При создании службы спасения при несчастных случаях в области войска Донского и на юге России в целом использовался опыт создания аналогичной службы за рубежом. Для этого Горным Департаментом командировались горные инженеры, как представители науки, так и практики, для знакомства с организацией там спасательного дела и применяемого спасательного оборудования. Отчеты о командировках публиковались в специальной литературе, кроме этого публиковались переводные статьи иностранных авторов на соответствующие темы. Приведем краткую информацию по состоянию спасательного дела за границей до 1907 года включительно.
Спасательное оборудование
Сразу оговоримся, мы не ставим задачу произвести подробный хронологический обзор создания спасательного оборудования. Нас интересует история обеспечения спасательным оборудованием горных промыслов в России на рассматриваемый период.
Основной спасательный прибор, необходимый для работы в среде удушливых газов, был назван респиратором, от латинского «дыхательный». Причем применительно к горным промыслам речь шла об изолирующих от внешней среды приборах. Впервые требования к наличию таких приборов, упомянуты в российских Правилах в 1888 году. На рассматриваемый период все созданные респираторы можно разделить на 4 группы: регенеративные кислородные, на сжатом воздухе, на жидком воздухе и на химически связанном кислороде. Обсудим последовательно все эти группы.
Первый регенеративный изолирующий респиратор «Аэрофор» был создан в 1853 году немецким физиологом профессором Льежского университета (Бельгия) Теодором Шванном. В этом респираторе содержатся многие основные элементы современного регенеративного респиратора: круговая циркуляция воздуха в респираторе, направляемая системой клапанов со включением дыхательного мешка в качестве буфера; регулирование подачи кислорода для постоянного обогащения циркулирующего в респираторе воздуха; применение сухого зерненого поглотителя для очищения воздуха от СО2; осуществление циркуляции воздуха в респираторе силой лёгких; присоединение системы респиратора к органам дыхания мундштуком.
Элементы респиратора и принцип его действия представлен на схематическом рисунке. Дадим некоторые пояснения. Поглотительный патрон состоит из 2-х секций камер, которые наполнены гидратом окиси кальция Ca(OH)2, пропитанным едким натрием NaOH.
Выдыхаемый воздух последовательно проходит через поглотитель сначала крупного зернения, потом мелкого. Таким образом, хорошо очищаясь от углекислого газа CO2.
К очищаемому воздуху, регулируемым вентилем добавлялся кислород, регулировка производилась вручную.
При заполнении баллонов в соответствии со схемой срок защитного действия составлял 30-45 минут и весил респиратор 24 килограммов.
Но из-за низкого спроса на подобное оборудование в то время, его изобретение не привело к созданию серийных образцов. Основными его недостатками были: ручная подача кислорода, небольшой запас кислорода, а значит и ограниченное время его действия, сложный регенеративный патрон, затрудненная циркуляция воздуха за счет легких. Все последующие изобретения были попытками устранить эти недостатки.
Первый респиратор, который нашел практическое применение на каменноугольных копях – аппарат « Fleuss Model 1879». Его создал английский изобретатель Генри Флейсс (Henry Albert Fleuss) (1851-1933). Он был офицером торгового флота, который работал в компании Siebe & Gorman, специализирующейся на производстве водолазного оборудования.
Augustus Siebe (1788-1872) – немецкий офицер-артиллерист, эмигрировал в Великобританию после битвы при Ватерлоо. Сибе организовал бизнес и управлял им вместе со своими сыном и зятем Уильямом Горманом, отсюда и название компании. С 1840 года компания зарекомендовала себя как производитель водолазного и спасательного оборудования.
Работавший в компании изобретатель Генри Флейсс, понаблюдав за работой водолазов, задумался, как освободить водолаза от шланга подачи воздуха с поверхности. Он провел эксперименты и доказал, что дыхание неразбавленным кислородом в течение нескольких часов безвредно (на самом деле это не так!) И сконструировал в 1798 году первый «ребризер», автономный аппарат на кислороде для дыхания под водой. Аппарат был подобен респиратору Шванна, но в упрощенном виде. В медный баллон закачивался 50-60 % кислород, до давления 30 атмосфер. В качестве поглотителя углекислого газа использовался картридж с веревочной пряжей пропитанной едким калием. Аппарат мог использоваться как с мундштуком, так и с водонепроницаемой резиновой маской. Тестировал новое устройство он сам, около часа в резервуаре с водой, затем нырял в бухте на глубину до 5 метров.
Вскоре стало понятно, что аппарат с незначительными изменениями можно применять и для нахождения в атмосфере непригодной для дыхания. Так был создан респиратор «Fleuss Model 1879». В 1880 году, чтобы показать эффективность своего аппарата, Флейсс зашел в закрытую камеру, где было сожжено более 5 кг серы, и продержался в ней час. Несмотря на ожоги кожи, остался невредим.
Созданный респиратор стал знаменит после серии спасательных работ в английских шахтах в начале 1880–х годов. Так после сильного взрыва гремучего газа на руднике Sеaham близ Durham в Северной Англии 8 сентября 1880 года, где погибло 164 человека, несколько недель производились успешные спасательные работы при помощи аппарата Флейсса под руководством самого Флейсса. А на руднике Коллингворт около того же Durham в 1882 году были спасены с помощью респиратора Флейсса несколько человек, отрезанных обрушением и при сильном выделении гремучего газа. Использовался респиратор не только в Англии, но и в других странах. Например, в Германии в 1885 году на шахте Майнбах в Саарбрюккене.
Конструкция приведенного здесь респиратора была запатентована в 1881 году под названием: «Приспособление позволяющее оставаться под водой или в непригодном воздухе». Этот респиратор, постоянно совершенствовался и на его основе в начале 20 века был создан, этой же компанией, приличный аппарат под названием «Proto», который стал базовым для английских горноспасателей.
Следующим революционным прорывом в эволюции респираторов стало изобретение технологии производства стальных цилиндров (баллонов), выдерживающих большое давление (100 атмосфер и выше). Впервые она была разработана в Германии в 1887 году компанией «Mannesmann und Krupp». Это позволило уменьшить вес и размеры регенеративных (кислородных) дыхательных аппаратов, и одновременно увеличить запас кислорода и соответственно время действия аппарата. После этого актуальным стал вопрос о создании надежного редукционного клапана понижающего давление на выходе из баллона. Эта техническая проблема была решена к концу века.