19.08.2016, 15:37:31
Войти Зарегистрироваться
Авторизация на сайте

Ваш логин:

Ваш пароль:

Забыли пароль?

Навигация
Новости
Поход в Холодный Яр

Если вы ищете, чем заняться в выходные, любите походы и природу Украины, то вероятно вам понравится поход. Поход в Холодный Яр, если точнее. Холодный

Увлекательный тур пешком по Карпатам

Украина самая большая страна Европы с неплохой инфраструктурой и разнообразием ландшафта. Здесь действительно есть, что посмотреть, от памятников славянской старины до изумительных природных красот.

Бизнес план кредитного потребительского
Финансовый рынок нашей страны довольно развит, что в общем-то характерно для государств всего мира с развитыми или развивающимися экономики. Но потребности в финансовых услугах все равно, в значительной

Бизнес онлайн от сбербанка
Услуга Сбербанк бизнес онлайн от Сбербанка России – это новая, уникальная и, несомненно удобная возможность для предпринимателей и юридических лиц управлять своими счетами в банке, а также проводить необходимые

Кредит круглосуточно
Кредит является довольно популярным экономическим термином, который употребляют в своей речи люди разного возраста, пола, вероисповедания, социального положения и так далее. Слово это имеет разные значения,

Перевод диплома
Приветствую всех читателей моего блога. Как и обещал, начинаю вновь публиковать интересные и актуальные статьи о сфере ЖКХ. Наиболее актуальная тема последних дней – это уборка снега на дворовой

Фильмы в качестве 2020
Пока страна ждёт фильм «Купала» – амбициозный проект Национальной киностудии о судьбе народного поэта, – мы встретились с его автором Владимиром Янковским. Режиссёр и актёр из знаменитой

Тамада или ведущий на свадьбу
Не стоит, наверно, говорить, что все празднования и свадьбы без тамады просто не могут существовать о приоре. И ведущий на корпоратив тоже обязателен. Кто с этим не согласен, то пусть побывает хоть на

Домашний интернет
Современный человек, априори, не может прожить без интернета. Это и работа и учеба и развлечение и общение. Хотя подключить интернет сегодня и не проблема, но качество подключения, как и дальнейшее предоставление

Система dwh
Неуклонный рост производительности производственных и управленческих процессов напрямую связан с широким внедрением информационных технологий. Существенную роль в данном процессе играет система dwh, внедрение

Архив новостей
Реклама
Календарь событий
Right Left

УДАР З-ПІД ЗЕМЛІ

У травні 2010 року в Кузбасі на найбільшій шахті «Распадская» сталася катастрофа.Під землею загинуло понад 60 людей.Подібні за масштабами і трагізмом події трапляються з лякаючою регулярністю практично у всіх районах, де є підземні виробки.Аварії відбуваються на шахтах, при будівництві тунелів, при бурінні свердловин - словом, при проведенні підземних робіт на великих глибинах.Виявилося, що у багатьох з них є спільні причини, пов'язані з місцевими геологічними особливостями, які до аварій залишалися невідомими.Що дає нам цей сумний досвід?Чи можна уникнути нових трагедій?

Наука і життя // Ілюстрації

Сєверомуйський хребет: вид з висоти. Тунель на БАМі через аварію при проходці не був готовий до закінчення укладання рейок на інших ділянках.

Виникнення викиду в забої вугільної шахти (те саме сталося при будівництві тунелю на БАМі). А. Вироблення, де працюють люди при нормальному атмосферному тиску, наблизилася до зони з рухомою породою під високим тиском.

Виникнення викиду газу зі свердловини. Свердловина пробурена на велику глибину (3 км), і бурова головка наблизилася до шуканого газоносного пласта. Але всередині нього аномально високий тиск (АВПД), що перевищує звичайне для цих глибин.

<

>

Список аварій при проведенні підземних робіт великий. Перерахуємо лише найбільші з них:

- аварії при прокладці Північно-Муйського тунелю на БАМі;

- вибухи на шахті в Кузбасі;

- найбільший викид і пожежа на газовій свердловині в Урта-Булаке;

- аварії при бурінні Кольської надглибокої свердловини.

Всі події об'єднує один і той же механізм: руйнування в якийсь момент стінки тунелю (свердловини), коли знаходиться за нею під високим тиском газоподібна, рідка або пухка тверда маса вривається в зону зниженого тиску, немов шампанське з горлечка відкоркованої пляшки. Причина події - вплив людини, яка порушила існувало на глибині природну рівновагу.

Зауважимо, що у всіх перерахованих випадках персонал виконував правила проведення підземних робіт. Ніщо не віщувало катастрофи, що насувається. Отже, помилки могли бути допущені на стадії проектування або створення об'єкта.

ФІЗИКА ПРОЦЕСУ

При спуску під воду тиск зростає на 1 атм кожні 10 м. Під землею, на глибині, породи також здавлені вагою знаходяться вище пластів. Це гірське тиск, який визначається питомою вагою порід. Воно збільшується на 2-2,5 атм кожні 10 м і на 200-метровій глибині становить 40-50 атм.

У загальному вигляді модель руйнування така.

Гірнича виробка наближається до порожнини, заповненої рухомий середовищем: газом, рідиною або їх сумішшю з породою. Всебічне тиск в порожнині одно гірському, воно в десятки, а іноді і в сотні разів вище атмосферного тиску у виробці. У якийсь момент перемичка між виробленням і порожниною стає настільки тонкою, що не може протистояти тиску. Вміст порожнини вривається в вироблення подібно до вибуху. При такій аварії у вугільних шахтах відбувається викид газу, зазвичай метану. Якщо разом з газом викидаються роздроблений вугілля і порода, це називають гірським ударом. Потужність його визначається кількістю викинутої породи. Вона становить від одиниць до тисяч тонн, а обсяг газу, що виділяється - до сотень тисяч кубометрів. Рекордний викид, зареєстрований в 1968 році в Донбасі, склав 14 000 т вугілля і до 600 000 м3 метану. Від подібного викиду захисту немає.

Гірські удари можна розглядати як локальні землетруси, ініційовані людиною. І хоча нерідко їм передують грізні ознаки: підвищення тиску на кріплення, лущення вугілля, сильний тріск в масиві, викид - як справжній землетрус - може статися і зовсім несподівано. Найбільш страшні викиди, коли вироблення врізається в місцевий розлом, заповнений роздробленим вугіллям, - концентрація газу там завжди дуже велика.

Руйнування починається в ослабленому місці перемички, після чого швидко розростається. Накопичена потенційна енергія стиснутої рухомий маси перетворюється в кінетичну, вирвавшись, вона змітає все на своєму шляху. Первинного руйнування може супроводжувати вторинне, ще більш страшне. Достатньо однієї іскри - і заповнила вироблення суміш метану з повітрям вибухає, обрушуючи покрівлю та знищуючи устаткування.

Сєверомуйський ТУНЕЛЬ

Байкало-Амурську магістраль (БАМ) вели через гори, огинаючи Байкал з півночі, щоб віддалити залізницю від кордону з Китаєм, з яким в той час були досить натягнуті стосунки, які доходять до прикордонних конфліктів. Найскладнішим етапом будівництва виявилося перетин Північно-Муйського хребта, в якому вимагалося пробити тунель.

Тунель почали будувати в 1977 році, планували відкрити в 1986-1987 роках, проте прийняли в експлуатацію лише 5 грудня 2003 року, що стало нарешті завершенням грандіозної будови. Тунель в Ангараканской сідловині Північно-Муйського хребта найдовший в Росії. Його протяжність - 15 343 м, місцями він залягає на глибині 1 км, поєднуючи два сусідніх ущелини: Ангараканское і Муяканское. На подолання складного, багатого підйомами, спусками і поворотами 60-кілометрового об'їзного шляху між ними йшло дві години. Тепер поїзди минуть цю ділянку за 20 хвилин, сьогодні тут проходить 14-16 потягів на добу.

Тунель будувався в найскладніших інженерно-геологічних умовах в зоні з потенційною сейсмічністю 9-10 балів по відносній шкалі. У 1958 році тут стався найсильніший землетрус. Ніхто не постраждав - просто там ніхто і не жив. Скельні породи, вічна мерзлота на ділянках на початку та в кінці тунелю, області нестійких порід, поцяткована тріщинами, - про всі ці складнощі будівельники знали і готувалися їх долати. Але виявилося, небезпеки тим не обмежувалися.

До них додалися зони активних розломів шириною від 5 до 900 м з притоками води з них до декількох сотень кубічних метрів на годину при гідростатичному тиску до 34 атм і часто підвищеній температурі; наявність пливунів в гранітах (точніше, в щілинах-розломах, де граніт був перетерті в пісок і насичений водою); перенапряжённое стан порід. Плюс висока радіоактивність через виділення радону з розломів. Подібного «букета» до того часу не зустрічалося при будівництві тунелів ніде в світі. Але іншого місця для проходки під Сєверомуйський хребтом не існувало.

Через що виникають перешкод і аварій проект не раз переробляли, терміни його закінчення зсовували. Затримці «допомогло» і початок економічних реформ з їх плутаниною і втратою фінансування. Будівництво вели з обох сторін хребта. Важкі, вагою понад 200 т, прохідницькі комплекси кращих іноземних фірм рухалися назустріч один одному, створюючи вироблення діаметром 5 м. Сбойка східної і західної частин тунелю відбулася в березні 2001 року. Осі виробок розійшлися на 69 мм по горизонталі та 36 мм по вертикалі - прекрасна стикування. Але їй передували роки наполегливої ​​і небезпечної праці. Під час будівництва загинули 57 осіб - кожен кілометр тунелю був оплачений чотирма життями. Довжина тунелю 15,3 км, загальна протяжність виробок понад 100 км, включаючи чотири вертикальних ствола глибиною від 270 до 360 м, пробиту паралельно штольню - фактично другий тунель діаметром як в метрополітені. Він використовувався в якості транспортного, дренажного і розвідувального. Побудована об'їзна залізниця через перевал - рейковий серпантин на обох схилах гори. На ній теж довелося споруджувати два петльових тунелю для розвороту поїздів на 180 градусів - рівного місця на поверхні не знайшлося.

Тунель став вищою школою будівництва, де не тільки використовували сучасну техніку і технології, а й розробляли і застосовували нові методи, наприклад проходку з заморожуванням термальних вод.

А сюрпризи з'являлися вже на самому початку будівництва. У 1979 році на західній ділянці, пробиваючи тунель в граніті, врізалися в високонапірний ангараканскій пливун. Пливун в граніті - звучить абсурдно, проте було саме так. Тиск підірвало гранітну перемичку, що відділяла забій від зони розлому, і сотні тонн води з кам'яними уламками і піском хлинули всередину, промчали по пробитому ділянці, трощачи все навколо. Чи могло обійтися без жертв, якщо породонавантажувальні машину вагою понад 20 т відкинуло метрів на 300? ..

При проектуванні тунелю ніхто не розраховував зустріти пливун в гранітній товщі. Наслідки цієї катастрофи усували майже два роки.

Тільки в 1981 році, після детального вивчення знімків з космосу, проектувальники зрозуміли, що здається моноліт Північно-Муйського хребта розрізаний в місці проходження тунелю чотирма регіональними розломами. Фактично це йдуть в глибину тріщини шириною від 5 до 900 м, забиті щебенем і піском, до того ж обводнені. Найширша і стала причиною катастрофи на початку західної частини тунелю.

Ще одна велика аварія сталася в 1999 році, коли до стикування західної і східної частин тунелю залишалося 160 м. Обвал породи звів нанівець працю декількох місяців, ділянка тунелю фактично довелося будувати заново.

Одна з основних причин аварій полягала в тому, що такий складний геологічний район виявився недостатньо вивчений. За первинним проектом на трасі тунелю повинні були бурити розвідувальні свердловини кожні півкілометра. Потім проект спростили і вирішили бурити через 1 км. Жодна зі свердловин не виявлено, не "підсікли» розлом. А про буріння в тунелі горизонтальних свердловин з відбором керна на сотні метрів вперед і не мріяли. Біда змусила це робити.

КАТАСТРОФА В Кузбасі НА ШАХТІ «УЛЬЯНОВСЬКА»

«На глибині чотирьохсот метрів в підготовчому забої стався раптовий викид газу метану і, як наслідок, обвалення вугільного пласта. Сто метрів виробки завалило гірською масою. Є людські жертви »- типове повідомлення про аварії на вугільній шахті в Росії, на Україні, в Китаї чи іншому місці.

Одним з найбільших вуглевидобувних регіонів Росії є Кузбас; в ньому десятки шахт. Залягає в Кузбасі вугілля високо цінується в металургії. Місцевий вугілля «жирний», він містить багато метану.

19 березня 2007 року на шахті «Ульяновська» сталася найбільша катастрофа в історії вуглевидобутку в Росії. У момент вибуху метану з 203 перебували в шахті гірників загинули 110 осіб.

«Ульяновська» - відносно нова шахта, яку вважали найбезпечнішою, оскільки була оснащена сучасним обладнанням, в тому числі і системами забезпечення безпеки. Видобуток вугілля почався за три роки до катастрофи. Запаси на десятки років, пласти потужні і лежать відносно неглибоко - в межах 300 м від поверхні. Обсяг видобутку - 3 млн т в рік; в середньому шахтар видобував близько 470 т вугілля на місяць - найвищий показник для Росії.

Вугілля в шахті буквально насичений метаном. При видобутку кожної тонни виділялося близько 10 м3 метану. Його відсмоктувати потужна вентиляція. Новітня англійська система газового моніторингу за допомогою безлічі датчиків і газоаналізаторів сигналізувала про перевищення допустимої концентрації метану (небезпечною вважається концентрація вище 2%). В день катастрофи систему повинні були остаточно перевести в робочий режим. Під землею працював англійський фахівець, в шахту спустилося начальство. Під час вибуху всі вони загинули. Відбулися обвалення покрівлі та вибух метану, що охопив весь горизонт від забою до місця виходу на поверхню. У момент катастрофи система контролю зареєструвала величезний викид газу, далі реєстрація перервалася. Де виникла іскра, яка викликала вибух метану, в таких випадках встановити складно.

ВИКИД ГАЗУ З СВЕРДЛОВИНИ В Урта-Булак

Аварії на газових розвідувальних свердловинах, коли приборкання гігантського факела займає місяці, траплялися не раз. Але з такою потужністю викиду бурильники зустрілися вперше. Аварія, що сталася 1 грудня 1965 року в Узбекистані на свердловині в Урта-Булаке, унікальна і по потужності газового факела, і за термінами його гасіння.

Пройшовши порожні породи, бур потрапляє в пласт з рідиною або газом. Яким в цей момент буде тиск знизу на буровий інструмент? Відповідь відома. Сила визначається площею перетину свердловини і тиском рідини в пласті, рівним гірському. Щоб рідина з шарів не прорвалася через свердловину назовні, зверху на забої має бути забезпечено таке ж або більший тиск. Свердловину бурять обертається бурової головкою (аналог свердла в дрилі), що знаходиться на нижньому кінці колони бурових труб. Для видалення разбуренной породи зверху, через колону, качають під тиском буровий розчин. Він омиває головку і, піднімаючись вгору між колоною і стінкою свердловини, виносить подрібненого породу на поверхню. Отже, на разбуріваемая поверхню тиснуть зверху вага стовпа бурового розчину (плюс тиск, під яким він закачується) і вага бурової колони. Начебто все розрахували, дотримали баланс.

Однак, поки родовище формується, тиск в окремому шарі, як герметично замкнутій порожнині, може зрости за рахунок внутрішніх процесів і перевищити розрахункове на сотні атмосфер. Це так звані пласти АВПД (аномально високого пластового тиску). Досвід буріння подібних свердловин є, є і спеціальна захисна арматура, що встановлюється на гирлі свердловини.

Що сталося в Урта-Булаке? Виявилося, бурильники розкрили пласт з аномальним пластовим тиском 300 атм і високим вмістом сірководню. У подібних випадках покладається використовувати обладнання зі спеціальної сталі, яка протистоїть агресивному середовищі, що не було зроблено.

Всю багатотонну бурову колону викинуло з свердловини. Потужний фонтан газу запалав, бурова вишка впала і частково розплавилася. Захисну арматуру на гирлі швидко зруйнувало, і гігантська газовий пальник заробила на повну потужність. Вона спалювала 12 млн м3 газу щодня - приблизно стільки споживає такий великий місто, як Санкт-Петербург.

Фонтан намагалися втихомирити усіма можливими методами протягом трьох років. Пробурили три глибокі обхідні свердловини - успіху не добилися. Погасили його, лише перекривши свердловину на глибині зрушенням пластів. Для цього потрібні були фахівці зовсім іншого профілю. Відступивши від ревучого факела на відстань близько кілометра, пробурили похилу свердловину, в яку заклали ядерний заряд потужністю 30 кілотонн. Конструкція заряду була спеціально розроблена для використання в свердловинах. Запечатавши нову свердловину так, щоб не було радіоактивного викиду в атмосферу, вибухом зрушили пласти. Через 22 секунди факел згас. Це був один з чотирьох мирних ядерних вибухів для гасіння газових фонтанів.

Викиди з газових свердловин в нашій країні ведуть відлік з 1953 року. Тоді на розвідувальної свердловини у селища Березово в Західному Сибіру (до речі, виявити нафту або газ геологи там зовсім не розраховували) бур випадково потрапив в родовище. Той перший газовий фонтан став відкриттям, що підтвердив наявність величезних запасів вуглеводнів. Фактично з цього почалася історія Газпрому.

Аварії, пов'язані з високим тиском на великих глибинах, були не тільки на нафтових і газових свердловинах, а й при бурінні Кольської надглибокої свердловини - єдиною в світі, що перевершила глибину 12 км. До 7 км буріння проходило порівняно спокійно в однорідних міцних гранітах. Далі почалися сюрпризи: бур увійшов в шаруваті, менш міцні породи. Стовбур свердловини став місцями обсипатися, утворюючи каверни. Бурову колону заклинювало, і при спробі підйому вона обривалася. Доводилося ділянку свердловини з втраченої частиною колони цементувати і продовжувати буріння, відхиливши буровий інструмент. Подібне траплялося не один раз. Тому буріння затягнулося на роки і постійно йшло під загрозою чергової аварії.

ЧИ МОЖНА ПЕРЕДБАЧАТИ НЕБЕЗПЕКА?

Наприклад, створити якийсь підземний локатор, який виявляє небезпеку? Існують же гідролокатори, бачать здалеку навіть дрібну рибку; прилади УЗД для дослідження внутрішніх органів людини; дефектоскопи для ретельного контролю зварних швів. Зрештою, працюють станції сейсморозвідки. Всі ці прилади використовують відбиті пружні коливання. Чому б не застосувати ті ж принципи і в шахтних умовах? Природно, таким питанням задавалися не раз. І відповідь була невтішний.

Методи, які намагаються застосовувати, поки не дозволяють запобігти зустрічі з природописною страшної «пасткою». Тому-то професія гірників і сьогодні, як сотні років тому, залишається однією з найнебезпечніших.

Що дає нам цей сумний досвід?
Чи можна уникнути нових трагедій?
Чи могло обійтися без жертв, якщо породонавантажувальні машину вагою понад 20 т відкинуло метрів на 300?
Яким в цей момент буде тиск знизу на буровий інструмент?
Що сталося в Урта-Булаке?
ЧИ МОЖНА ПЕРЕДБАЧАТИ НЕБЕЗПЕКА?
Наприклад, створити якийсь підземний локатор, який виявляє небезпеку?
Чому б не застосувати ті ж принципи і в шахтних умовах?