Исследование и разработка способа обнаружения ранней стадии самовозгорания угля в выработанном пространстве угольных шахт

• Автор: Лабукин, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 130 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ БОРЬБЫ С САМОВОЗГОРАНИЕМ УГЛЯ В ШАХТАХ.

1.1. Эндогенная пожароопасность угольных тахт

1.2. Профилактика эндогенных пожаров

1.3. Способы обнаружения эндогенных пожаров.

1.4. Выводы, цель и задачи исследований.

2. ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА САМОВОЗГОРАНИЯ УГЛЯ
2.1. Исследование особенности образования индикаторных пожарных газов в процессе хранения и механического разрушения угля.

2.2. Основные параметры влажного воздуха

2.3. Общие вопросы теории образования аэрозолей при конденсации водяного пара.

2.4. Расчет объема сконденсировавшейся влаги
2.5. Исследование теплофизических параметров воздуха в горных выработках шахт.
2.6. Выводы.
3. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОЦЕНКИ КОЛИЧЕСТВА АЭРОЗОЛЯ В РУДНИЧНОМ ВОЗДУХЕ.
3.1. Методы определения численной и массовой концентрации аэрозолей.
3.2. Применение адсорбентов при определении количества жидкой фазы
в рудничном воздухе.
3.3. Экспериментальное определение сорбционной способности
3.4. Влияние расхода воздуха на сорбционную способность
силикагеля.
3.5. Расчет количества жидкой фазы поглощенной силикагелем.
3.6. Выводы
4. ОЦЕНКА РАБОТЫ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ САМОНАГРЕВАНИЯ УГЛЯ.
4.1. Определение количества влаги, выделяющейся при нагревании угля,
с помощью адсорбционного метода
4.2. Критерии обнаружения процесса самовозгорания угля.
4.3. Шахтовые испытания способа обнаружения ранней стадии
самовозгорания угля
4.4. Руководство по обнаружению ранней стадии самовозгорания
4.5. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Поэтому для эффективной борьбы с эндогенными пожарами необходимо комплексное применение способов прогноза, обнаружения, профилактики, тушения и локализации очагов самовозгорания, что позволит повысить безопасность горных работ и снизить экономический ущерб, причиняемый эндогенными пожарами. Причинами возникновения эндогенных пожаров является комплекс факторов, главный из которых склонность углей к самовозгоранию. Угли различных марок имеют различную склонность к самовозгоранию. Эндогенные пожары возникают из-за оставления разрыхленных масс угля, склонного к самовозгоранию, в выработанных пространствах, и в деформированных целиках, прилегающих к горным выработкам, через которые длительное время может фильтроваться воздух. При отработке сближенных пластов усиливается фильтрация воздуха через выработанное пространство вследствие его надработки и подработки. Тектоническая нарушенность способствует образованию скоплений разрыхленного угля, также в местах нарушений замедляется скорость подвигания забоя и увеличивается время притока воздуха к скоплению угля. В местах геологических нарушений химическая активность угля обычно повышена [2,3]. Сложность предупреждения эндогенных пожаров обусловлена влиянием па процесс самовозгорания большого количества факторов, среди которых марка угля, тип пород кровли, склонность угля к самовозгоранию, наличие сближенных пластов в кровле и почве, наличие пожаров в пограничных полях, глубина тонных работ, зольность угля, содержание серы в угле, влажность угля, мощность и угол падения пласта, наличие геологических нарушений, потери угля, скорость отработки, способ проветривания, способ управления кровлей [1]. Результаты лабораторных исследований и шахтовых наблюдений за этими факторами приведены в работах [4-9,,]. В настоящее время нет единого мнения о пожаробезопасных значениях скорости фильтрации воздуха через скопление угля. В работе [] приведен вывод о том, что наиболее пожароопасные скорости фильтрации зависят от мощности угольного скопления и физико-химических свойств угля. Там же сообщается, что для реальных мощностей скоплений угля в горных выработках, пожароопасные скорости фильтрации составляют *5-‘ч м/с. Влияние диффузии кислорода на процесс самонагревания рассмотрено в работе [], где констатируется, что за счет одной диффузии температура в угольном скоплении может достигать 0°С. В работах [-] сообщается об увеличении эндогенной пожароопасности по мере перехода на более глубокие горизонты. Однако при переходе на глубокие горизонты увеличивается газоносность пласта, в связи с чем в выработанных пространствах резко падает содержание кислорода до предела, когда окислительные процессы, несмотря на повышенную температуру, протекают весьма неинтенсивно []. При отработке пластов угля склонного к самовозгоранию необходимо учитывать минимальную скорость подвигания забоя, значение которой различно для разных горно-геологических условий. Так для пологих пластов безопасная скорость отработки составляет - м/мес, для крутых - м/мес [,]. Эндогенные пожары возникают вследствие оставления разрыхленных масс угля в выработанном пространстве, деформации целиков, прилегающих к горным выработкам и притока к ним воздуха в течении длительно периода времени. Наиболее пожароопасной системой разработки является щитовая, которая характеризуется наибольшим количеством потерь [2]. Однако, количество потерь не является определяющим фактором пожароопасности какой-либо системы разработки, т. Свойства вмещающих пород также оказывают влияние на эндогенную пожароопасность. Крепкие горные породы в кровле пласта обрушаются крупными глыбами, при этом создаются условия для прососа воздуха к скоплениям угля []. Существует гипотеза о влиянии горного давления на возникновение очагов эндогенных пожаров в выработанном пространстве. Предполагается что при механодеструкции массива повышается температура угля и пород, что приводит к усилению окислительных процессов []. Мнения о роли влаги в процессе самовозгорания угля до настоящего времени противоречивы. В работах [2, , ] утверждается, что вода в процессе окисления играет роль катализатора.