Пожарная безопасность подземных горных работ

 
 
 
 
 
 
В. Р. АЛАБЬЕВ, Г. И. КОРШУНОВ, М. А. КОРОБИЦЫНА 
 
 
 
 
 
ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ 
ГОРНЫХ РАБОТ 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2022 
 

УДК 622.822 
ББК 33.18 
А45 
 
 
 
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой безопасности 
жизнедеятельности ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический 
университет» С. Ю. Ксандопуло; 
доктор технических наук, главный инженер ООО «Гранд-Стар» И. И. Тесленко 
 
 
Алабьев, В. Р. 
А45  
Пожарная безопасность подземных горных работ : учебное пособие / 
В. Р. Алабьев, Г. И. Коршунов, М. А. Коробицына. – Москва ; Вологда : 
Инфра-Инженерия, 2022. – 208 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1080-9 
 
Приведены причины и условия возникновения эндогенных и экзогенных 
пожаров на горных предприятиях, основы процессов окисления и самовозгорания ископаемых углей и руд. Рассмотрено влияние физико-химических параметров ископаемого, а также горно-геологических и горнотехнических условий 
залегания и разработки месторождений на развитие эндогенных пожаров. Приведены особенности развития экзогенных пожаров в выработках, оборудованных ленточными конвейерами, и при горении шахтной горючей крепи. Приведены основные методы распознавания и предотвращения рудничных пожаров, 
способы и средства их обнаружения и тушения. 
Для студентов направления подготовки 21.05.04 «Горное дело» по специальности «Технологическая безопасность и горноспасательное дело», а также 
может быть полезно студентам и аспирантам других специальностей. 
 УДК  622.822 
 ББК   33.18 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1080-9 
” Алабьев В. Р., Коршунов Г. И., Коробицына М. А., 2022 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 

 
СОДЕРЖАНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ 
.................................................................................................................................... 8 
 
РАЗДЕЛ 1. РУДНИЧНЫЕ ПОЖАРЫ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, 
ТЕРМИНЫ, ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ........................................................... 9 
1.1. Основные понятия, термины и определения .......................................................... 9 
1.2. Опасность пожаров на горных предприятиях  ..................................................... 11 
1.3. Классификация рудничных пожаров, объекты горения 
и места возникновения рудничных пожаров ................................................................ 14 
1.4. Причины возникновения рудничных пожаров .................................................... 17 
1.4.1. Причины возникновения экзогенных пожаров 
............................................. 18 
1.4.2. Причины возникновения эндогенных пожаров 
............................................ 19 
1.4.3. Причины возникновения пожаров в поверхностных комплексах ......... 19 
Выводы к разделу 1 ................................................................................................................ 21 
Контрольные вопросы к разделу 1 
.................................................................................... 22 
Тестовые задания к разделу 1 ............................................................................................. 22 
 
РАЗДЕЛ 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ 
И ОКИСЛЕНИЯ ИСКОПАЕМЫХ УГЛЕЙ И РУД 
................................................. 25 
2.1. Определения понятий, химические реакции при горении 
............................... 25 
2.1.1. Виды горения. Энергия активации 
.................................................................... 26 
2.1.2. Химические процессы при горении 
.................................................................. 27 
2.2. Формы и скорость окислительных процессов 
...................................................... 29 
2.2.1. Формы окислительных процессов 
..................................................................... 29 
2.2.2. Выделение тепла при окислении угля 
.............................................................. 31 
2.2.3. Скорость окисления угля ...................................................................................... 32 
2.3. Самовозгорание угля ..................................................................................................... 35 
2.3.1. Стадии самовозгорания угля ............................................................................... 36 
2.3.2. Влияние параметров угля на процесс самовозгорания 
.............................. 37 
2.4. Самовозгорание колчеданных руд 
............................................................................ 41 
2.5. Зоны рудничного пожара ............................................................................................. 42 
Выводы к разделу 2 ................................................................................................................ 44 
Контрольные вопросы к разделу 2 
.................................................................................... 44 
Тестовые задания к разделу 2 ............................................................................................. 45 
3 
 

 
РАЗДЕЛ 3. ОСОБЕННОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ 
ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ 
............................................................................................... 48 
3.1. Основные понятия .......................................................................................................... 48 
3.2. Теории самовозгорания ископаемых ....................................................................... 49 
3.3. Факторы и условия самовозгорания ископаемых углей 
................................... 50 
3.3.1. Факторы, оказывающие влияние на самонагревание 
................................. 50 
3.3.2. Внутренние условия самовозгорания 
............................................................... 51 
3.3.3. Внешние условия самовозгорания .................................................................... 54 
3.4. Окисление, самонагревание и самовозгорание колчеданных руд ................ 56 
3.4.1. Окисление и самонагревание колчеданных руд 
........................................... 57 
3.4.2. Факторы и условия самовозгорания колчеданных руд ............................. 60 
3.4.3. Виды эндогенных пожаров в колчеданных рудниках 
................................ 62 
3.5. Стадии пожаров в угольных шахтах ........................................................................ 63 
3.5.1. Состав пожарных газов 
.......................................................................................... 63 
3.5.2. Стадии рудничного пожара 
.................................................................................. 64 
3.6. Состав пожарных газов в колчеданных рудниках .............................................. 68 
3.7. Взрывы пожарных газов ............................................................................................... 72 
Выводы к разделу 3 ................................................................................................................ 75 
Контрольные вопросы к разделу 3 
.................................................................................... 75 
Тестовые задания к разделу 3 ............................................................................................. 76 
 
РАЗДЕЛ 4. ОСОБЕННОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ 
ЭКЗОГЕННЫХ ПОЖАРОВ 
................................................................................................ 81 
4.1. Основные причины экзогенных пожаров .............................................................. 81 
4.2. Развитие экзогенных пожаров в выработках с горючей крепью 
................... 82 
4.3. Развитие экзогенных пожаров в выработках, оборудованных 
ленточными конвейерами .................................................................................................... 87 
4.4. Требования пожарной безопасности к материалам и изделиям, 
используемым в шахте .......................................................................................................... 89 
4.4.1. Требования к материалам и изделиям 
.............................................................. 89 
4.4.2. Определение горючести материалов и изделий ........................................... 90 
4.5. Требования пожарной безопасности к огнестойкости крепи 
горных выработок ................................................................................................................... 91 
4.6. Требования пожарной безопасности к подземным 
пожарно-оросительным трубопроводам 
......................................................................... 93 
Выводы к разделу 4 ................................................................................................................ 96 
4 
 

 
Контрольные вопросы к разделу 4 
.................................................................................... 96 
Тестовые задания к разделу 4 ............................................................................................. 97 
 
РАЗДЕЛ 5. РАСПОЗНАВАНИЕ И ОБНАРУЖЕНИЕ ПОЖАРОВ 
НА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ ................................................................................... 100 
5.1. Обнаружение рудничных пожаров 
......................................................................... 100 
5.1.1. Классификация методов обнаружения .......................................................... 100 
5.1.2. Внешние признаки пожара 
................................................................................. 101 
5.2. Газово-аналитический метод обнаружения подземных пожаров ............... 103 
5.3. Физические методы обнаружения пожаров ........................................................ 105 
5.3.1. Анализ шахтной воды .......................................................................................... 105 
5.3.2. Термонаблюдения в шахтах 
............................................................................... 106 
5.4. Оценка температуры очагов самовозгорания 
..................................................... 108 
5.5. Определение очагов пожара в выработанном пространстве ........................ 110 
Выводы к разделу 5 .............................................................................................................. 113 
Контрольные вопросы к разделу 5 
.................................................................................. 114 
Тестовые задания к разделу 5 ........................................................................................... 114 
 
РАЗДЕЛ 6. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ РУДНИЧНЫХ ПОЖАРОВ ....................... 117 
6.1. Пожарная профилактика, основные задачи 
......................................................... 117 
6.2. Пожарно-профилактические мероприятия, осуществляемые 
на поверхности ....................................................................................................................... 118 
6.2.1. Надшахтные здания и сооружения 
.................................................................. 118 
6.2.2. Штабеля угля и руд ............................................................................................... 119 
6.2.3. Устья шахт и штолен ............................................................................................ 121 
6.3. Пожарно-профилактические мероприятия, осуществляемые 
в горных выработках 
............................................................................................................ 122 
6.3.1. Несгораемая крепь в камерах ............................................................................ 122 
6.3.2. Противопожарные двери и секционирование сети выработок ............. 123 
6.3.3. Снижение пожарной опасности шахтной деревянной крепи ................ 124 
6.3.4. Выравнивание давления воздуха ..................................................................... 125 
6.3.5. Шахтные пожарно-оросительные сети .......................................................... 125 
6.3.6. Песок и инертная пыль ........................................................................................ 127 
6.4. Специальные горнотехнические мероприятия 
................................................... 127 
6.4.1. Тщательная и быстрая выемка ископаемого ............................................... 127 
5 
 

 
6.4.2. Разработка отдельными изолируемыми участками .................................. 128 
6.4.3. Полевые и групповые штреки 
........................................................................... 129 
6.4.4. Огнестойкая футеровка стенок выработок 
................................................... 130 
6.4.5. Выемка с полной закладкой 
............................................................................... 131 
6.4.6. Обработка угля антипирогенами ..................................................................... 131 
6.4.7. Системы разработки ............................................................................................. 132 
6.5. Пенный способ предупреждения эндогенных пожаров в шахтах .............. 133 
6.6. Предупреждение пожаров от электрической энергии 
..................................... 136 
6.6.1. Электрические дуги, искры и замыкания  .................................................... 136 
6.6.2. Шахтное электроосвещение  ............................................................................. 138 
6.6.3. Статические заряды  ............................................................................................. 139 
6.7. Предупреждение пожаров от взрывных работ, воспламенения метана 
и рудничной пыли ................................................................................................................. 140 
6.8. Требования к системе вентиляции шахты ........................................................... 142 
6.9. Первичные средства пожаротушения в шахте ................................................... 143 
Выводы к разделу 6 .............................................................................................................. 144 
Контрольные вопросы к разделу 6 
.................................................................................. 144 
Тестовые задания к разделу 6 ........................................................................................... 146 
 
РАЗДЕЛ 7. ТУШЕНИЕ РУДНИЧНЫХ ПОЖАРОВ ............................................. 150 
7.1. Общие сведения о методах тушения пожаров.................................................... 150 
7.2. Активные методы тушения ....................................................................................... 151 
7.2.1. Тушение водой 
........................................................................................................ 151 
7.2.2. Применение огнетушителей .............................................................................. 158 
7.2.3. Тушение песком и инертной пылью 
............................................................... 159 
7.2.4. Тушение электрооборудования ........................................................................ 160 
7.2.5. Выемка пожарных очагов ................................................................................... 162 
7.3. Изолирование пожарных участков ......................................................................... 163 
7.3.1. Изолирование очага пожара перемычками .................................................. 163 
7.3.2. Временные и постоянные перемычки ............................................................ 165 
7.3.3. Наблюдения за состоянием перемычек 
и изолированным участком ........................................................................................... 170 
7.4. Тушение рудничных пожаров методом заиливания ........................................ 171 
7.4.1. Сущность метода. Преимущества и недостатки ........................................ 171 
6 
 

 
7.4.2. Заиловочные материалы. Состав, заготовка 
и транспортирование пульпы 
........................................................................................ 173 
7.4.3. Операция заиливания при тушении пожарного очага ............................. 174 
7.4.4. Профилактическое заиливание 
......................................................................... 175 
7.5. Инертизация рудничной атмосферы при тушении пожаров 
в горных выработках 
............................................................................................................ 177 
7.5.1. Сущность метода. Преимущества и недостатки ........................................ 177 
7.5.2. Тушение углекислотой ........................................................................................ 178 
7.5.3. Тушение азотом 
...................................................................................................... 180 
7.6. Вентиляционный режим при пожаре 
..................................................................... 183 
7.7. Контроль за эндогенными пожарами, их списание и вскрытие 
пожарного участка ................................................................................................................ 185 
7.8. Тушения породных отвалов ...................................................................................... 187 
7.9. Введение в действие плана ликвидации аварии ................................................ 188 
7.10. Пожары в надшахтных зданиях и сооружениях 
.............................................. 192 
7.10.1. Причины возникновения пожаров ................................................................ 192 
7.10.2. Обнаружение пожаров в зданиях и сооружениях ................................... 192 
7.10.3. Мероприятия по защите надшахтных зданий и сооружений 
от пожаров 
............................................................................................................................ 193 
Выводы к разделу 7 .............................................................................................................. 198 
Контрольные вопросы к разделу 7 
.................................................................................. 199 
Тестовые задания к разделу 7 ........................................................................................... 201 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 
....................................................................................................................... 205 
 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 
................................................. 206 
 
 
 
 
 
 
7 
 

 
ВВЕДЕНИЕ 
 
Цель изучения дисциплины «Пожарная безопасность подземных горных 
работ» заключается в приобретении студентом знаний, умений и практических 
навыков по обеспечению противопожарной защиты объектов горных предприятий при осуществлении профессиональной деятельности.  
Задачи дисциплины предусматривают овладение знаниями, позволяющими решать профессиональные задачи с обязательным учетом отраслевых требований по предупреждению пожаров и других видов аварий, а в случаях их возникновения обеспечения личной безопасности и безопасности всех работающих путём применения организационно-технических мероприятий по спасению 
горняков, ликвидации последствий аварий и оказания помощи пострадавшим. 
Реализация этих знаний на практике будет способствовать повышению противопожарной и противоаварийной защиты объектов горных предприятий, снижению уровня производственного травматизма горняков, снижению материального и социального ущерба. 
Дисциплина «Пожарная безопасность подземных горных работ» входит в 
состав специальной части профессионального цикла подготовки специалистов 
по направлению «Горное дело». Изучение дисциплины базируется на знаниях, 
полученных при изучении дисциплин: «Аэрология горных предприятий», «Безопасность жизнедеятельности», «Надзор и контроль в сфере безопасности», 
«Теория горения и взрыва», «Промышленная безопасность», «Основы безопасного ведения горных работ». 
Знания, освоенные при изучении данной дисциплины, будут использованы при изучении дисциплин: «Организация реанимационно-противошоковых 
мероприятий», «Экономика предприятий», «Управление охраной труда», «Экспертиза аварий и катастроф», «Разработка вопросов безопасности в проектах», 
«Документационное обеспечение безопасности». 
Обучение строится на принципе междисциплинарной интеграции, т. е. согласовании содержания разных учебных дисциплин относительно познавательных и технологических проблем с целью обеспечения целостности учебного 
процесса и создания единого образовательного потенциала с использованием 
инновационных педагогических методов, средств и форм обучения. 
 
 
8 
 

 
РАЗДЕЛ 1. РУДНИЧНЫЕ ПОЖАРЫ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, 
ТЕРМИНЫ, ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ 
 
1.1. Основные понятия, термины и определения 
 
Обеспечение пожарной безопасности горнодобывающих предприятий является весьма сложной социально-экономической задачей, направленной на 
предотвращение пожаров при осуществлении человеком деятельности по разведке, добыче и переработке полезных ископаемых, и ликвидацию пожаров в 
случае их возникновения с минимальными экономическими и социальными последствиями. Внедрение новых технологий, развитие экономики постоянно вызывают новые проблемы перед системой обеспечения пожарной безопасности, 
функции которой дополняются и расширяются, изменяя тем самым структуру 
задач по обеспечению ее эффективности. Что такое «пожарная безопасность» в 
современном понимании" Рассмотрим основные (базовые) понятия. 
Система пожарной безопасности – это комплекс организационных мероприятий и технических средств, направленных на предотвращение пожара и 
ущерба от него. 
Пожарная безопасность – это состояние объекта, при котором с заданной вероятностью исключается возможность пожара, а в случае его возникновения обеспечиваются условия для выявления пожара, ограничения его распространения, ликвидации пожара и защиты людей и материальных ценностей. 
Основными направлениями обеспечения пожарной безопасности является ликвидация условий возникновения пожара и минимизация его последствий. Пожарная безопасность обеспечивается благодаря созданию системы мероприятий пожарной профилактики и активной пожарной защиты. 
Пожарная опасность промышленных объектов (здания, сооружения, химико-технологические установки, транспортные устройства и др.) – это возможность возникновения и развития пожара, а также его последствия, определяемые опасными для людей факторами и нанесенным материальным ущербом. 
Обеспечение пожарной безопасности промышленных предприятий, в 
том числе и горнодобывающих, является важной и неотъемлемой частью государственной деятельности по охране труда. Многолетний опыт тушения подземных пожаров в России и за рубежом убедительно показывает, что уровень 
технического совершенства пожарной техники наряду с человеческим фактором 
зачастую оказывает решающее значение на исход тушения подземного пожара. 
Горением называется экзотермическая реакция окисления веществ, которая сопровождается выделением дыма и возникновением пламени или излучением света. Другими словами, горение – это быстропротекающее химическое 
превращение веществ с выделением большого количества тепла и сопровождающееся ярким пламенем. Оно может явиться результатом окисления, т. е. соединением горючего вещества с окислителем (кислородом). Это общее определение показывает, что с ним может быть не только реакция соединения, но и 
9 
 

 
реакция разложения. Для возникновения горения необходимо одновременное 
наличие трех факторов:  
1) горючего вещества;  
2) окислителя;  
3) начального теплового импульса (источника загорания) для сообщения 
горючей смеси горячей энергии. 
При этом горючее вещество и окислитель должны находиться в необходимом соотношении один к одному, и создавать, таким образом, горючую 
смесь, а источник загорания должен иметь соответствующую энергию и температуру, достаточную для начала реакции. 
Пожаром называется неконтролируемый процесс горения, создающий 
угрозу здоровью и жизни людей, а также материальным ценностям.  
Рудничные пожары – это пожары, возникшие непосредственно в горных 
выработках (подземных и открытых) и массиве полезного ископаемого, а также 
на поверхности (надшахтных зданиях, складах полезного ископаемого и т. д.), 
если существует опасность попадания огня или продуктов горения в горные 
выработки.  
Подземными являются пожары, действующие в горных выработках. 
Подземным пожаром считают все случаи появления в шахте открытого огня 
или дыма, тления горючих материалов, а также устойчивого содержания окиси 
углерода выше допустимых норм, если это не вызвано нормальным ее выделением из угля (породы) или производственным процессом (огневыми и взрывными работами и т. п.). Подземные пожары разделяются на два типа: эндогенные и экзогенные. 
Эндогенный пожар – это пожар, возникающий от самовозгорания угля 
или другого ископаемого в результате окислительных процессов. 
Экзогенный пожар – это пожар, возникший от внешних тепловых импульсов. Например, вследствие короткого замыкания в электропроводках, выгорания взрывчатых веществ при взрывных работах, пробуксовки конвейерной 
ленты на приводном барабане и т. п. 
Развитие пожара – изменение параметров пожара во времени от начала 
его возникновения до полной ликвидации горения. 
Пожарная профилактика – это комплекс организационных мероприятий и технических средств, направленных на предупреждение возможного возникновения пожара или уменьшение его размеров. 
Ликвидация пожара – действие, направленное на окончательное прекращение горения, а также на исключение возможности его повторного возникновения. 
Локализация пожара – действие, направленное на предотвращение возможности дальнейшего распространения горения и создание условий для его 
успешной ликвидации имеющимися силами и средствами. 
Локализация очага пожара – определение местоположения очага пожара или нагревания угля в целиках или выработанном пространстве. 
10