Обґрунтування способів профілактики самозаймання вугілля в зонах геологічних порушень, що розкриті підготовчими виробками

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ВУГІЛЬНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ МАКІЇВСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ

З БЕЗПЕКИ РОБІТ У ГІРНИЧІЙ ПРОМИСЛОВОСТІ

(МАКНДІ)

УДК 622.831:622.817(043.3)

Спеціальність 21.06.02 - «Пожежна безпека»

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ОБҐРУНТУВАННЯ СПОСОБІВ ПРОФІЛАКТИКИ САМОЗАЙМАННЯ ВУГІЛЛЯ В ЗОНАХ ГЕОЛОГІЧНИХ ПОРУШЕНЬ, ЩО РОЗКРИТІ ПІДГОТОВЧИМИ ВИРОБКАМИ

Зав'ялова Олена Леонідівна

Макіївка - 2008



Дисертацією є рукопис

Робота виконана в ДВНЗ «Донецький національний технічний університет» Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Костенко Віктор Климентович, ДВНЗ «Донецький національний технічний університет» Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри природоохоронної діяльності

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Кузін Віктор Олексійович, Донецький державний університет управління професор кафедри «Менеджмент у виробничій сфері»

кандидат технічних наук, доцент Алексеєнко Сергій Олександрович, Національний гірничий університет Міністерства освіти і науки України (м. Дніпропетровськ)доцент кафедри аерології та охорони праці.

Захист відбудеться «31» жовтня 2008 р. о 1300 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 12.834.01 при Державному Макіївському науково-дослідному інституті з безпеки робіт у гірничій промисловості за адресою: 86108, м. Макіївка Донецької обл., вул. Лихачова, 60.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Державного Макіївського науково-дослідного інституту з безпеки робіт у гірничій промисловості за адресою: 86108, м. Макіївка Донецької обл., вул. Лихачова, 60.

Автореферат розісланий 16 вересня 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 12.834.01д.т.н., с.н.с. Ю.В. Кудінов



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Незважаючи на інтенсивний розвиток останнім часом методів прогнозування і технологій запобігання самозайманню вугілля та порід вугільних родовищ, залишається актуальною задача вдосконалення арсеналу засобів і способів профілактики ендогенних пожеж у гірничих виробках, зокрема осередки самонагрівання та самозаймання вугілля в останній час все частіше виявляють в місцях перетинання підготовчими виробками зон геологічних порушень пластів. Однак причини зародження теплових джерел у безкисневому середовищі не з'ясовано до кінця.

Із практики локалізації та гасіння підземних пожеж відомі випадки займання вугілля у разі фільтрації повітря крізь зруйнований гірським тиском цілик. Нерідко такі осередки горіння виникали в пластах, віднесених за результатами хімічного аналізу вугілля до числа несхильних до самозаймання. Таким чином, причина інтенсивного розігрівання вугілля криється не лише в процесі хімічної взаємодії вугілля з повітрям, але й залежить від гірничо-геологічних умов у порушеннях.

Відомо декілька поглядів на природу та механізм розвитку осередків самонагрівання: низькотемпературне окиснення; дія тіонових бактерій; сполучення геомеханічних і аерологічних факторів і ін. Аналіз показав, що на різних стадіях еволюції осередків самонагрівання вугілля можливе превалювання однієї з причин або груп факторів, однак достовірно не установлено, що саме є першопричиною, яка дає поштовх до інтенсивного зростання температури і зародження осередку самонагрівання.

У зв'язку з викладеним дослідження щодо установлення закономірностей формування осередків самонагрівання та самозаймання вугілля в місцях перетинання геологічних порушень пластів підготовчими гірничими виробками і розроблення на їх основі методів прогнозування і способів запобігання самозайманню вугілля є актуальним науково-технічним завданням.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Дисертацію виконано відповідно до тематичного плану науково-дослідних робіт ДонНТУ за темою «Удосконалювання методів і способів профілактики та гасіння підземних пожеж у важкодоступних місцях» (№ ДР 0107U008698), у якій автор брала участь як відповідальний виконавець.

Мета і завдання досліджень. Метою роботи є вдосконалення способів профілактики самозаймань вугілля на основі встановлення закономірностей формування пожежонебезпечних зон у геологічних порушеннях пластів, що розкриваються підготовчими виробками.

Для досягнення поставленої мети потрібно було вирішити такі завдання:

- виконати аналіз умов виникнення осередків самонагрівання та самозаймання вугілля в гірничих виробках, відомих засобів і способів їх профілактики;

- дослідити структурний стан вугільних пластів в місцях перетинання геологічних порушень підготовчими гірничими виробками, термодинамічні та геомеханічні процеси у цих зонах;

- розробити математичну модель процесу формування осередків самонагрівання і теоретично визначити параметри пожежонебезпечних зон у розкритому підготовчою виробкою порушеному пласті;

- розробити способи запобігання самонагріванню та самозайманню вугілля в місцях перетинання геологічних порушень пластів підготовчими гірничими виробками;

- провести експериментальні дослідження та уточнити параметри розробленої технології запобігання самонагріванню та самозайманню вугілля. самонагрівання вугілля пласт геологічний

Об'єкт дослідження - термодинамічні процеси в порушеному тектонічними силами вугільному пласті, що розкритий підготовчою гірничою виробкою.

Предмет дослідження - методи та способи запобігання самозайманню вугілля в зонах геологічних порушень вугільного пласта.

Методи дослідження. Під час виконання дисертаційної роботи використано комплексний метод досліджень, який включає аналіз і узагальнення літературних джерел з питань методів прогнозування, виявлення та профілактики ендогенних пожеж в гірничих виробках (під час вибору та обґрунтування напрямку досліджень); шахтні спостереження структурних особливостей вугільних пластів у зонах впливу підготовчих виробок; теоретичні дослідження термодинамічних процесів, які сприяють самонагріванню вугілля; методи математичного і чисельного моделювання тепломасоперенесення в пожежонебезпечних зонах; лабораторні дослідження зміни хімічної активності вугілля під впливом антипірогенів.

Ідея роботи полягає в розкритті особливостей термодинамічних процесів у тріщинуватому вугільному середовищі в розкритих підготовчими виробками зонах геологічних порушень пластів для обґрунтування та розроблення на їх основі ефективних і надійних способів профілактики самозаймання вугілля.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. Вперше встановлено умови протікання ефузивних процесів у розкритих підготовчими виробками геологічних порушеннях, які полягають у формуванні довкола макротріщин хаотичних мікротріщин з шириною розкриття, сумірною з довжиною вільного пробігу молекул газу (10-6-10-10 м), що сприяє виникненню пожежонебезпечних зон при частоті тріщин більше 103 м-1. Це дозволило вперше теоретично встановити залежність максимального розміру пожежонебезпечної зони від глибини ведення гірничих робіт, міцності порушеного гірського масиву і розмірів виробки.

2. Розроблено математичну модель тепломасоперенесення в зонах геологічних порушень, яка відрізняється тим, що в ній ураховано макрошорсткість, проникність і гідравлічний діаметр пустот порушеного вугілля. Це дозволило вперше визначити розміри осередків самонагрівання, мінімальні ширину порушення, при якій можливе самонагрівання (більше 0,5 м) і тривалість періоду формування пожежонебезпечних зон (близько 4 діб після того, як закінчиться інтенсивне виділення метану з вугілля, для пластів середньої стадії метаморфізму потужністю більше 1,5 м).

3. Розкрито механізм дії антипірогенної суміші, що складається з вугілля, чорного металу та електроліту, на вугільні поверхні, які знов утворюються під впливом гірського тиску в період експлуатації виробки, що полягає в безперервному виникненні гальванопар і виділенні під час електролізу газоподібних інгібіторів, які забезпечують стабільне зниження хімічної активності вугілля і запобігають утворенню пожежонебезпечних зон. При цьому визначено раціональне співвідношення компонентів антипірогенної суміші в розчині хлориду натрію з концентрацією 300...320г/л (%, мас.): вугілля-10...20; чорний метал - 80...90.

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій підтверджено обґрунтованістю прийнятих вхідних передумов, гіпотез і методів досліджень, які базуються на фундаментальних законах фізики і сучасних моделях самонагрівання вугілля, задовільною збіжністю теоретичних і експериментальних даних, апробацією наукових і практичних результатів у реальних умовах шахт Донбасу.

Практичне значення одержаних результатів полягає в розробленні:

- нового способу попередження самонагрівання вугілля шляхом управління ефузивними процесами - зміною складу газів у тріщинуватому середовищі;

- нового способу попередження ендогенних пожеж на основі застосування антипірогенної суміші, який дозволяє уникнути негативного впливу гірського тиску і забезпечити надійну та ефективну профілактику ендогенних пожеж за рахунок безперервного і довгочасного виділення газоподібних інгібіторів у результаті електролізу;

- методики прогнозування пожежонебезпечних зон у геологічних порушеннях, основою якої послужив механізм формування осередків самонагрівання вугілля, доповнений стадією ефузивних процесів;

- програмного забезпечення, що дозволяє оперативно проводити прогноз місця розташування, геометричних розмірів пожежонебезпечних зон і тривалості періоду їх формування залежно від режиму природної та примусової вентиляції дисперсного середовища.

Теоретичні та практичні результати роботи використано під час дослідно-промислового впровадження технології запобігання самонагріванню вугілля в зонах геологічних порушень пластів на ОП «Шахта імені О.Ф. Засядька» під час проведення 18-го західного конвеєрного штреку пласта m3. Очікуваний економічний ефект складає не менше 65 грн. на метр порушеної зони.

Особистий внесок здобувача. Внесок автора в роботах, які виконано в співавторстві, полягав у формуванні напрямків досліджень; постановці завдань і виборі шляхів їх вирішення; виконанні теоретичних досліджень; постановці і проведенні експериментів; обробці, аналізі та інтерпретації отриманих результатів. Автором самостійно сформульовано наукові положення і висновки.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи доповідалися й були схвалені на щорічних наукових симпозіумах « Неделя горняка» (Москва, 2005, 2006, 2008), Міжнародних конференціях: «Горная теплофизика» (Польща, Глівіце, 2005), «Форум гірників» (Дніпропетровськ, 2005), «Машиностроение и техносфера ХХI века» (Севастополь, 2006, 2007), «Безпека життя і діяльності людини - освіта, наука, практика» (Харків, 2006), «Bezpecnost v prumyslu (pozar-vybuch-havarie)» (Чехія, Острава, 2007), «Gornictwo zrownowazonego rozwoju» (Польща, Глівіце, 2007); науково-практичній конференції рятівників «Пожежна безпека та аварійно-рятувальна справа: стан, проблеми і перспективи» (Київ, 2005), науково-практичній конференції: «Донбас 2020: Наука і техніка - виробництву» (Донецьк, 2006).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 15 наукових праць, з них п'ять статей у спеціалізованих виданнях, що входять до переліку ВАК України, два деклараційних патенти на корисну модель, шість статей і дві тези доповідей у матеріалах наукових конференцій.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі переліку умовних скорочень, вступу, п'яти розділів і висновків, містить 145 сторінок машинописного тексту основної частини, 33 рисунка, з них 5 на окремих сторінках, 22 таблиці, з них 2 на окремих сторінках, список використаних джерел зі 115 найменувань і 3 додатка. Загальний обсяг роботи 183 сторінки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Перший розділ «Аналіз умов виникнення осередків самонагрівання в гірничих виробках, існуючих засобів і способів їх профілактики» присвячено обґрунтуванню актуальності роботи, аналізу умов виникнення осередків самонагрівання (ОС), існуючих засобів і способів прогнозування та профілактики ендогенних пожеж у виробках.

На основі аналізу умов виникнення ОС зроблено висновок про те, що найбільша кількість пожежонебезпечних ситуацій у підготовчих виробках, що перетинають зони геологічних порушень (ЗГП), відбувається в результаті формування зони непружних деформацій і розущільнення вугілля, появи аеродинамічних зв'язків між порожниною виробки і пустотами у вугіллі. Утворення аеродинамічних зв'язків сприяє проникненню повітря в пласт і окисненню вугілля.

Прецеденти самонагрівання вугілля за певних умов відбуваються досить часто і становлять значну загрозу безпеці праці гірників. Крім того, під час самонагрівання вугілля створюється велика кількість твердих, рідких і газоподібних речовин, які забруднюють навколишнє середовище, тому ефективна профілактика самонагрівання вугілля є і соціальним завданням, яке дозволяє поліпшити екологічні умови.

Аналіз робіт відомих учених О.О. Скочинського, В.Р. Кучера, А.Т. Айруні, В.Л. Веселовського, С.П. Грекова, Є.І. Глузберга, Б.А. Грядущого, А.Б. Захарова, М.П. Зборщика, В.Г. Ігішева, В.К. Костенка, В.М. Маєвської, В.М. Огієвського, В.В. Осокіна, П.С. Пашковського, М.Г. Резника, В.І. Саранчука, Г.Л. Стадникова показав, що існують різні погляди на природу та механізм розвитку ОС: низькотемпературне окиснення; дія тіонових бактерій; поєднання геомеханічних і аерологічних факторів і ін. При цьому на різних стадіях розвитку останніх можливе превалювання однієї з причин або груп факторів, однак дотепер не установлено, що є| першопричиною інтенсивного зростання температури і виникнення ОС.

Під час розгляду структурних особливостей вугільного пласта встановлено, що природні пористість і тріщинуватість є основними характеристиками викопного вугілля, що не зазнало впливу гірничих робіт, які визначають колекторні, фільтраційні та міцністні властивості, а також термодинамічні процеси, які протікають у них. Із викладеного випливає необхідність дальших досліджень щодо особливостей структурної будови вугільного пласта в місцях перетинання геологічних порушень гірничими виробками, а також вивчення термодинамічних процесів, які відбуваються в тріщинуватому вугільному пласті, що призводять до утворення пожежонебезпечних зон (ПНЗ).

Недоліком розглянутих способів запобігання самонагріванню і самозайманню вугілля є можливість фільтрації повітря крізь тріщини в гірничих породах за межами ізоляційних споруд. Крім того, під впливом гірського тиску утворюються нові тріщини і, отже, поверхні вугілля, що не зазнали обробки. Таким чином, способи запобігання самозайманню вугілля, що застосовуються, мають короткострокову дію і не забезпечують надійну профілактику ендогенних пожеж.

На підставі проведеного аналізу сформульовано мету та завдання досліджень, визначено об'єкт, предмет і методи виконання роботи, які сформульовано у вступі.

Другий розділ «Дослідження умов формування осередків самозаймання вугілля в зонах геологічних порушень, що розкриті підготовчими виробками» присвячено дослідженню структурного стану вугільного пласта в місцях перетинання геологічних порушень підготовчими гірничими виробками, а також аерологічних, геомеханічних і термодинамічних процесів, які відбуваються в ньому.

За допомогою гірничого компаса та оптичного перископа проведено спостереження за тріщинуватістю вугільних і породних відслонень на стінках виробок і свердловин. Зважаючи на недостатній обсяг власних спостережень було узагальнено також опубліковані результати досліджень інших авторів. Це дозволило доповнити відомі уявлення про характеристики тріщинуватості в ЗГП.

З точки зору самонагрівання вугілля інтерес викликають умови руху газів у порожнинах тріщин. Великий діапазон зміни ширини розкриття тріщин від практично нульового значення до декількох сантиметрів визначає характер процесів, які можуть відбуватися в їх порожнинах. Так, при малому розкритті Д=10-6…10-8 м довжина вільного пробігу молекули газу сумірна з відстанню між стінками тріщини, що може привести до різних ефузивних процесів. Такі тріщини прийнято вважати мікротріщинами. При більшому розкритті Д>10-6 м (макротріщина) ці процеси незначні. Особливий інтерес викликають випадки поєднання великих і малих тріщин, тобто систем макротріщин, оточених мережею мікротріщин. Виконані дослідження дозволили установити ряд закономірностей розподілу макро- і мікротріщин у породах, що вміщають гірничу виробку.

У незайманому гірничими роботами масиві осадних гірничих порід макротріщин практично немає. У той же час існують декілька систем мікротріщин: ендо- і екзокліважні, торцеві, осадконакопичення. У ЗГП є хаотично орієнтовані мікротріщини. Причому, порівняння розподілу частот тріщин залежно від їх типу у вигляді гістограми, робить очевидною якісну відміну тріщинуватості в ЗГП і непорушеному пласті - це велика кількість (більше 103 м-1) хаотично орієнтованих мікро- і макротріщин (рис. 1).

У процесі проведення і дальшого підтримання підготовчих гірничих виробок у їх боках відбувається розвиток існуючих мікротріщин і перехід їх у розряд макротріщин. Крім того, розвиваються системи техногенних макротріщин, орієнтованих паралельно породному контуру і в напрямку, радіальному до осі виробки. Інтегральним показником, що характеризує спільну тріщинуватість середовища, можна прийняти коефіцієнт тріщинної пустотності Ктп, що показує яку частину об'єму гірської породи, складають порожнини тріщин. За результатами власних шахтних спостережень і даних літературних джерел складено схематичне уявлення про зміну характеру Ктп у боках гірничих виробок (рис. 2.).

У ЗГП виявляється якісно нова форма тріщинуватості. Загальна картина тріщинуватості є системою макротріщин, оточеною густою мережею мікротріщин, саме ця обставина визначає надалі умови виникнення ПНЗ.

При нормальному атмосферному тиску в макротріщинах повітря в мікротріщинах знаходиться в стані вакууму і міграція газів відбувається внаслідок ефузивних процесів, тобто процесів витікання розрідженого газу з отвору, характерні розміри якого менше від довжини вільного пробігу молекул. Використання явища ефузії дозволяє обґрунтувати новий погляд на проблему зародження ОС у гірничих виробках.

Теоретично можливо передбачити наступний варіант розвитку ОС вугілля. Якщо в мікротріщину з макротріщини надходить суміш газів: кисню, азоту, метану і водяної пари, тоді внаслідок ізотермічної ефузії через отвір малого діаметра (мікротріщину) насамперед проникатимуть молекули із меншою молекулярною масою. Рухаючись в макротріщині крізь мережу мікротріщин газова суміш утрачатиме легші складові, збагачуючись важчими. У макротріщині ймовірне виникнення областей з підвищеним вмістом газу, якій має більшу молекулярну масу, в нашому випадку - кисню. А якщо врахувати, що в тріщинах міститься неокиснений вугільний пил, хімічна активність якого надзвичайно висока, то створюються умови для його інтенсивного окиснення і, як наслідок, появи численних мікроосередків самонагрівання. Підвищення температури призводить до виникнення теплової депресії і посилення притоку свіжого кисню в пласт.

Таким чином, ефузивні процеси в тріщинуватому середовищі гірського масиву можуть призвести до виникнення в макротріщинах зон з підвищеним вмістом кисню, які, у свою чергу|, сприяють появі ОС вугілля. Існуючий механізм формування ОС в ЗГП було доповнено стадією ефузивних процесів.

Повертаючись до схеми розподілу коефіцієнта тріщинної пустотності (Ктп) у боках гірничої виробки (див. рис. 2), слід звернути увагу, що поблизу контуру виробки об'єм макротріщин превалює над обсягом мікротріщин, тут збагачення киснем повітря в макротріщині незначне. Тому на деякій ділянці (Lmin) виникнення ОС малоймовірне. На межі зони впливу виробки (Lmax) макротріщини практично відсутні і газообмін утруднений, у зв'язку з цим самонагрівання вугілля також неможливе. Цими умовами обмежено область, у якій можливе виникнення осередків самонагрівання та самозаймання вугілля в місцях геологічних порушень пласта.

Практика показала, що на глибоких горизонтах (більше 1000 м) максимальний розмір зони приблизно відповідає величині зони зруйнованих під дією гірського тиску порід Lmaxrp- rв,, яку можна обчислити з рівняння:

(1)

де: rp - радіус зони зруйнованих порід, м; rв - радіус виробки, м; Н - глибина закладення виробки, м; R - середньозважена міцність бічних порід, Мпа; г- питома вага осадкових гірських порід, Мн/м3; кс- коефіцієнт структурного ослаблення порід в ЗГП.

Мінімальний розмір з достатньою точністю можна взяти таким, що дорівнює Lmin=0,5 м, виходячи з того, що на меншому видаленні від стінки виробки ОС не було виявлено.

Третій розділ «Математичне моделювання процесів формування осередків самонагрівання в зонах геологічних порушень вугільного пласта» містить результати математичного моделювання і теоретичного обґрунтування параметрів пожежонебезпечних зон у перетнутому підготовчими виробками порушеному пласті.

Для дослідження формування ОС в ЗГП складено математичну модель тепломасоперенесення в межах зруйнованого об'єму вугільного пласта і визначено функцію потужності рівномірно розподіленого джерела тепловиділення в ЗГП.

Схему виробки, яка перетинає ЗГП, наведено на рис. 3.

Розглядається область середовища з поздовжньою (по осі виробки) координатою 0z, м, відлічуваною у напрямку вентиляційного струменя від першого, за цим напрямком, поперечного перерізу виробки, що перетинає вугільний пласт. Потужність пласта, m, м, визначається за напрямком 0y, перпендикулярним площині 0r. Розмір зони непружних деформацій в місці перетинання виробкою ЗГП r, м, відлічується углиб пласта.

Як початкову розглянуто наступну систему рівнянь:

рівняння фільтрації повітря в ЗГП

; (2)

рівняння руху повітря у виробці

; (3)

рівняння конвективно-дифузійного перенесення теплоти в ЗГП

; (4)

рівняння збереження маси (нерозривності) повітря в ЗГП

, (5)

де с - густина повітря, кг/м3; П- середня за об'ємом пористість ЗГП, м3/м3; - вектор швидкості фільтрації , м/с; ф - час, с; - питома теплова тяга в ЗГП, Па/м; р -газовий тиск в ЗГП, Па; - середній по перерізу виробки тиск повітря, Па; м - динамічна в'язкість повітря ; - коефіцієнт проникності ЗГП, м2; l - коефіцієнт макрошорсткості ЗГП, м; - питома теплова тяга у виробці, Па/м; - коефіцієнт витоків повітря з виробки в ЗГП; S - площа перерізу виробки, м2; - витрата повітря у виробці, м3/с; - коефіцієнт аеродинамічного опору виробки; Щ - периметр перерізу виробки, м; T - температура повітряних потоків, К; - щільність твердого середовища в ЗГП, кг/м3; - теплоємність твердого середовища в ЗГП і повітрі, Дж/(кг?К); - відносна пористість ЗГП; - оператор градієнта; - оператор Лапласа; r - радіальна координата від осі 0z, м; л - теплопровідність газового середовища, Вт/(м?К); ш - функція теплових джерел, Вт/м3.

Під час визначення фізичних величин, що входять до рівняння (2-4), використовувалися наступні дані. Гідравлічний діаметр пустот d, м, які утворюються в результаті деформації та руйнування осадового породного масиву змінюється в межах d=10-10...10-1 м. При температурі масиву Т0=30....40оС і в інтервалі пожежонебезпечних швидкостей його потоків н*=1,6·10-4…0,16·10-4 має місце ламінарний режим руху повітря. Коефіцієнт проникності обвалених гірських порід не перевищує 10-7 м2, а в тріщинуватому середовищі осадового гірського масиву, в зоні впливу гірничих робіт досягає 10-5 м2. Коефіцієнт макрошорсткості дорівнює 7·10-3 м.

Система рівнянь (2-5) доповнювалася наступними крайовими умовами, початковими для тиску, швидкості та температури:

; ; , (6)

де р0 - атмосферний тиск на глибині залягання пласта, Па;

- складові вектора швидкості в напрямах z і r відповідно, м/с.

Тиск в початковому перерізі виробки беремо:

. (7)

На відслоненій поверхні пласта тиск в ЗГП прирівнювався до тиску в прилеглій дільниці виробки, а на решті меж градієнт тиску по нормалі до поверхонь брався таким, що дорівнює нулю, а саме:

; , (8)

де Z і R - подовжній і поперечний розміри даної дільниці пласта із ЗГП, м.

Температура у виробці і на відслоненій поверхні пласта бралася постійною протягом усього періоду досліджень:

, (9)



а на решті меж градієнти температури, і складові швидкості - нульові:

, (10)

. (11)

Система рівнянь (2-5) з крайовими умовами (6-11) використовувалася при подальших дослідженнях процесів тепломасоперенесення в ЗГП.

Далі визначалася функція густини джерел тепловиділення. На відміну від відомих методів вирішення задач самозаймання двофазних дисперсних систем, які зводяться до вирішення диференціального рівняння теплопередачі твердого тіла (із заданою потужністю виділення теплової енергії, відомими геометричними розмірами, формою та місцем розташування теплових джерел, що класифікуються як раптово виниклий осередок пожежі), - у наших дослідженнях теплове джерело приймалося рівномірно розподіленим по всьому об'єму ЗГП і характеризувалося потужністю, яка змінюється в часі.

Припускаємо, що тепловиділення відбувається в окремих точках ЗГП - активних центрах. Під активними центрами ми маємо на увазі, у цьому випадку, місця згущення (концентрації) молекул кисню в макротріщинах унаслідок ефузивного розділення газових сумішей в порожнинах мікротріщин.

, (12)

де - потужність тепловиділення в ході обмінного процесу для окремого активного центру, Вт; N - кількість активних центрів у об'ємі V (у м3) ОС, X - частка об'єму матеріалу, що бере участь в обмінному процесі.

Динаміка хімічного тепломасообміну в наших дослідженнях описується системою диференціальних рівнянь:

(13)

де б, в - константи, визначувані експериментально, 1/с; F - функція загибелі центрів, значення якої дорівнюють частці активних центрів, які припинили існування в межах ЗГП; г - коефіцієнт пропорційності (експериментальний), 1/с; - експериментальний коефіцієнт пропорційності, 1/с.

Беремо відомими значення функції кількості активних центрів у початковий момент часу і те, що ця функція обов'язково має точку глобального максимуму (максимального з можливої кількості активних центрів) у момент , коли .

У результаті вирішення системи рівнянь (13) з прийнятими крайовими умовами було отримано аналітичні залежності, за якими для розрахунку динаміки параметрів процесу в оболонці «Delphi» складено додаток| «Windows» - «Pmikro.dpr».

Результати моделювання динаміки областей з підвищеним вмістом кисню (активних центрів) і об'єму реагуючого середовища привели до наступних висновків: кількість активних центрів збільшується з часом, досягаючи через чотири доби свого максимуму; об'єм реагуючого середовища зростає, прагнучи до граничного значення, причому найбільш інтенсивне зростання відбувається протягом перших чотирьох діб.

Таким чином, мінімальна тривалість періоду формування ОС вугілля для умов Донбасу складає 4 доби після того, як закінчиться інтенсивне виділення метану з пласта. До цього строку необхідно провести роботи щодо запобігання самонагріванню і дальшому| самозайманню вугілля.

Під час подальших досліджень процесів тепломасоперенесення в ЗГП використовувалися чисельні методи з ітераціями за часом. При цьому завдання зображалося в безрозмірних змінних і вводилася функція струму :

. (14)

На кожному ітераційному кроці швидкість фільтрації на відслоненій поверхні пласта пов'язувалася з тиском у виробці відповідно до умови

, (15)

де - характеристика області фільтрації.

Далі, на кожному тимчасовому кроці, з урахуванням отриманих швидкостей фільтрації, проводився розрахунок температурного поля в ЗГП (рис.4), а за ним обчислювалася депресія теплових джерел тяги.

Алгоритм реалізовано у вигляді додатка Windows в оболонці Delphi-5 для ПЕОМ. Програмне забезпечення дозволяє оперативно проводити прогноз місця розташування і геометричних розмірів пожежонебезпечних ОС у обсязі об'єкта досліджень з температурою, близькою до температури займання середовища, залежно від режиму природної та примусової вентиляції дисперсного середовища і з урахуванням її контакту з атмосферою гірничої виробки через макротріщини пласта. Головним фактором, що впливає на розміри та розташування ОС, є характер розподілу проникності ЗГП за об'ємом пласта.

З метою визначення динаміки площі області ЗГП, небезпечної за самозайманням, залежно від ширини порушення а, м - проведено ряд чисельних експериментів для умов 18-го західного конвеєрного штреку пласта m3 ОП «Шахта ім. О.Ф. Засядька».

За результатами серії з 24 варіантів розрахунків отримано логарифмічну залежність площі від ширини ЗГП (рис. 5):

, (16)

коефіцієнт детермінації 0,8929.

Результати теоретичних досліджень було використано під час розроблення методики прогнозування пожежонебезпечних зон в розкритих геологічних порушеннях пластів.

У четвертому розділі «Вибір і обґрунтування способів запобігання самозайманню вугілля в гірничих виробках» запропоновано нові способи запобігання самонагріванню вугілля в місцях перетинання геологічних порушень пластів підготовчими гірничими виробками.

Виходячи з результатів досліджень, які виявили ініціювальний вплив геомеханічних і термодинамічних (зокрема ефузивних) процесів, що призводять до самонагрівання вугілля, було розроблено класифікацію способів профілактики самозаймання вугілля в перетнутих підготовчими виробками зонах геологічних порушень. З її допомогою обґрунтовано одне з ефективних технічних рішень профілактики самонагрівання вугілля, що полягає в управлінні ефузивними процесами. Для цього бурять шпур у порушеній дільниці вугільного пласта і діставши, таким чином, доступ до області ефузивного розділення газів, поміщають в нього мембранний газорозділюючий пристрій. Азот, що подається з нього під тиском, заповнює простір між частками зруйнованого вугілля, що не дозволяє сформуватися областям з підвищеною концентрацією кисню і, як наслідок цього, появи ОС вугілля.

Розроблено також новий спосіб попередження ендогенних пожеж на основі застосування антипірогенів. Як антипіроген запропоновано суміш порошків вугілля і чорного металу в розчині хлориду натрію. Раціональне співвідношення компонентів суміші в розчині хлориду натрію з концентрацією 300...320 г/л (%, мас.): вугілля - 10...20; чорний метал - 80...90. Компоненти суміші є гальванічною парою, у результаті її роботи йде інтенсивний процес електролізу без подавання електроенергії від зовнішнього джерела. Продукти електролізу знижують хімічну активність вугілля, результати лабораторних експериментів наведено на рис.6.

Стабільне зниження майже удвічі рівня хімічної активності вугілля під час використання тієї ж самої антипірогенної суміші відбувається внаслідок утворення нових гальванопар, що веде до продовження процесу електролізу, утворення активного хлору, що дезактивує вугільну поверхню.

Виходячи з результатів експерименту, запропоновано новий спосіб і розроблено технологію профілактики ендогенних пожеж в місцях геологічних порушень пластів (рис.7).

У результаті процесу електролізу хлориду натрію утворюється хлор, який, взаємодіючи з вугільною поверхнею, зв'язує активні радикали і, таким чином, дезактивує вугілля. Під дією гірського тиску відбуваються деформації шпуру 3, його початковий контур 6 істотно зменшується. Радіус шпуру з початкового розміру Rн зменшується до Rк. Довкола шпуру 3 виникають тріщини 7, при цьому появляються нові поверхні вугілля, схильного до самонагрівання. Однак за рахунок деформацій стінок свердловини відбувається зрушення частинок антипірогенної суміші, між вугіллям і металом з'являються нові гальванопари, виділяється хлор, який дезактивує знов утворені вугільні поверхні. Таким чином, процес триває безперервно, що дозволяє уникнути негативного впливу гірського тиску і забезпечити надійну профілактику ендогенних пожеж.

У п'ятому розділі «Апробація і впровадження наукових розроблень і практичних рекомендацій щодо запобігання самонагріванню вугілля в зонах геологічних порушень, що розкриті підготовчими гірничими виробками» обґрунтовано технологічні параметри способів запобігання самонагріванню вугілля в ЗГП, а також представлено результати впровадження наукових розроблень і практичних рекомендацій щодо профілактики ендогенних пожеж.

Теоретичні положення і практичні результати роботи використано під час складання рекомендацій щодо запобігання самонагріванню вугілля в ЗГП пластів, розкритих підготовчими виробками ОП «Шахта ім. О.Ф.Засядька». Проводиться дослідно-промислове впровадження запропонованої технології під час проведення 18 західного конвеєрного штреку пласта m3. Очікуваний економічний ефект від упровадження запропонованої технології складає не менше 65 грн. на метр порушення.

Теоретичні положення і практичні результати роботи використовуються в ДонНТУ в навчальному процесі при підготовці фахівців-гірників під час читання курсів «Рудникові пожежі» та «Техногенна безпека».



ВИСНОВКИ

Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, у якій дано теоретичне обґрунтування і практичне рішення актуального науково-технічного завдання, що полягає в зниженні ендогенної пожежонебезпеки підготовчих гірничих виробок, що розкривають геологічні порушення, на основі встановлення закономірностей структурної будови порушеного пласта, що примикає до виробки, розкриття термодинамічних процесів, які відбуваються в ньому, і застосування розроблених способів запобігання самонагріванню вугілля. Виконані дослідження дозволили розширити уявлення про процес окиснення вугілля в порушених дільницях вугільних пластів, що розкриті гірничими виробками, і виявити ряд нових факторів, які сприяють формуванню осередків самонагрівання.

Основні наукові і практичні результати роботи полягають у такому:

1. Експериментально встановлено, що структурна будова вугільного пласта в місцях перетинання геологічних порушень підготовчими виробками характеризується поєднанням в зоні впливу виробки макротріщин і мережі мікротріщин з частотою більше 103 м-1. Ширина розкриття останніх сумірна з довжиною вільного пробігу молекул газу (10-6-10-10м), що визначає протікання ефузивних процесів в порожнинах тріщин, які супроводжуються створенням в макротріщинах областей з підвищеним вмістом кисню, і сприяє створенню пожежонебезпечних зон.

2. Установлено межі областей імовірного виникнення осередків самонагрівання вугілля. На глибоких горизонтах (більше 1000 м) максимальний розмір зони приблизно відповідає величині зони руйнування під дією гірського тиску порід (Lmax), мінімальний розмір дорівнює Lmin=0,5 м. Це дозволило обґрунтувати параметри способів профілактики ендогенних пожеж.

3. Механізм формування осередків самонагрівання вугілля в ЗГП отримав дальший розвиток і був доповнений стадією ефузивних процесів, що послужило основою для розроблення методики прогнозування пожежонебезпечних зон.

4. Складено математичну модель тепломасоперенесення в межах зруйнованого об'єму вугільного пласта, який відрізняється тим, що теплове джерело взято рівномірно розподіленим по всьому об'єму порушеної зони з потужністю, що змінюється в часі, і теоретично визначено функцію потужності рівномірно розподіленого джерела тепловиділення в ЗГП. При цьому враховано макрошорсткість, проникність і гідравлічний діаметр порожнин порушеного вугілля.

5. Розроблено програмне забезпечення, яке дозволяє оперативно проводити прогноз місця розташування та геометричних розмірів ПНЗ і тривалість періоду їх формування (близько 4 діб після того, як закінчиться інтенсивне виділення метану з вугілля, для пластів середньої стадії метаморфізму потужністю більше 1,5 м).

6. Встановлено логарифмічну залежність площі осередку самонагрівання від розмірів зони геологічного порушення. Це дозволило визначити критичну ширину області (більше 0,5 м), у якій можлива поява осередків, і проводити оперативний поточний прогноз пожежонебезпеки гірничої виробки.

7. Запропоновано класифікацію способів профілактики самозаймання вугілля в зонах геологічних порушень, що перетнуті підготовчими виробками, яка дозволила обґрунтувати новий спосіб попередження самонагрівання вугілля шляхом управління ефузивними процесами - зміною складу газів в тріщинуватому середовищі.

8. Розроблено новий спосіб попередження ендогенних пожеж на основі застосування антипірогенної суміші, який дозволяє уникнути негативного впливу гірського тиску і забезпечити надійну та ефективну профілактику ендогенних пожеж за рахунок безперервного і довгочасного виділення газоподібних інгібіторів унаслідок електролізу.

9. Теоретичні положення і практичні результати роботи використано під час складання рекомендацій і дослідно-промислового впровадження технології запобігання самонагріванню вугілля в ЗГП пластів, при проведенні 18-го західного конвеєрного штреку пласта m3 ОП «Шахта імені О.Ф. Засядька», очікуваний економічний ефект складає не менше 65 грн. на метр порушеної зони.

10. Результати дисертаційної роботи також використовуються в навчальному процесі ДонНТУ під час читання курсів «Рудникові пожежі», «Техногенна безпека» для студентів факультету геотехнологій і управління виробництвом.



СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Завьялова Е. Л. Технология предотвращения самонагревания угля в зонах геологических нарушений пластов / Е. Л. Завьялова // Науковий вісник УкрНДІПБ. - 2007. - №2(16).- С. 28-34.

2. Завьялова Е. Л. Роль горно-геологических факторов в формировании очагов самонагревания измельченного угля / Е. Л. Завьялова // Горный информационно-аналитический бюл. Тематическое приложение «Безопасность». - М.: Изд-во МГГУ, 2006. - С. 234-240.

3. Костенко В. К. Классификация способов подавления самонагревания угля в пересекаемых подготовительными выработками зонах геологических нарушений пластов / В.К.Костенко, Е. Л. Завьялова // Науковий вісник УкрНДІПБ. - 2006. - №2(14). - С. 34 - 39.

4. Костенко В.К. Параметры областей повышенных температур угля во вскрытых выработками зонах геологических нарушений / В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова, В.В. Чистюхин // Изв. Донецкого горного ин-та. - 2006. - №1.- С. 191 - 200.

5. Костенко В.К. Особенности динамики газовых смесей в трещиноватом горном массиве/ В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова// Горный информационно-аналитический бюл. Тематическое приложение «Аэрология». - М.: Изд-во МГГУ, 2005. - С. 134 - 143.

6. Костенко В.К. Способ профилактики самонагревания угля с помощью газоразделительных устройств / В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова// Машиностроение и техносфера ХХI века: ХIV Междунар. науч.-техн. конф., 17-22 сент. 2007г.: сб. трудов. Т.2.- Донецк, 2007. -- С.172 - 176.

7. Костенко В.К. Механизм самонагревания угля во вскрытых горными выработками геологических нарушениях пластов / В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова// Bezpecnost v prumyslu (pozar-vybuch-havarie): 6. mezinarodni konference akciove spolecnosti, VVUU, 12-13.04.2007: sbornik prednasek. - Ostrava, 2007. -S. 62 - 67.

8. Деклараційний пат. на корисну модель № 16674 Україна, МПК Е21F 5/00.Спосіб попередження самонагрівання вугілля у підземних гірничих виробках/ В.К.Костенко, О.Л.Зав'ялова; заявник і власник ДонНТУ. - №200602370; заявл.03.03.2006; опубл. 15.08.2006, Бюл. №8.

9. Пат. на корисну модель №22530 Україна, МПК Е21F 5/00. Спосіб попередження самонагрівання вугілля у пласті/ В.К.Костенко, О.Л.Зав'ялова, О.Г.Зав'ялова; заявник і власник ДонНТУ. - №200612446; заявл. 27.11.2006; опубл. 25.04. 2007, Бюл. №5.

10. Костенко В.К. Особенности динамики газов в разрушенных горных породах/ В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова // 10-я сессия Междунар. бюро по горной теплофизике, 14-18 февр. 2005г.: сб. докладов. - Гливице, 2005 - С. 43-50.

11. Костенко В.К. Особенности самонагревания угля вблизи контура горной выработки в зонах геологических нарушений/ В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова// Форум гірників - 2000: матеріали міжнарод. конф., 12-14 жовт. 2005 р. Т.3.-Дніпропетровськ, 2005. - С. 40 - 47.

12. Костенко В.К. Механизм формирования очага самонагревания угля во вскрытом подготовительной горной выработкой геологическом нарушении / В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова // Пожежна безпека та аварійно - рятувальна справа: стан, проблеми і перспективи: матеріали VII наук.-практ. конф. рятувальн., 30 лист.-1 груд. 2005 р. - К.: УкрНДІПБ МНС України, 2005. - С. 318 - 319.

13. Костенко В.К. Механизм самонагревания угля в зонах геологических нарушений / В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова// Безпека життя і діяльності людини - освіта, наука, практика: матеріали V наук.-практ. конф.- Харьків: ХНАДУ, 2006. - С.128.

14. Костенко В.К. Совершенствование способов профилактики самонагревания угля в зонах геологических нарушений пластов/ В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова//Донбас - 2020: Наука і техніка - виробництву: матеріали III наук.-практ. конф., 30-31 трав. 2006 р. - Донецьк: ДонНТУ, 2006.- С. 62 - 67.

15. Костенко В.К. Повышение надежности профилактики самонагревания угля в зонах геологических нарушений/ В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова// Gуrnictwo zrуwnowaџonego rozwojuґ 2007: konferencja naukowa, 28 list. 2007. Т.2. - Гливице, 2007- С. 57 - 65

Особистий внесок автора у роботах, опублікованих у співавторстві, полягає в такому:

[3, 5, 7, 10, 11, 12-14] - постановка ідеї досліджень, збір, аналіз, узагальнення вихідних даних;

[8, 9] - експериментальні дослідження, узагальнення й аналіз результатів;

[4] - розроблення математичної моделі, проведення теоретичних досліджень;

[6, 15] - обґрунтування параметрів технології щодо запобігання самонагріванню вугілля в ЗГП.



АНОТАЦІЯ

Зав'ялова О.Л. Обґрунтування способів профілактики самозаймання вугілля в зонах геологічних порушень, що розкриті підготовчими виробками. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня| кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.02 - «Пожежна безпека». Державний Макіївський науково-дослід-ний інститут з безпеки робіт у гірничій промисловості. Макіївка, 2008 р. У дисертації вперше дано теоретичне обґрунтування і практичне рішення актуальної науково-технічної задачі, що полягає в зниженні ендогенної пожежонебезпеки підготовчих гірничих виробок, які розкривають геологічні порушення, на основі встановлення закономірностей структурної будови порушеного пласта, що примикає до виробки, розкриття термодинамічних процесів, які відбуваються в ньому, і застосування розроблених способів запобігання самонагріванню вугілля. Виконані дослідження дозволили розширити уявлення про процес окиснення вугілля в розкритих гірничими виробками порушених дільницях вугільних пластів і виявити ряд нових факторів, які сприяють формуванню осередків самонагрівання. У результаті виконаних теоретичних і експериментальних досліджень отримав дальший розвиток механізм формування осередків самонагрівання вугілля в зонах геологічних порушень, доповнений стадією ефузивних процесів, що послужило основою для розроблення методики прогнозування пожежонебезпечних зон; програмного забезпечення, яке дозволяє оперативно проводити прогноз місця розташування, геометричних розмірів пожежонебезпечних зон і тривалість їх формування; нових способів профілактики ендогенних пожеж.

Ключові слова: зона геологічного порушення, осередки самозаймання і самонагрівання вугілля, пожежонебезпечна зона, структурна будова порушеного пласта, ефузивні процеси, способи профілактики ендогенних пожеж, антипіроген.

АННОТАЦИЯ

Завьялова Е.Л. Обоснование способов профилактики самовозгорания угля в зонах геологических нарушений, вскрытых подготовительными выработками. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 21.06.02 - «Пожарная безопасность». Государственный Макеевский научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности. Макеевка, 2008 г.

В диссертации впервые дано теоретическое обоснование и практическое решение актуальной научно-технической задачи, заключающейся в снижении эндогенной пожароопасности подготовительных горных выработок, вскрывающих геологические нарушения, на основе установления закономерностей структурного строения примыкающего к выработке нарушенного пласта, раскрытия происходящих в нем термодинамических процессов и применения разработанных способов предотвращения самонагревания угля. Выполненные исследования позволили расширить представления о процессе окисления угля во вскрытых горными выработками нарушенных участках угольных пластов и выявить ряд новых факторов, которые способствуют формированию очагов самонагревания.

Экспериментально установлено, что структурное строение угольного пласта в местах пересечения геологических нарушений подготовительными выработками характеризуется сочетанием в зоне влияния выработки макротрещин и сети микротрещин с частотой более 103 м-1. Ширина раскрытия последних соизмерима с длиной свободного пробега молекул газа (10-6-10-10м), что определяет протекание эффузивных процессов в полостях трещин, сопровождающихся образованием в макротрещинах областей с повышенным содержанием кислорода, и способствует образованию пожароопасных зон. Механизм формирования очагов самонагревания угля в зонах геологических нарушений получил дальнейшее развитие и был дополнен стадией эффузивных процессов.

Установлены границы областей вероятного возникновения очагов самонагревания угля. На глубоких горизонтах (более 1000 м) максимальный размер зоны примерно соответствует величине зоны разрушения под действием горного давления пород (Lmax), минимальный размер равен Lmin=0,5 м, что позволило обосновать параметры способов профилактики эндогенных пожаров.

Предложена математическая модель тепломассопереноса в пределах разрушенного объема угольного пласта, отличающаяся тем, что тепловой источник считается равномерно распределённым по всему объёму нарушенной зоны с изменяющейся во времени мощностью, и теоретически определена функция мощности равномерно распределённого источника тепловыделения в зоне геологического нарушения. При этом учтены макрошероховатость, проницаемость и гидравлический диаметр пустот нарушенного угля. С учетом полученных зависимостей разработано программное обеспечение, которое позволяет оперативно производить прогноз места расположения и геометрических размеров пожароопасных зон и длительность периода их формирования в зависимости от режима естественной и принудительной вентиляции дисперсной среды и с учётом её контакта с атмосферой горной выработки.

Установлена логарифмическая зависимость площади очага самонагревания от размеров зоны геологического нарушения, позволяющая определить критическую ширину области, в которой возможно появление очагов, что дало возможность производить оперативный текущий прогноз пожароопасности горной выработки.

Предложена классификация способов профилактики самовозгорания угля в пересеченных подготовительными выработками зонах геологических нарушений, позволившая обосновать новый способ профилактики самонагревания угля путем управления эффузивными процессами - изменением состава газов в трещиноватой среде.

Разработана технология предупреждения эндогенных пожаров на основе применения антипирогенной смеси, позволяющая избежать негативного влияния горного давления и обеспечить надежную профилактику эндогенных пожаров за счет непрерывного и долговременного выделения газообразных ингибиторов в результате электролиза.

Теоретические положения и практические результаты работы использованы при составлении рекомендаций и опытно-промышленном внедрении технологии предотвращения самонагревания угля в зонах геологических нарушений пластов, при проведении 18-го западного конвейерного штрека пласта m3 АП «Шахта имени А.Ф.Засядько», ожидаемый экономический эффект составляет не менее 65 грн. на метр нарушенной зоны. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе ДонНТУ при чтении курсов «Рудничные пожары», «Техногенная безопасность» для студентов факультета геотехнологий и управления производством.

Ключевые слова: зона геологического нарушения, очаги самовозгорания и самонагревания угля, пожароопасная зона, структурное строение нарушенного пласта, эффузивные процессы, способы профилактики эндогенных пожаров; антипироген.



ABSTRACT

Zav'yalova О.L. Justification of preventing coal spontaneous combustion in faulted areas opened with development headings. - Manuscript.

Thesis for a Candidate of Sciences (Engineering) degree in speciality 21.06.02 - „Fire safety”. State Makeyevka Safety in Mines Research Institute (MakNII). Makeyevka, 2008.

The thesis suggests original theoretical justification and practical solution to an urgent scientific and technological problem, which is spontaneous fires in development headings driven to open faulted areas. This approach involves structural regularities of the faulted seam around the heading, thermodynamic processes in the seam and prevention of coal self-heating with purpose-designed technologies. Research into the problem enables to widen understanding of coal oxidation in faulted coal seams opened with development headings and identify some new factors contributing to the formation of self-heating.

Theoretical research and experiments help investigate the mechanism of self-heating in geological faults. It has been added with effusive processes and used as a basis to develop: - methods to predict fire-hazardous zones; - software programs to make a prompt prediction of fire site geometry or the period of formation depending on the parameters of natural or forced ventilation; - new methods to prevent the formation of fire hazardous areas.

Key words: faulted area, spontaneous combustion and coal self-heating sites, fire hazardous zone, faulted seam structure, coal fracturing, effusive process, prevention of self-combustion fires, antipyrogenes.

Размещено на Allbest.ru

...