История устройства испытательной станции в Донецком бассейне была подробно описана в предыдущих статьях. В этой статье расскажем о финале15-летней «эпопеи» решения этого вопроса.
Во время поиска места устройства станции и её проектирования после 1907 года, не раз различными горными инженерами высказывалась мысль об устройстве станции при центральной спасательной станции в Макеевке. Основным аргументом против такого решения было отсутствие источника естественного гремучего газа. Член Совета Съезда горнопромышленников юга России (далее Совета Съезда) П.В. Кулибин производил даже сравнительный расчет сметы для вариантов устройства станции в Юзовке и при Макеевской спасательной станции. Оба участка располагались в области войска Донского. Второй вариант расположения станции был предпочтительнее и по смете, и по удобствам надзора за учреждением. Но по причине конфликта интересов горнопромышленников и правительства, вопрос устройства испытательной станции разделился. Ментально это произошло в 1910 году, а конкретно оформился через два года после. С этого момента упоминаются два учреждения: правительственная Донецкая испытательная станция и испытательная станция (штольня) Совета Съезда.
Вопрос с устройством испытательной станции Совета был окончательно решен XXXVII-ым Съездом горнопромышленников юга России осенью 1912 года. Председатель специальной комиссии Сергей Александрович Ауэрбах представил доклад «Об устройстве в Макеевке испытательной штольни для изучения пыли». После Постановления Съезда, Совет приступил к устройству штольни рядом с Макеевской центральной спасательной станцией. В 1913 году её строительство было завершено и даже проведены несколько десятков испытаний.
Станция финансировалась и управлялась Советом Съезда, и с этого года содержание её закладывалось в смету в объеме около 12000 рублей, т.е. того объема средств, который предполагался для правительственной станции.
Место для расположения испытательной станции было предоставлено администрацией Русского Горного и Металлургического Униона (в который составной частью влилось Русское Донецкое Общество), в балке недалеко от Макеевской центральной спасательной станции. Была отведена необходимая зона охраны - полосы, в которой взрывы в штольнях могли вызвать повреждения. Площадь отведенного участка составляла 4,5 десятины. Договор аренды участка был заключен на 10 лет и подписан 14 июня 1913 года председателем Совета Съезда Николай Федоровичем фон-Дитмаром и представителем «Униона» Людвиг Петровичем Перро.
Строилась испытательная станция нанятой артелью совместно с инструкторами Макеевской центральной спасательной станции. Состояла из двух штолен (железной и "естественной"), здания при них: с наблюдательной камерой и со всеми необходимыми приборами, шаровой мельницей для получения тонких сортов пыли из обыкновенного каменного угля, газометров для хранения искусственного и естественного газа и вспомогательных помещений. Станция не имела в своем распоряжении естественного гремучего газа, поступающего непосредственно из рудника, как это было предусмотрено в проекте правительственной станции.
Металлическая штольня длиной 30 метров была склепана из котельного железа толщиной 10 мм при внутреннем диаметре 1,75 и была предназначена для производства опытов со взрывами газа и угольной пыли. Штольня была обита сосновыми досками, так что её диаметр в свету составлял 1,65 м. Пол на всем протяжении был залит бетонной смесью. Через массив бетона в задней стенке была вставлена труба соединяющая штольню с вентилятором, который включался при очистке штольни от пыли и дыма после опытов. Перед выстрелом отверстие закрывалось.
Стальная мортира Вестфальского типа (завода Witten), лежала на бетонном полу. Её скважина длиной 500 мм и диаметром 50 мм, заряжалась гремучем студнем Нобеля. Пыль рассыпалась по бетонному полу, для удержания газа использовались картонные перегородки.
С южной стороны штольня имела 6 окон, служащих для наблюдения. На конце штольни был закреплен прибор для определения силы взрыва. Представлял собой лопатку, вращающейся на горизонтальной оси, по отклонению которой определялся динамический эффект взрыва.
Параметры распространения ударной волны и пламени определялись тремя способами: непосредственным наблюдением через окна, с помощью нитрированной бумаги, и регистрирующим прибором Карпантье. В последнем случае в штольне в 6 местах были установлены проволоки, соединенные между собой тонкими свинцовыми нитями. При прохождении пламени свинец плавится и разрывает цепь, тем самым пишущий прибор регистрировал время срабатывания.
Вторая, «естественная» штольня длиной 32 метра была пройдена в крепких породах песчаника старого карьера в балке и предназначена для опытов в естественных условиях. Штольня была закреплена деревянными рамами. Устье имела бетонный массив для защиты от разрушения. У забоя штольни имелся боковой ходок длиной в одну сажень, соединяющий штольню с гезенком, тоже забетонированный. В обыкновенное время сбойка закрывалась прочными дверьми. Поскольку многочисленные опыты в естественной штольне могли привести к её разрушению, то в ней предполагалось производить только контрольные опыты, для определения переводных множителей.
Наблюдательная комната располагалась на расстоянии 32 метра от штольни, в здании, включающем в себя помещения, показанные на плане. В комнате располагался регистрирующий аппарат с камертоном Депре, изготовленный фирмой Карпантье.
В одном из помещений была установлена мельница с сепаратором фирмы Hardy Pick для измельчения пыли. Уголь для получения искусственной пыли вырубался из нескольких мест пласта, и готовился с помощью мельницы и сепаратора. Также предполагалось использовать естественную пыль из рудников, из тех мест, где можно было собрать её в достаточных количествах.
Газ хранился в газометрах в отдельно отведенной комнате. Искусственный метан для опытов получали из карбида алюминия в специальном приборе. Но в отдельных случаях, предполагалось собирать гремучий газ из суфляров близлежащих рудников.
Наблюдения за взрывом имели целью установить:
- минимальную плотность облака, при котором взрыв распространялся за пределы штольни;
- силу и характер взрыва, при некоторой фиксированной плотности облака, для различных пластов.
При проведении опытов со взрывами в штольне определялись:
- давление в устье штольни;
- скорость распространения пламени;
- длина пламени;
- состав газов после взрыва;
- количество летучих в смеси невзорвавшейся пыли и кокса;
А также производилась фотосъемка.
Для производства лабораторных опытов над пылью и газом, было закуплено оборудование и приборы иностранного производства:
- Уиллера для определения температуры воспламенения пыли;
- «Американский» прибор для определения давления, развивающегося при воспламенении пыли;
- Уиллера для определения продуктов дистилляции угля;
- Гемпеля, Брокмана,Уиллера для анализа рудничных газов.
Лаборатория располагалась в здании центральной спасательной станции прВ лаборатории производились следующие опыты над пылью:
- элементарный анализ;
- экстракция пиридином;
- наблюдения над дистилляцией при разных температурах;
- определение температуры воспламенения пыли (трубка Уиллера);
- определение динамического эффекта воспламенения (американский прибор);
- удельный вес пыли;
- анализ золы некоторых пластов, наблюдения над выделением газы из угля.
Опыты стали производиться во второй половине 1913 года. В первую очередь исследовались пласты, признанные опасными по пыли Правительственной Комиссией 1912 года, возглавляемой директором Горного Департамента действительным статским советником Я.И. Хованским.
Проводились опыты силами Макеевской центральной спасательной станции. Основная организационная работа легла на плечи работников спасательной станции: заведующего станцией Дмитрия Гавриловича Левицкого, его помощника Николай Николаевича Черницына, инженера-химика Николай Ивановича Ювенальева и Г.В. Петрова.
Основную аналитическую и научную работу вел Черницын. По результатам первых опытов, а их в 1913 году было произведено около 50, в содружестве с Левицким, Петровым и Ювенальевым, он написал и издал статью «Взрывчатость каменноугольной пыли», и на XXXIХ-ом Съезде представил доклад на эту тему. Основываясь на результатах опытов в штольне, Черницын инициировал дискуссию по поводу классификации угольных пластов по взрывчатости угольной пыли, предложенной ГУК и принятой Горным Департаментом, которая длилась следующие 2 года. В дискуссии участвовали с одной стороны представители Совета Съезда, с другой стороны Горный Департамент.
Устройство испытательной станции положило начало важному направлению в области горноспасательного дела - фундаментальным исследованиям физических процессов, происходящих при авариях на угольных шахтах. И Черницын стал основателем и ярким представителем этого направления.