2 Требования нормативных документов к системам автоматического
контроля рудничной атмосферы в подземных выработках газовых шахт
Нормативные документы
НПАОП 10.0-1.01-10. Правила безпеки у вугільних шахтах. Наказ Державного комітету України з промислової безпеки, охорони праці та гірничого нагляду №62 від 23.03.2010. -150с.
Приказ Министерства чрезвычайных ситуаций Украины от 7 сентября 2011 года №960 «Об утверждении Изменений в Правила безопасности в угольных шахтах»
НПАОП 10.0-5.19-04 «Инструкция по контролю состава рудничного воздуха, определению газообильности и установлению категорий шахт по метану» приказ Государственного комитета Украины по надзору за охраной труда от 26.10.2004 г. №236.
Инструкция по системе аэрогазового контроля в угольных шахтах (РД 05-429-02). Серия 05. Выпуск 5 / Колл. авт. - М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2002.
На газовых шахтах должна функционировать единая система мониторинга содержания вредных газов в шахтной атмосфере – система аэрогазового контроля (далее система АГК).
Согласно требованиям Правил безопасности в угольных шахтах, контроль метана и диоксида углерода должен проводиться стационарной аппаратурой, переносными автоматическими приборами и переносными приборами эпизодического действия, соответствующие требованиям руководств по эксплуатации и поверенные согласно требованиям действующего законодательства. Для контроля содержания метана и диоксида углерода в действующих горных выработках применяются приборы и аппаратура согласно таблице 1. Кислород и опасные газы (оксид углерода, диоксид углерода, водород, сероводород, оксиды азота, диоксид азота, сернистый ангидрид) могут контролироваться в случае необходимости по согласованию с потребителем.
Таблица 1 - Приборы и аппаратура для контроля содержания метана и диоксида углерода в действующих горных выработках
В шахтах II категории и выше контроль содержания метана возле проходческих, выемочных комбайнов и врубовых машин проводится с помощью вмонтированных автоматических приборов.
Система АГК должна обеспечивать:
непрерывный сбор, обработку, указание и хранения информации о аэрогазовый состояние горных выработок;
автоматическое отключение электроэнергии;
сохранения оперативной информации в "черном ящике";
исключение возможности искажения работниками шахт накопленной информации;
возможность интегрирования с другими автоматизированными системами противоаварийной защиты.
Система АГК должна обеспечивать подачу управляющих команд на устройства, осуществляющие нормализацию выявленных опасных проявлений, либо в аварийной ситуации - блокировку производственной деятельности на контролируемом участке.
Согласно «Инструкции по системе аэрогазового контроля в угольных шахтах, в состав системы АГК должны входить следующие технические средства, разрешенные к применению Госгортехнадзором Украины: - датчики контроля состава и параметров шахтной атмосферы;
- аппаратура автоматического контроля расхода воздуха;
- аппаратура телеконтроля расхода воздуха;
- аппаратура автоматического контроля работы и телеуправления вентиляторами местного проветривания (ВМП);
- аппаратура централизованного контроля положения вентиляционных дверей в шлюзах;
- аппаратура автоматического контроля работы и телеуправления вентиляторными установками;
- устройства звукового оповещения и (или) световой сигнализации в подземных выработках об аварийной ситуации на контролируемом объекте; - взрывозащищенные источники питания (в том числе с химическими или другими источниками тока для аварийного электроснабжения системы АГК); - аппараты сигнализации;
станции подземного контроля и управления; - барьеры для разделения искробезопасных и искроопасных цепей;
- стойки приемников телеизмерения на поверхности.
В состав системы АГК могут входить многофункциональные преобразователи и компьютеры, устанавливаемые на поверхности.
Конкретный состав системы АГК шахты определяется проектной и технической документацией, разработанной в соответствии с требованиями промышленной безопасности.
Система АГК должна содержать:
- техническое обеспечение средств для отбора, передачи и предоставления на диспетчерский пункт информации о состоянии безопасности и контролируемых параметрах по каждому производственному участку; - информационное обеспечение для преобразования поступающей информации к виду, удобному для восприятия инженером-оператором АГК и горным диспетчером; - организационное обеспечение для доведения информации до пользователей, принятия и исполнения решений и для поддержания системы в работоспособном состоянии.
Техническое обеспечение системы АГК должно содержать средства, обеспечивающие полноту, достоверность и однозначность получаемой информации. Информационное обеспечение системы АГК должно содержать упорядоченные результаты контроля, способствующие принятию оптимальных решений горным диспетчером, а в случае возникновения аварийной ситуации - ответственным руководителем ликвидации аварии.
Организационное обеспечение системы АГК должно содержать перечень лиц, участвующих в ее работе, а также их должностные инструкции, определяющие отношение персонала к системе АГК и взаимодействие между собой.
Далее подробней остановимся на требованиях к стационарной аппаратуре системы АГК по контролю метана в рудничной атмосфере подземных выработок..
Согласно «Инструкции по контролю состава рудничного воздуха, определению газообильности и установлению категорий шахт по метану» контроль содержания метана стационарной аппаратурой в шахтах III категории по газу, сверхкатегорных по газу метану и опасных по внезапным выбросам угля (породы) и газа осуществляется:
- в при забойных пространствах тупиковых выработок длиной более 10 м и исходящих струях при длине выработки более 50 м, если в выработках применяется электроэнергия и выделяется метан; при наличии в тупиковой части выработки передвижной подстанции - у подстанции; если выработка проводится с применением буровзрывных работ в режиме сотрясательного взрывания - независимо от применения электроэнергии; в тупиковых выработках, опасных по слоевым скоплениям метана, длиной более 100 м, если в них применяется электроэнергия, - дополнительно у мест возможных скоплений;
- у ВМП с электрическими двигателями при разработке пластов, опасных по внезапным выбросам, а также при установке вентиляторов в выработках с исходящей струей воздуха из очистных и тупиковых выработок; - в поступающих в очистные выработки струях при нисходящем проветривании, при последовательном проветривании, а также при разработке пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа, с применением электроэнергии независимо от направления движения вентиляционной струи в очистной выработке; - в исходящих струях очистных выработок, в которых применяется электроэнергия, и в исходящих струях выемочных участков независимо от применения электроэнергии;
- в тупиках вентиляционных выработок, погашаемых вслед за очистными забоями; - в камерах для машин и электрооборудования, проветриваемых исходящими струями воздуха; в местах установки электрооборудования в рудничном нормальном исполнении и электрооборудования общего назначения; - в выработках с исходящими струями воздуха за пределами выемочных участков (до стволов), если в них имеется электрооборудование и кабели; - в исходящих струях крыльев и шахт, опасных по внезапным выбросам угля и газа;
- у смесительных камер (смесителей) газоотсасывающих установок;
- в камерах газоотсасывающих вентиляторов.
Стационарная аппаратура контроля содержания метана должна производить отключение электроэнергии при уставке на концентрацию метана:
в призабойных пространствах тупиковых выработок, а также у проходческих полков в вертикальных стволах – 2%;
в исходящих струях тупиковых выработок, в том числе в исходящих струях вертикальных стволов – 1%;
в исходящих струях очистных выработок и выемочных участков – 1,3%;
у передвижных электрических подстанций, устанавливаемых в тупиковых выработках – 1%;
в перекачных камерах водоотлива вертикальных стволов – 1%;
в поступающих струях выемочных участков и очистных выработок, а также перед ВМП с электродвигателями – 0,5%. Для предупреждения загазирований допускается настройка датчиков на отключение ВМП – 1% при условии, что со всех электроприемников в тупиковой и очистной выработках при концентрации метана в поступающей струе более 0,5% будет автоматически сниматься напряжение;
в выработках с исходящей струей воздуха за пределами выемочных участков у сопряжений с вентиляционными выработками – 1%;
в выработках с исходящей струей воздуха за пределами выемочных участков перед ЦПП – 1%;
в камерах для машин и электрооборудования, проветриваемых исходящими струями воздуха, – 1%;
при контроле слоевых и других местных скоплений метана в горных выработках – 2%;
у смесительных камер (смесителей) газоотсасывающих установок: 1,3% – в вентиляционных выработках выемочных участков и 1% ;
в камерах газоотсасывающих установок – 1%;
у электроблоков щитового агрегата – 1% и более.
Датчики стационарной аппаратуры контроля содержания метана должны устанавливаться:
а) в призабойных пространствах тупиковых выработок – под кровлей на расстоянии 3–5 м от забоя на стороне, противоположной вентиляционному трубопроводу; для контроля слоевых скоплений – в 20–30 м от забоя тупиковой выработки у затяжек кровли на стороне, противоположной вентиляционному трубопроводу;
б) в исходящих струях тупиковых выработок – на расстоянии 10–20 м от устья выработки под кровлей на стороне, противоположной вентиляционному трубопроводу;
в) у передвижных подстанций – на расстоянии 10–15 м от подстанции в сторону забоя под кровлей на стороне, противоположной вентиляционному трубопроводу;
г) у ВМП с электрическими двигателями – на расстоянии не менее 10 м от вентилятора со стороны забоя тупиковой выработки при разработке пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа, и в 3–5 м перед ВМП со стороны подхода вентиляционной струи при его установке в выработке, в которую поступает исходящая струя воздуха из других тупиковых или очистных выработок. При наличии датчика метана, предусмотренного подпунктом “е” настоящего пункта, устанавливать датчик у ВМП со стороны забоя выработки не требуется;
д) у электрооборудования, обеспечивающего непрерывность работы ВМП и расположенного в выработках со свежей струей воздуха в пределах опасной зоны при сотрясательном взрывании, – в 10 м от электрооборудования по ходу вентиляционной струи;
е) в поступающих струях очистных выработок при нисходящем проветривании – на расстоянии не более 5 м от лавы в верхней части сечения выработки на стороне, противоположной лаве. При восходящем проветривании очистных выработок на пластах, опасных по внезапным выбросам угля и газа, – между лавой и распредпунктом на расстоянии не более 50 м от лавы;
ж) в исходящих струях очистных выработок – в 10–20 м от очистного забоя у стенки, противоположной выходу из лавы, посередине высоты выработки. При спаренных лавах с общей исходящей струей воздуха или при схемах проветривания выемочных участков с подсвежением исходящей вентиляционной струи – в очистной выработке на расстоянии не более 15 м от выхода из нее;
з) в тупиках вентиляционных выработок, погашаемых вслед за очистными забоями, для контроля местных скоплений – под кровлей выработки у завала или перемычки, изолирующей погашенную часть выработки, у стенки выработки, противоположной выходу из лавы;
и) в исходящих струях выемочных участков – в начале вентиляционной выработки в 10–20 м от ходка, уклона, бремсберга или промежуточного квершлага;
к) в поступающих струях выемочных участков – в 10–20 м от места входа поступающей струи на участок;
л) в выработках с исходящей струей воздуха за пределами выемочных участков – в 10–20 м перед защищаемым электрооборудованием или кабелем. Для шахт, разрабатывающих крутые пласты, – в 10–20 м от сопряжений их с вентиляционными выработками участков и на расстоянии не более 10 м от сопряжения ее с вентиляционной выработкой ближайшего к ЦПП участка по направлению вентиляционной струи;
м) в вертикальных стволах – под нижним или промежуточным этажом проходческого полка, под нулевой рамой, а при наличии в стволе вентиляционного канала – в 1,5–2,0 м ниже канала, в перекачных камерах водоотлива;
н) в камерах для машин и электрооборудования, проветриваемых исходящими струями воздуха, – у кровли на входе в камеру со стороны поступающей в камеру вентиляционной струи;
о) у смесительных камер (смесителей) газоотсасывающих установок – в 15–20 м от выходного отверстия камеры (смесителя) по ходу вентиляционной струи у стенки выработки на стороне расположения смесительной камеры (смесителя);
п) в камерах газоотсасывающих установок – у кровли над газоотсасывающим вентилятором;
р) у электроблоков щитового агрегата на расстоянии не более 30 см от верхней балки крепи.
Сбор данных в системе АГК должен осуществляться автоматически непрерывно или в циклическом режиме с интервалом обращения к контролируемому параметру:
- основному - не более 100 с; - дополнительном - не более 5 мин.
Телеизмерение может быть при необходимости выведено от любого датчика. В обязательном порядке телеизмерение с записью на самопишущем приборе выводится от датчиков метана, устанавливаемых:
в исходящих струях выемочных участков и тупиковых выработок, а на шахтах, опасных по внезапным выбросам, – в вентиляционных струях, исходящих с выбросоопасных пластов (крыла, горизонта, шахты);
в тупиках вентиляционных выработок, погашаемых вслед за очистными забоями, на выемочных участках с метанообильностью 3 м3/мин. и более;
в призабойной части тупиковых выработок, проводимых с применением взрывных работ в режиме сотрясательного взрывания, тупиковых выработок длиной более 50 м, тупиковых восстающих выработок длиной более 20 м (кроме сбоечных печей в надштрековых целиках) с углом наклона более 10°;
у смесительных камер газоотсасывающих установок;
Информация о состоянии рудничной атмосферы, поступающая в диспетчерский пункт, должна предоставляться в удобном для восприятия виде, исключающем неоднозначное толкование результатов контроля. Она должна выдаваться в форме, пригодной для составления документов и ведения журналов, а также для хранения.
При использовании компьютеров для отображения состояния контролируемых параметров должны соблюдаться следующие требования:
- состояние контролируемого параметра должно характеризоваться цветом: красным - при достижении предельно допустимой нормы (аварийное состояние); желтым - при достижении уровня, составляющего 90 % предельно допустимой нормы (предаварийное состояние);
зеленым - при уровне, составляющем менее 90 % предельно допустимой нормы; - информация об аварийном состоянии контролируемого параметра должна отображаться в специально отведенном окне экрана и при смене видеограмм (автоматической или по запросу) постоянно оставаться в поле зрения оператора; - аварийное (предаварийное) состояние контролируемого параметра должно сопровождаться звуковым сигналом;
- действия инженера-оператора АГК, принявшего сообщение об аварийном (предаварийном) состоянии контролируемого параметра, должны регламентироваться его должностной инструкцией.