работни-. ками ГВ ГСС на территориях возможного выделения газа, где находится большое число одноэтажных домов с подвалами и хозяйственными постройками. Жителям под расписку вручаются «Памятки об основных мерах предупреждения скопления метана в жилых и подсобных помещениях».

В памятке описываются и признаки, сопутствующие выделению метана. В частности выделению метана на поверхность зачастую предшествует уход воды из колодцев. В местах метановыделения на поверхность наблюдаются полосы «окисленной почвы», где она становится слипшейся, серой, а растительность погибает. Зимой в этих местах образуются проталины. Проникающий в здание метан может быть причиной постоянных головных болей после сна в слабо проветриваемых комнатах, а также необычно беспокойного поведения домашних животных, которые содержатся в плохо проветриваемых помещениях. Помимо этого даются общие рекомендации по проветриванию подвалов и подполов. Жители первых этажей, проживающие в угрожаемых и опасных зонах, обеспечиваются переносными приборами контроля содержания метана, организуются пункты обмена и проверки исправности этих приборов. Но надо заметить, что контроль в жилых помещениях затруднен, а, кроме того, он нервирует людей.

В зданиях, расположенных на опасных участках, осуществляется непрерывный автоматический контроль посредством стационарных автоматических приборов контроля содержания метана

Опыт показывает, что появление метана в почвенном воздухе значительно опережает загазирование помещений. Поэтому специалисты считают, что можно, во всяком случае в летний период, ограничится измерением СН₄ и СО₂ в почве и что это положение следует зафиксировать (узаконить) путем внесения соответствующих изменний в «Инструкцию...».

Реальную опасность приставляет и углекислый газ, вытесняемый из горных выработок при их затоплении. Зарегистрированы случаи гибели людей от отравления углекислым газом. В связи с этим необходима мето­дика защиты поверхности горных отводов ликвидируемых шахт от скоп­ления углекислого газа, подобно защите от проникновения метана.