1960_10_img1_900x200

«Четверо забойщиков разместились один над другим, во всю вышину забоя… Пласт был так тонок, что едва достигал в этом месте пятидесяти сантиметров, и забойщики, пробираясь на коленях и на локтях, были как бы сплющены между сводом и стеной и при каждом повороте больно ударялись плечами. Во время работы в шахте им приходилось лежать на боку, вытянув шею, подняв руки и орудуя кирками.

Хуже всего приходилось Маэ. Наверху температура достигала тридцати пяти градусов, приток воздуха отсутствовал, духота становилась невыносимой. Чтобы видней было в темноте, ему пришлось повесить лампочку над своей головой, и лампочка эта так сильно припекала голову, что, казалось, вся кровь разливается по телу жгучей лавой… Через четверть часа он совершенно промок от пота…»

Эти строки взяты из романа «Жерминаль» Эмиля Золя. Семьдесят пять лет прошло со дня опубликования романа, но и до сих пор на многих шахтах в странах Запада горняки работают в таких же, а порой и более тяжелых условиях.

«МАШИНА КЛИМАТА» В ШАХТЕ

Чем глубже шахта, тем жарче в ней. На глубине 1500 метров температура воздуха поднимается до 45-50 градусов. Даже самый выносливый человек не может долго трудиться в таких условиях. Но это не смущает капиталистов. Они знают, что бич безработицы заставит людей надрываться и при такой температуре. На рудниках Сити Дип (Южно-Африканский Союз), Айдахо, «Магма Хоппер Майнз», «Бутте» (США), несмотря на действие воздухоохладительных установок, температура в нижних забоях достигает 40-45 градусов. Случаи теплового удара со смертельным исходом здесь обычное явление, но десятки людей, чьи семьи голодают, готовы в любую минуту заменить умершего.

Некоторые зарубежные ученые в угоду своим хозяевам пытаются научно доказать, будто высокая температура не оказывает существенного влияния на человеческий организм. Например, американские профессоры Моос и Джепп считают вполне допустимой работу под землей при температуре воздуха 38-39 градусов.

По-иному относятся к этой проблеме в СССР. В нашей стране запрещено работать в шахте, если температура воздуха превышает 26 градусов. Между тем и у нас есть немало глубоких шахт. Большинство их — в Донбассе. И как раз на большой глубине добывают самые ценные коксующиеся угли. По семи летнему плану в Донбассе строится ряд шахт глубиной до 1500 метров.

Как же добиться нормальной температуры воздуха в полуторакилометровой шахте! Эта проблема давно заинтересовала А. Н. Щербаня.

1960_10_img2

Александр Щербань — коногон на шахте. 1924 год

Весной 1924 года на Всесоюзную Кочегарку —  Донбасс —  приехала группа комсомольцев из Полтавской области. Среди них был Александр Щербань — веселый коренастый паренек из воспетой Гоголем Диканьки. На шахте "София-Вертикальная" близ Макеевки Александр Щербань начал свой трудовой путь. Работал коногоном, плитовым, запальщиком.

Еще десять лет назад он вместе со своими сотрудниками по Институту разработал научный метод прогнозов температуры воздуха на больших глубинах. Дело в том, что температура зависит не только от глубины шахты. Уголь при добыче окисляется и выделяет много тепла; машины и различные механизмы, кабели и трансформаторы, взрывные работы и даже дыхание людей — все это нагревает воздух. Как учесть такие влияния, как найти четкие математические формулы, которые бы определили взаимосвязь между ними! Это удалось украинскому ученому, создавшему теорию теплообмена в горных выработках. Разработанный им математический метод расчета температуры воздуха сейчас используется всеми проектировщиками глубоких шахт.

Теперь можно было браться за другую, главную задачу: как понизить температуру воздуха в шахте. Казалось бы, чего проще: сделать в шахте сквозняк, нагнетая в ствол свежий воздух с поверхности. Но не тут-то было. Расчеты показали, что в этом случае в узких ходах подымется ураган, который будет сбивать людей с ног или слепить их пылью. Конечно, урагана можно было бы избежать, расширив подземные ходы, но тогда стоимость строительства шахты во много раз возросла бы, а сроки сдачи ее в эксплуатацию отдалились.

Некоторые специалисты предлагали охлаждать воздух при помощи воды, разбрызгивая ее специальными форсунками, но и от этого пришлось отказаться: резко повышалась влажность воздуха, а температура падала незначительно.

Пробовали покрывать стенки выработок теплоизоляцией, наподобие того, как делают в паровых котлах, но и этот способ оказался неэффективным. Остался один путь: холодильные машины. Однако и здесь ученых ожидали большие трудности. Прежде всего, обычную холодильную машину невозможно установить в выработке: слишком велика. Но дело не только в этом. Вспомним, как работает холодильник: он забирает тепло от менее нагретого тела и передает его более нагретому. А куда же в шахте девать избыточное тепло! На поверхности для охлаждения можно использовать воду, но чтобы подать в шахту нужное количество воды, а потом отвести ее, понадобились бы насосы мощностью в 1000 и более киловатт и трубопроводы с очень толстыми стенками.

Макеевский научно-исследовательский институт по безопасному ведению работ в горной промышленности использовал для этих целей воду, которая имеется почти в каждой шахте, но эта вода не всегда бывает в нужном количестве и, как правило, загрязнена.

А. Н. Щербань, инженер А. Ягельский и другие сотрудники лаборатории горной теплотехники в Институте теплоэнергетики Академии наук УССР пошли по иному пути. Они решили использовать для отвода избыточного тепла отработанный вентиляционный воздух шахты. В решении этой проблемы участвовали лаборатория теплообмена этого же института и Ленинградский институт охраны труда.

1960_10_img3

Академик А. Н. Щербань. 1960 год.

Вчерашний шахтер стал ученым, вице-президентом Академии наук УССР, но вся его жизнь, как и прежде, тесно связана с Донбассом. Научная деятельность академика Александра Назарьевича Щербаня направлена на то, чтобы облегчить труд советских горняков.

На рабочем горизонте шахты монтируется портативная воздухоохладительная установка. Свежий воздух, поступающий с поверхности, она охлаждает до нужной температуры при помощи воды, разбрызгиваемой форсунками. Вода, забравшая тепло от воздуха, идет в холодильную машину. Здесь это тепло передается более нагретой воде, которая в свою очередь повышает температуру отработанного шахтного воздуха, удаляемого на поверхность по специальному вентиляционному каналу. При этом вода совершает кругооборот между конденсатором холодильной машины и воздухоохладителем. Такую систему нетрудно наполнить чистой водой, доставленной с поверхности.

В шахте им. Мельникова в Лисичанске вот уже два года работает охладительная система А. Н. Щербаня. «Машиной климата» прозвали ее горняки. Сейчас Александр Назарьевич с сотрудниками конструирует более компактную воздухоохладительную аппаратуру, которую можно будет легко переносить из одного забоя в другой.

ВНИМАНИЕ: МЕТАН!

Болотный газ, метан,— страшный враг шахтера. Достаточно, чтобы в воздухе шахты скопилось более 5,5–6% этого газа, и малейшая искра может вызвать взрыв. Список крупных катастроф, происшедших за последние полвека в шахтах разных стран из-за взрыва метана, устрашающе длинен. После второй мировой войны самая ужасная катастрофа произошла в Западной Германии, где на шахте Гринберг в Руре погибло более 500 горняков. Взрывы на американских шахтах Уэст Франкфурт и Центральная унесли свыше 200 жизней. Около 300 человек погибло во время катастрофы на английских шахтах Уайтхейвен, Кресуэл и Изингтон. Взрывы метана зарегистрированы на шахтах и рудниках Бельгии, Италии, Турции, Японии и ряда других стран.

Американский писатель Эптон Синкпер так описал в романе «Король-уголь» взрыв метана на одной из шахт в Колорадо: «…Кто-то зажег огонь без соответствующих предосторожностей. И сразу раздался такой взрыв, словно всю землю переворотило вверх дном. Восемь человек погибли на месте, и сила взрыва была так велика, что тела их застряли между стенкой шахты и клетью; чтобы вытащить их оттуда, пришлось разрезать на куски».

Неужто нельзя бороться с метаном или хотя бы вовремя предупреждать горняков об опасности?

Оказывается, это совсем не просто. Вот уже 140 лет единственной «защитой» горняков от страшного газа служит газомерная лампочка, сконструированная известным английским ученым Хэмфри Дэви. По ореолу пламени в горелке определяют процентное содержание метана в воздухе. Способ этот весьма несовершенный. Нередко случается так, что лампа Дэви сама служит источником катастрофы.

Несколько лет назад А. Н. Щербань вплотную занялся проблемами рудничной газометрии, и очередной темой его научной работы стал автоматический индикатор метана, или, как ученый называет его, метананализатор, которому суждено навсегда вытеснить из шахт лампочку Дэви.

В разгар работы над прибором в Киев приехала группа ученых из Бельгии. Александр Назарьевич сообщил им о метананализаторе. Гости переглянулись между собой, и руководитель бельгийской делегации сказал:

— Это слишком смелая идея, коллега. Ведь вы же знаете, что уже много десятилетий ученые пытаются создать подобный прибор, но до сих пор все их попытки кончались неудачей. Конечно, мы желаем вам успеха, но…— и гость, не закончив фразы, развел руками.

О том, что это трудная задача, А. Н. Щербаню говорили и другие ученые, с которыми ему приходилось встречаться,— немцы, поляки, болгары… Но академик продолжал работу.

Опыт следовал за опытом, неудача за неудачей. Вот, что рассказывает об этом Александр Назарьевич:

«Навсегда запомнил, как мы проводили испытания десятого по счету прибора. Казалось, мы достигли цели, учли недостатки всех предыдущих опытов и вдруг, к великому нашему огорчению, оказалось, что метананализатор реагирует не только на метан, но и на другие газы — окись углерода и сероводород. Было от чего прийти в уныние. Я уже стал подумывать, что, может быть, бельгийские гости были правы, и мы зря тратим время. Но я вспоминал рассказы старых донецких шахтеров о том, сколько бед приносит метан, и продолжал ставить эксперименты. Только четырнадцатая попытка увенчалась успехом, и мы смогли приступить к проверке прибора в производственных условиях».

…Цилиндрическая камера, торцы которой закрыты взрывозащитными сетками. Через сетки внутрь камеры поступает воздух. В камере — два одинаковых электрических термометра сопротивления. Под каждым из них находятся химические катализаторы. Они имеют разную поверхность теплоотдачи и потому различную температуру. Один из катализаторов, обладающий большей температурой, химически активен к метану, а другой пассивен. Благодаря этому один из термометров воспринимает только термоэффект метана, а на другие газы, находящиеся в воздухе шахты, катализаторы и оба термометра реагируют одинаково.

1960_10_img4

Вот как выглядит анализатор метана, если снять верхнюю часть корпуса прибора.

Начальная рабочая температура катализаторов отрегулирована так, что при наличии метана в воздухе на контактной поверхности активного катализатора происходит беспламенное сжигание метана, и температура этого катализатора растет. Изменяется электрическое сопротивление одного термометра, и в измерительном мосту появляется ток, пропорциональный концентрации метана в воздухе. Величина тока непрерывно регистрируется гальванометром, шкала которого градуирована в процентах содержания метана. Этот же ток питает исполнительное реле автоматических устройств, включающих световые и звуковые сигналы. Одновременно прерывается подача электроэнергии шахтным машинам.

Наши правила техники безопасности требуют: если в воздухе шахты скопилось два процента метана — прекратить немедленно все подземные работы, выключить механизмы, вывести горняков на поверхность. Метананализатор отрегулирован так, что, когда количество метана в воздухе достигает одного процента, в забое раздается звук сирены, а на столе диспетчера шахты загорается красная лампочка. При двух процентах содержания метана в воздухе на всем участке отключается электрооборудование, а в диспетчерской звучит сирена.

Два года прибор испытывали на шахтах Донбасса, и всюду он действовал безотказно. Однажды произошел такой случай: А. Н. Щербань сидел в диспетчерской шахты № 17-17-бис комбината «Сталинуголь», как вдруг раздался пронзительный вой сирены. Дежурный диспетчер хладнокровно отключил сирену и с улыбкой сказал ученому:

— Очевидно, ошибочное включение. Я только что был в забое, где установлен ваш прибор, и количество метана не превышало 0,2 процента.

Нетрудно представить, что пережил ученый в этот момент, но уже через несколько минут он торжествовал: никакой ошибки не произошло. Кусок породы повредил вентиляционное устройство, и процент метана в забое резко возрос. Так метананализатор предотвратил катастрофу.

1960_10_img5

В шахте, оборудованной такой сигнализацией, угрозы взрыва не существует.

Сейчас автоматический индикатор метана (его марка ИМ-3) получил всеобщее признание. Конотопский завод «Красный металлист», активно участвовавший в конструировании прибора, выпустил свыше 400 комплектов ИМ-3. Метананализаторы А. Н. Щербаня работают на многих шахтах, а вскоре ими будут оборудованы все шахты, где есть угроза взрыва метана. Прибор был отмечен медалью на Всемирной выставке в Брюсселе, демонстрировался на международных ярмарках в Марселе и в Гливице (Польша). Английская фирма «Джоберг» и ряд других иностранных фирм, познакомившись с техническими данными прибора, заказали в СССР несколько десятков комплектов ИМ-3.

Помимо полной гарантии безопасности, ИМ-3 дает большой экономический эффект. На каждой шахте почти 10 процентов штата составляют газомерщики, систематически проверяющие наличие метана в воздухе. В одном только Донбассе работает до 5000 газомерщиков. Сейчас их ряды редеют. Там, где установлен ИМ-3, их профессия не нужна.

Но и это еще не все. Большая часть шахтного электрооборудования помещается во взрывозащитные оболочки, на которые расходуется много металла. Теперь удастся уменьшить расход металла на оболочки.

Сейчас А. Н. Щербань и его сотрудники решают новую задачу: конструируют прибор, который будет сигнализировать о наличии в воздухе окиси углерода. Он очень нужен на рудниках, где окись углерода является настоящим бичом. Надо полагать, скоро войдет в строй и этот прибор, как новый результат заботы большого ученого о горняках — людях, давших бывшему коногону такую верную путевку в жизнь.


  • Автор — А. Леонидов
  • Источник — журнал "Знание — сила", №10 за 1960 г.

 



2 Комментарии

  • Юзовский
    Юзовский

    В шахте, оборудованной такой сигнализацией, угрозы взрыва не существует.  Посмотрите на рапред. КАК может автоматика быть во главе  Гавных Конвеера лавы и  комбайна??? Они могут  быть только в конце, где-то  возле УАКИ! Там же фидеры не такие! Здесь же вся концепция расчёта  подземного электрооборудования нарушена!

    Ответить
  • (will not be published)

Подписаться на комментарии