Обоснование и разработка способов обнаружения, локации и контроля за ходом тушения очагов самовозгорания угля в шахтах

• Автор: Портола, Вячеслав Алексеевич
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 317 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ТЕОРИИ И РАКТИКИ

БОРЬБЫ С САМОВОЗГОРАНИЕМ УГЛЯ В ШАХТАХ.

1.1. Эндогенная пожароопасность угольных шахт

1.2. Способы борьбы с эндогенными пожарами.

1.3. Способы обнаружения, локации и контроля эндогенных пожаров .

Цель и задачи исследований.

2. ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ПРОЦЕССА

САМОВОЗГОРАИЯ УГЛЯ В ШАХТАХ

2.1. Влияние некоторых факторов на развитие

процесса самовозгорания угля.
2.2. Условия образования многоочаговых подземных пожаров.
2.3. Условия перемещения очагов самовозгорания.
2.4. Оценка длительности остывания очагов самовозгорания.
Выводы.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЗНАКОВ ПРОЦЕССА
САМОВОЗГОРАНИЯ УГЛЯ
3.1. Оценка размеров температурной аномалии очагов самовозгорании
3.2. Оценка величины тепловой депрессии, развиваемой очагом самовозгорания угля
3.3. Исследование температурных аномазий пожаров на шахтах.
3.4. Исследование состава газов, выделяемых из угля
3.5. Изменение теплофизических параметров воздуха
при фильтрации через очаг самовозгорания.
Выводы
4. РАЗРАБОТКА С С0БА ОБНАРУЖЕНИЯ САМОВОЗГОРАИЯ ПУТЕМ ВВЕДЕНИЯ ИНДИКАТОРНЫХ ДОБАВОК
4.1. Исследование свойств пены с добавкой индикаторов
4.2. Исследование выделения индикаторных добавок при хранении
и нагревании пены
4.3. Исследование свойств угля, обработанного пеной с индикаторными добавками
4.4. Определение параметров распространения пены с индикаторными
добавками в выработанном пространстве
Выводы.
5. РАЗРАБОТКА СПОСОБА ОБ 1АРУЖЕНИЯ И ЛОКА1Д1И ОЧАГОВ САМОВОЗГОРАНИЯ ПО СОСТАВУ ГАЗОВ
В ПРИПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ.
5.1. Разработка математической модели процесса переноса
пожарных газов к поверхности.
5.2. Исследование концентрационных полей очага самовозгорания
в стационарных условиях
5.3. Продолжительность переноса газов от подземного очага
до земной поверхности
5.4. Параметры газовых аномалий в приповерхностном слое почвы
над очагами пожаров
5.5. Условия смещения газовых аномалий в приповерхностном
слое почвы оч носитедьно очага пожара.
5.6. Шахтные исследования газовых аномалий над очагами самовозгорания.
5.7. Порядок проведения приповерхностной газовой съемки
Выводы.
6. РАЗРАБОТКА АДПОВЕРХНОСТНОГО СГЮСОБА
КО 1ТРОЛЯ ЗА САМОВОЗГОРАНИЕМ УГЛЯ.
6.1. Исследование процесса формирования газовых аномалий
в надповерхностном слое воздуха над очагами самовозгорания.
6.2. Влияние ветра на атмосферные газовые аномалии над очагами подземных пожаров
6.3. Разработка методов проведения надповерхностной газовой съемки .
6.4. Разработка способов оценки параметров подземных очагов самовозгорания.
6.5. Исследование надповерхностных газовых аномалий на шахтах
Выводы.
7. КОНТРОЛЬ ЗА IЮВЕДЕНИЕМ ОЧАГОВ САМОВОЗГОРА1 ПТЯ
0 ВЫДЕЛЕНИЮ РАДОНА.
7.1. Исследование содержания радионуклидов в угле и породах
7.2. Исследование содержания радона в рудничной атмосфере
7.3. Исследование выделения радона из угля и пород при нагревании
7.3. Методика обнаружения, локации и контроля
самовозгорания угля по выделению радона
7.4. Шахтные исследования радоновых аномалий над очагами
самовозгорания.
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Снизить количество поступающего к самовозгорающемуся углю воздуха позволяет способ выравнивания давлений [7,8]. Однако, как разновидность способа изоляции, он оказался малоэффективным для тушения подземных пожаров [9]. Среди активных методов тушения подземных пожаров наибольшее распространение получило заиливание выработанного пространства глинистой пульпой [0-6]. Длительная практика применения и проведенные исследования показали, что данный способ обладает рядом недостатков. Так, при низком содержании глины пульпа может выполнять роль катализатора [7-9] и доставлять свежий воздух в выработанное пространство [0]. Переход горных работ на нижние горизонты резко снизил результативность подачи глинистой пульпы при борьбе с эндогенными пожарами. Это обусловлено увеличением объемов разрыхленных масс из-за объединения выработанных пространств сближенных пластов. Отсутствие надежных способов определения местонахождения очагов пожаров и контроля за ходом их тушения приводят к тому, что эндогенные пожары сохранятся, несмотря на подачу пульпы. Об этом свидетельствует тот факт, что ,5 % всех пожаров обнаруживается под потушенными очагами самовозгорания [1]. Более эффективным средством борьбы с подземными пожарами по сравнению со способом изоляции является применение инертных газов. Проходя через очаг пожара инертные газы не только могут исключить выделение тепла, но участвуют в охлаждении разогретого скопления. В шахтных условиях для борьбы с пожарами были использованы практически все доступные газы: углекислый, азот, продукты сгорания, сернистый газ [2-9]. Практика подачи в шахты углекислого газа [2-3], показала, что ему присущ такой недостаток, как интенсивное поглощение водой и углем, приводящее к быстрому снижению его концентрации в атмосфере, и трудность транспортировки. Широкое распространение для борьбы с подземными пожарами получили продукты сгорания. Основным способом получения таких газов является работа воздушно-реактивных авиационных двигателей [4-5]. Недостатком таких газов является высокая температура и наличие большого количества окиси углерода. Поэтому их используют в основном для тушения пожаров в горных выработках. В настоящее время наибольшее распространение для борьбы с подземными пожарами получил азот, подаваемый не только в виде газа, но в жидком состоянии [0-8]. Общий недостаток инертных газов - низкая теплоемкость и плотность, что приводит к длительным срокам ту шения, составляющим, по данным [9], 6-8 месяцев. Тушение очагов самовозгорания инертными газами не всегда успешно. Так, несмотря на подачу диоксида углерода в очаг самовозгорания, произошла его активизации после прекращения нагнетания огнетушащего средства [2]. Одним из перспективных способов подавления очагов самовозгорания является пена [3-8]. На практике применяется водовоздушная и инертная пена, а также различные вспененные суспензии. Из-за отсутствия информации о местонахождении очагов самовозгорания пену в основном использовали для создания завес между очагом и действующими выработками. Проведенный анализ показал, что наиболее распространенный пассивный способ тушения очагов самовозгорания угля приводит к длительной потере подготовленных к выемке запасов угля, горных выработок и угледобывающей техники. Подавление очагов подачей инертных газов также сопровождается длительной изоляцией запожаренных участков и требует значительных затрат на получение и транспортировку хладагента. Причем не существует методов расчета времени, необходимого для ликвидации пожара этими способами. Поэтому нередко вскрытие участков приводит к возникновению рецидива пожара. Подача жидкостей, обладающих хорошими хладагентными качествами (вода, пульпа, вспененные суспензии, пены) оказывается малоэффективной без информации о местонахождении очага в выработанном пространстве и его поведении при воздействии хладагента. Необходимость такой информации существенно возрастает в случае ведения горных работ вблизи очага самовозгорания, возможность которых рассматривается в последнее время [9-0].