К шахтным пожарам относятся подземные пожары в горных выработках и угольном массиве, а также пожары на объектах промплощадки, если они угрожают жизни людей в шахте[1].
Пожары, даже в начальной стадии своего развития, представляют большую угрозу жизни людей, находящихся на пути распространения пожарных газов. Мировой и отечественный опыт угледобычи свидетельствует о катастрофических последствиях пожаров. В 1910 г на одной из шахт Англии при пожаре погибло 344 человек. В США при пожаре на шахте в 1909 г погибло 267 человек, а в результате двух крупных пожаров в 1911 г соответственно 202 и 341 человек. Тяжелыми последствиями сопровождаются подземные пожары в Донбассе. Так, в 1991 г на шахте Южно-Донбасская №1 ПО «Донецкуголь» произошел подземный экзогенный пожар, в результате которого пострадало 38 чел., в т.ч. 32 — смертельно, а в 1996 г при пожаре на шахте Суходольская-Восточная ПО «Краснодонуголь» и им. Г. Димитрова ПО «Красноармейскуголь» погибло соответственно 8 и 4 человека.
Опасность пожара возрастает, как источника воспламенения метановоздушной смеси и поступления взрывоопасных газов. Особую проблему создают развитые сложные пожары, ликвидация которых достигает нескольких месяцев, а иногда и лет. Доля ущерба от подземных пожаров достигла 27% от общего объема и стала доминирующей среди всех видов ущерба от аварий на шахтах. На долю пожаров приходится 74% всех аварий, в ликвидации которых принимает участие ГВГСС.
Количественное соотношение экзогенных и эндогенных пожаров в различных геолого-промышленных районах существенно отличается, и зависит, в основном, от удельного веса добычи в них склонных к самовозгоранию углей, но в целом по шахтам Украины составляет соответственно 76 и 24%.
Также как и наземные, подземные пожары условно разделяются на классы: А — горение твердых веществ и материалов; В — горение легковоспламеняющихся и горючих жидкостей; С — горение газов; Д — совместное горение веществ и материалов с участием металлов или их сплавов; Е — горение электроустановок. При этом пожары категории Д не являются характерными для шахтных пожаров, а категория Е включает пожары на электроустановках до 1140 в. Основными горючими компонентами в горных выработках являются стойки, затяжки и верхняки деревянной крепи, конвейерная лента, гибкие кабели, минеральные масла и полимерные материалы, уголь, метан. Наибольшее число пожаров возникает в результате воспламенения оболочек кабеля и конвейерных лент — свыше 48% от общего числа пожаров (табл. 20.1)
Таблица 20.1 — Распределение экзогенных пожаров по первичным материалам горения
| Материалы горения | Удельный вес, % |
|---|---|
| Уголь | 6,0 |
| Деревянная крепь | 10,8 |
| Конвейерная лента | 17,8 |
| Оболочка кабеля | 29,3 |
| Резиновая оболочка аккумуляторной батареи | 1,0 |
| Оболочка в электрических машинах | 2,9 |
| Взрывчатые вещества | 2,9 |
| Горюче-смазочные материалы | 6,6 |
| Метан | 10,1 |
| Древесные материалы за крепью | 2,8 |
| Прочие | 9,8 |
Экзогенные пожары больше всего (до 70%) происходят в конвейерных выработках, имеющих высокую пожарную загрузку (горючая конвейерная лента, деревянные элементы крепи, минеральные масла в гидромуфтах и редукторах, электрические кабели). Распределение экзогенных пожаров по местам возникновения приведено в таблице 20.2.
Таблица 20.2 — Распределение экзогенных пожаров по местам возникновения очагов
| Место пожара | Удельный вес числа пожаров, % |
|---|---|
| Вертикальные выработки | 3,4 |
| Горизонтальные выработки без конвейеров | 40,1 |
| Горизонтальные выработки, оборудованные конвейерами | 15,5 |
| Наклонные выработки | 9,2 |
| Продолжение таблцы 20.2 | |
| Наклонные выработки, оборудованные конвейерами | 20,5 |
| Очистные забои | 6,5 |
| Тупиковые выработки | 5,5 |
| Камеры | 6,9 |
| Прочие | 4,5 |
Эндогенные пожары в основном происходят (табл. 20.3) в выработанном пространстве действующих очистных забоев (более 27%), неизолированного отработанного очистного забоя (около 14%), изолированного очистного забоя (более 11%).
Таблица 20.3 — Распределение эндогенных пожаров по местам возникновения очагов самовозгорания
| Место пожара
| Удельный вес числа пожаров, %
|
|---|---|
| Выработанное пространство: действующего очистного забоя изолированного очистного забоя неизолированного отработанного очистного забоя | 27,5 11,5 14,3 |
| Целики угля | 2,2 |
| Горные выработки: горизонтальные наклонные тупиковые | 7,4 7,4 9,7 |
| Прочие | 20 |
На поверхностном комплексе часто наблюдается самовозгорание угля на шахтных складах. Горение угля здесь начинается в виде отдельных небольших очагов, чаще всего в конических скоплениях вблизи металлических опор эстакад. Практически во всех угольно-промышленных районах самовозгораются отвальные породы.
Пожароопасность шахты в целом можно представить следующей зависимостью:
где Pг — вероятность наличия горючих веществ, материалов и содержащего их оборудования; Ро — вероятность наличия окислителя; Ри — вероятность возникновения опасного теплового импульса; Рр — вероятность развития и распространения пожара; Рм — вероятность нанесения материального ущерба; Рл, — вероятность угрозы жизни застигнутых пожаром людей.
Снижение уровня пожароопасности шахты может быть достигнуто за счет уменьшения величин всех рассмотренных выше вероятностей.
Головным по проблеме пожарной безопасности в угольных шахтах является НИИГД «Респиратор», отдельными вопросами пожарной безопасности занимаются МакНИИ, ДонНТУ и другие отраслевые институты и вузы.
Значительный вклад в теорию и практику предупреждения и тушения пожаров на угольных шахтах внесли известные отечественные ученые Скочинский А. А., Балтайтис В.Я., Зборщик М.П., Козлюк А.И., Пашковский П.С., Болбат И.Е., Осокин В.В, Осипов Г.Г., Жадан В.М., Маркович Ю.М., Быков Н.И., Мухин В.Е., Булгаков Ю.Ф. и др.
Требования Правил безопасности к пожарной безопасности предусматриваются уже на стадии проектирования и строительства шахты — в проекте строительства (реконструкции) шахты обязательным является разработка раздела «Противопожарная защита». Для действующих шахт в соответствии с требованиями КД 12.07.403-96 «Разработка проекта противопожарной защиты угольных шахт. Методика», разрабатывается «Проект противопожарной защиты шахты». Основные разделы проекта пожарной защиты содержат мероприятия пожарного водоснабжения, противопожарной защиты надшахтных зданий и сооружений, горных выработок, по предупреждению самовозгорания угля, локализации и тушения эндогенных пожаров и др. В процессе эксплуатации шахты проект противопожарной защиты корректируется два раза в год и не реже одного раза в три года проходит экспертизу в НИИГД «Респиратор».
Количество и вид технических средств противопожарной защиты, применяемые огнетушащие средства, источники и средства подачи воды для пожаротушения, запас специальных огнетушащих веществ определяются Инструкцией по противопожарной защите угольных шахт (ДНАОП 1.1.30-5.34-96).
Порядок, способы и средства осуществления пожарно-профилактических мероприятий при разработке пластов, склонных к самовозгоранию, устанавливаются в соответствии с руководящим нормативным документом КД 12.01.402-200012.01.402-2000 «Руководство по предупреждению и тушению эндогенных пожаров на угольных шахтах Украины» и регламентированным этим документом другой нормативной документацией.
Мероприятия пожарной защиты выемочных участков включаются в паспорта выемочных участков, проведения и крепления подземных выработок.
Ответственным за состояние противопожарной защиты является директор шахты.
[1] Напомним, что традиционным и более широким понятием является — рудничные пожары.