Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ПАЛИВА ТА ЕНЕРГЕТИКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ МАКІЇВСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ

З БЕЗПЕКИ РОБІТ У ГІРНИЧОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ (МакНДІ)

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

ГЕОМЕХАНІЧНІ І АЕРОЛОГІЧНі ОСНОВИ ЗАПОБІГАННЯ ПОЖЕЖ ВІД САМОЗАЙМАННЯ ВУГІЛЛЯ В ШАХТАХ

Спеціальність 21.06.02 - "Пожежна безпека"

Костенко Віктор Климентійович

Макіївка 2004

Дисертація є рукописом

Робота виконана в Донецькому національному технічному університеті (ДонНТУ) Міністерства освіти і науки України і Інституті гірничорятувальної справи і пожежної безпеки (НДІГС "Респіратор”) Міністерства палива та енергетики України.

Науковий консультант: доктор технічних наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України, Пашковський Петро Семенович, перший заступник директора з наукової роботи Науково-дослідного інституту гірничорятувальної справи і пожежної безпеки (НДІГС "Респіратор”) Міністерства палива та енергетики України.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Кузін Віктор Олексійович, Донецький державний університет управління, професор кафедри "Менеджмент у виробничої сфері" (м. Донецьк);

- доктор технічних наук, професор Ярембаш Ігор Федорович, Донецький національний технічний університет, професор кафедри "Розробка родовищ корисних копалин" (м. Донецьк);

- доктор технічних наук, професор софійський Костянтин Костянтинович, Інститут геотехнічної механіки НАН, завідувач відділу "Проблеми технології підземної розробки вугільних родовищ" (м. Дніпропетровськ)

Ведуча організація: Український науково-дослідний інститут пожежної безпеки (УкрНДІПБ) Міністерства надзвичайних ситуацій, Науково-дослідний центр пожежегасіння та рятівних робіт, м. Київ

Захист відбудеться "24" грудня 2004. р о 13-00 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д12.834.01 при Державному макіївському науково-дослідному інституті з безпеки робіт у гірничій промисловості (МакНДІ), 86008 м. Макіївка Донецької обл., вул. Ліхачова, 60.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці МакНДІ за адресою 86008 м. Макіївка Донецької обл., вул. Ліхачова, 60.

Автореферат розісланий "23" листопада 2004 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д12.834.01, к. т. н. В.Р. Алабь'ев

Загальна характеристика роботи

Актуальність проблеми. Протягом останніх п'ятнадцяти років у шахтах України щорічно реєстрували від 6 до 36 ендогенних пожеж. Активним способом було загашено 36%, ізольовано - 59%, комбінованим способом ліквідовано 5% пожеж. Вони стабільно залишаються на другому місці по кількості, після екзогенних пожеж і на першому за розміром завданих збитків. Вони досягали від 12 до 40% від втрат, завданих аваріями у вугільній промисловості (наприклад, у 1999 році склали близько 21,4% (8 млн. гривень)). Окрім прямих збитків, пов'язаних з втратою техніки, гірничих виробок та підготовлених до виїмки запасів вугілля, у виїмкових полях, що інтенсивно відпрацьовують, особливо великі збитки пов'язані з простоями лав чи несвоєчасною підготовкою фронту очисних робіт. За останні роки ендогенними пожежами були виведені з експлуатації або ускладнена підготовка найпродуктивніших в Україні виїмкових полів на шахтах: "Привольнянська", ім. О.Ф. Засядька, ім. Г.Г. Капустіна, "Самсонівська-Західна" та ін.

Ендогенні пожежі виникають через самонагрівання вугілля у важкодоступних місцях, таких як вироблений простір, у цілинах, за кріпленням підготовчих виробок. Придушення осередків горіння в таких умовах утруднено, чим обумовлена найвища тривалість ліквідації цього виду підземних аварій. Позначилася тенденція до збільшення тривалості і трудомісткості їхнього гасіння. У цій ситуації запобігання чи обмеження до безпечних параметрів самонагрівання вугілля - найперспективніший шлях боротьби з ендогенними пожежами.

Незадовільну ефективність профілактичних заходів можна пояснити недостатньою вивченістю процесів формування порожнин, що утворюються у виробленому просторі та параметрів газообміну в них. Не досліджені умови виникнення вогнищ самонагрівання вугілля в зонах непружних деформацій, що примикають до підготовчих гірничих виробок, які перетинають геологічні порушення.

У цьому зв'язку розкриття умов виникнення і розвитку осередків самонагрівання вугілля, розробка засобів і способів їхнього попередження і придушення у важкодоступних місцях вугленосної товщі, що розроблюється, є актуальною науково-технічною проблемою, вирішення якої дозволить забезпечити ефективне і безпечне ведення гірничих робіт.

Зв'язок дисертаційної роботи з науковими програмами, планами і темами НДР. Дисертація базується на результатах науково-дослідних робіт, виконаних згідно з Комплексною програмою НДДКР по підвищенню рівня протипожежного захисту шахт України за тематичними планами НДІ гірничорятувальної справи і пожежної безпеки та ДонНТУ (номери держреестрації 0194U037006, 0196U002682, 0196U002679 0102U002568, 0102U002569, 0102U002570 та ін.) на замовлення Мінпаленерго (Мінвуглепрому) України, Міносвіти України, Держнаглядохоронпраці України, а також за Програмою міжнародного співробітництва ІГС ім.О. О. Скочинського (номер держреестрації 01200202077) на замовлення Мінпромполітики РФ. Основний зміст роботи відбито у звітах про НДР, що виконувалися автором як керівником чи відповідальним виконавцем за період 1986-2003 р.

Метою роботи є розкриття геомеханічних і аерологічних особливостей процесу самонагрівання вугілля в підземних гірничих виробках і створення на цій основі високоефективних способів запобігання ендогенних пожеж у шахтах.

Для досягнення поставленої мети в дисертації поставлені наступні основні задачі:

1. Виконати аналіз передумов виникнення ендогенних пожеж в вугільних шахтах;

2. Дослідити геомеханічні процеси формування пожежонебезпечних зон при веденні гірничих робіт;

3. Вивчити вплив напружено-деформованого стану порід покрівлі пласту на виникнення пожеженебезпечних зон;

4. Дослідити параметри руху повітря в вироблених просторах ї формування джерел самонагрівання вугілля;

5. Обґрунтувати вибір способів попередження самозаймання вугілля у гірничих виробках;

6. Провести апробацію наукових розробок та практичних рекомендації по попередженню ендогенних пожеж в вугільних шахтах.

Об'єкт дослідження - умови пожежонебезпечного відпрацьовування схильних до самозаймання вугільних пластів положистого і похилого падіння.

Предмет дослідження - вплив геомеханічних та аерологічних умов на теплові процеси у вугленосному масиві, що деформується під впливом гірничих робіт, технологія попередження самонагрівання і самозаймання вугілля в підземних гірничих виробках.

Методи досліджень. Комплексний підхід до виконання роботи передбачав використання наступних видів досліджень: теоретичних, заснованих на системному аналізі умов зародження осередків самозаймання у виробках; теорії пружності при математичному моделюванні перерозподілу напружено-деформованого стану порід покрівлі пласту що відпрацьовують; класичної термогазодинаміки, математичної статистики, теорії подоби при вивченні тепломасопереносу у вугільних скупченнях; експериментальних, що включали шахтні інструментальні і візуальні спостереження за зрушеннями і деформаціями вугленосної товщі порід; фізичного моделювання за допомогою еквівалентних матеріалів геомеханичних процесів в околицях очисної виробки і математичного моделювання розподілу повітря у виробленому просторі і фільтрації його в зруйнованих гірничих породах.

Ідея роботи - полягає в обліку спільного впливу геомеханічних і аерологічних процесів на формування пожежонебезпечних зон у виїмковому полі, що дозволяє розробити науково обґрунтовані способи придушення процесу самозаймання вугілля при відпрацьовуванні вугільних пластів.

Наукова новизна одержаних результатів:

Розкрито фізичну сутність впливу літологічної будівлі покрівлі розроблюваного пласту вугілля на циклічність геомеханічних і аерологічних процесів у виробленому просторі, що полягає в збільшенні розмірів повітропроникних порожнеч і зменшенні частоти осад покрівлі зі збільшенням відносини жорсткості порід покрівлі до масового навантаження. Отримано експериментально-аналітичну залежність кроку осідання покрівлі пласта від потужності, модуля пружності і коефіцієнта поперечної деформації породних шарів, які її складають, що дозволяє обґрунтувати зміну аеродинамічних параметрів вироблених просторів при нестабільних гірничо-геологічних умовах у межах виїмкового полю.

Уточнено механізм формування напруг у зоні плавних прогинів підроблених шаруватих порід, що полягає в представленні гірничого масиву у виді товстої плити, що має неоднорідні граничні умови обпирання, складеної шарами, що мають відповідні натурним умовам потужність, порядок розташування і механічні властивості. При цьому представлення повного прогину плити у виді суми двох складових - за рахунок вигину і зрушення дало можливість одержати варіаційне рівняння для внутрішньої енергії, а також систему лінійних алгебраїчних рівнянь для розрахунку напруг. Це дозволило встановити параметри напружено-деформованого стану плити з урахуванням впливу зрушення на величину згинаючих моментів і енергії зрушення від поперечних сил і виявити значимі фактори: твердість породної товщі покрівлі, співвідношення розмірів плити в плані, що визначають параметри формування пожежонебезпечних зон у виробленому просторі.

Уперше теоретично обґрунтовано й експериментально підтверджено, що пожежонебезпечні зони у вироблених просторах діючих очисних вибоїв обмежені областю повних зрушень підроблених порід покрівлі. При цьому встановлено, що підроблені і зрушені породи безпосередньої покрівлі пласту навіть з упорядкованою блоковою структурою в межах області повних зрушень є непроникним для повітря середовищем при рівні депресії виїмкової ділянки сягаючому 20.50 даПа. Розміри і форма пожежонебезпечних зон описуються циклічними функціями, такими що мають розриви другого роду, наприклад функцією Хевісайда. З цього випливає, що періодичність обвалення порід покрівлі за очисним вибоєм приводить до зміни параметрів пожежонебезпечних зон. Це дозволило обґрунтувати пожежонебезпечні параметри посування очисних вибоїв.

Вперше експериментально встановлено, що розміри пожежонебезпечних зон у виробленому просторі, що примикають до підготовчих виробок, визначаються піддатливістю охоронних споруджень. При цьому з ростом піддатливості ширина зони збільшується по лінійній залежності. Зниження піддатливості за рахунок збільшення ширини жорсткого спорудження з 4 до 12 м у системі "бутова смуга - підготовча виробка - жорстке спорудження", при важкообвалюємих покрівлях типу А3, приводить до скорочення від 6 до 3 м ширини пожежонебезпечноі зони. Використання комбінованих споруджень зі перемінною конструктивною піддатливістю і зведення у виробленому просторі бар'єрів дозволяє скорочувати розміри пожежонебезпечних зон.

Розкрито механізм самонагрівання вугілля в крайовій деформованій частині пласту, що полягає у формуванні фільтраційного режиму надходження повітря всередину пласта під дією теплової депресії, викликаної нагріванням термічно тонких тіл (часток вугілля). Це дозволяє придушити самозаймання вугілля за рахунок конгломерації термічно тонких часток шляхом обробки крайової частини пласта капілярно-проникаючими сполуками.

Уперше теоретично обґрунтовано і експериментально підтверджено ефект прискорення самонагрівання роздрібненого вугілля в гірничих виробках шляхом передачі термічно тонким вугільним часткам теплоти від газів, що нагріваються унаслідок фізичних процесів: витікання газів що десорбуються з деформованих крайових частин газорясних пластів, що супроводжується негативним ефектом Джоуля-Томсона: перетворення з механічної в теплову енергії пульсуючого в роздрібненому вугільному середовищі повітря. Стабілізація режиму провітрювання і керування витіканням газів що десорбуються дозволяє запобігти самонагріванню вугілля.

Таким чином, наукові положення що виносяться на захист визначають теоретичні основи і принципи удосконалювання способів і засобів керування процесом формування пожежонебезпечних зон при веденні гірничих робіт, їх використання дозволяє забезпечити ефективне підвищення пожежної безпеки вугільних шахт.

Обґрунтованість і вірогідність наукових результатів підтверджена:

статистично значимим обсягом зведень про ендогенні пожежі й експериментальних даних про умови їхнього виникнення;

представницьким обсягом шахтних досліджень у різних гірничо-геологічних і гірничотехнічних умовах розробки, і позитивними результатами упровадження рекомендацій на вугільних шахтах;

відповідністю встановлених закономірностей формування пожежонебезпечних зон сучасним представленням про природу і механізм зрушень і перерозподілу напружено-деформованого стану гірничих порід навколо очисних і підготовчих виробок і досвіду розробки пластів на глибоких горизонтах;

задовільною збіжністю результатів аналітичних (максимальна погрішність не перевищує 7 %), лабораторних експериментів і даних практики.

Практичне значення роботи полягає:

У розробці і впровадженні ряду нормативно-технічних документів, що регламентують порядок ведення гірничих робіт на пластах схильного до самозаймання вугілля.

Створено, на основі розкритих закономірностей самонагрівання вугілля у вироблених просторах, і впроваджено спосіб профілактики ендогенних пожеж при форсованому відході лави від місця самонагрівання вугілля. Відмінною рисою його є керування швидкістю посування вибою й інших параметрів технологічних процесів виїмки вугілля, при цьому враховується нестабільність гірничо-геологічних умов залягання пластів, піддатливість охоронних споруджень, схема провітрювання виїмкової ділянки.

У розробці нових і модернізації відомих способів профілактики ендогенних підземних пожеж, у тому числі: конгломерації часток вугілля антіпирогенами що твердіють, розчини яких мають властивість проникати в тріщини і пори за рахунок капілярних сил; дистанційного зведення вогнепрепиняючих бар'єрів з хімічних композицій, що спучуються; інертизації повітря в пожежонебезпечній зоні розкладанням карбонатних солей; застосування газоподібних інгібіторів при охолодженні вогнищ генерації теплоти рециркуляцією чи зворотно - поступовим переміщенням пожежних газів; імпульсною подачею у важкодоступні місця охолоджуючих розчинів із флегматизуючими домішками. Більша частина цих способів упроваджена на шахтах галузі.

У розробці технічних засобів попередження самозаймання вугілля в гірничих виробках і вироблених просторах. Створено і промислово випробувано вентиляційні перемички, що перешкоджають пульсації повітря у виробленому просторі діючого очисного вибою, запропонований пристрій для стабілізації режиму провітрювання при нарощуванні гнучких вентиляційних трубопроводів у тупикових виробках.

Висновки і рекомендації роботи реалізовані в такий спосіб:

1. Основні наукові положення роботи ввійшли в наступні нормативно-технічні документи: Рекомендації з безпечного відпрацьовування лав при наявності пожежі у виробленому просторі, Донецьк, - ВНДІГС, 1986, - 22 с.; Технологічні схеми попередження самозаймання вугілля в шахтах шляхом управління вологовмістом виробленого простору. Керівний документ Мінвуглепрому України. Донецьк, НВО "Респіратор", 1995, - 63 с.; Ендогенні пожежі на вугільних шахтах Донбасу. Попередження та гасіння. Інструкція. Донецьк, НВО "Респіратор", 1997 - 70 с.; Наставління по гасінню пожеж у вугільних шахтах. Донецьк, НВО "Респіратор", 1998, - 80 с.; Керівництво із придушення вогнищ самонагрівання, розташованих у вироблених просторах, шляхом прискореного посування лави. Донецьк: НДІГС. - 1999. - 16 с.; Керівництво із застосування рециркуляції для гасіння пожеж на пластах, схильних до самозаймання. Донецьк: НДІГС. - 1999. - 15 с.; Технічні вимоги безпеки при проведенні гірничих виробок у зонах геологічних порушень по схильним до самозаймання пластам (перша редакція). Донецьк, ДУНВГО - 2002. - 57с.

2. Основні висновки і технічні рішення використані на шахтах, що розробляють схильні до самозаймання вугільні пласти.

За період 1994 - 1999 р. під керівництвом здобувача були реалізовані 49 договорів з підприємствами по наданню науково - технічної допомоги при відпрацьовуванні пластів вугілля, схильного до самозаймання.

Проведено дослідно-промислову перевірку способу забезпечення безпечної роботи очисного вибою при наявності вогнищ самонагрівання у виробленому просторі у восьми вибоях на шахтах: "Дніпровська" (двічі), ім.О.Г. Стаханова, "Південно-Донбаська" №3 (двічі), "Тошківська", "Новогродівська" №1-3 (двічі). Проведено дослідно-промислову перевірку технології запобігання і локалізації вогнищ самонагрівання шляхом обробки вугілля капілярно-проникаючими розчинами в пересічних підготовчими виробленнями зонах геологічних порушень на орендному підприємстві "Шахта ім. О.Ф. Засядька". На шахті ім. РСЧА ВО "Добропільлявугілля" проведені промислові іспити швидкісної технології зведення перемичок, яки обгороджують частину вентиляційних штреків, що погашається.

3. Технічні рішення по прогнозуванню пожежонебезпечних зон у гірничих виробках, що є результатом наукових досліджень, використані при розробці створюваної в рамках російсько-польського проекту автоматизованої системи комплексного моніторингу безпеки шахт.

4. Наукові положення роботи використовуються в навчальному процесі при читанні курсів "Гірничорятувальна справа", "Підземні пожежі", "Управління станом масиву гірських порід" у Донецьком національному технічному університеті й Учбово-оперативному загоні ДВГРС.

Особистий внесок автора в розробці наукових результатів, що виносяться на захист, полягає у формулюванні наукової проблеми, мети, задач досліджень і наукових положень; розкритті геомеханічних і газодинамічних закономірностей механізму формування пожежонебезпечних зон у гірничих виробках вугільних шахт. При цьому було проведено аналіз стану досліджуваних питань, обґрунтовано напрямки наукового пошуку, виконано теоретичні й експериментальні дослідження деформованого стану порід, що вміщують очисну виробку, розроблено математичні моделі: напруженого стану шаруватого анізотропного середовища, термодинамічного стану вогнищ самонагрівання вугілля; зроблено обробку й узагальнення результатів експериментів; розроблено і впроваджено в практику технічні рішення по зниженню пожежонебезпеки гірничих виробок.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи і матеріали досліджень доповідалися й обговорювалися на: Всесоюзній науково-технічній конференції "Совершенствование способов борьбы с эндогенными пожарами” (Донецк, ВНИИГД, 1987 г.); Всесоюзній конференції "Проблемы пожарной безопасности зданий и сооружений” (Москва, ВНИИПО МВД СССР, 1990 г.); Міжнародному симпозіумі "Предупреждение риска" (Москва, МГУ, 1992 г.); 2-й и 3-й міжнародних науково-практичних конференціях "Проблеми пожежної безпеки" (Київ, МВС України, УкрНДІПБ, 1995 і 1997 рр.); 3-й, 4-й и 5-й міжнародних науково-технічних конференціях "Проблемы экологического мониторинга и охраны труда”. (Севастополь, СГТУ, 1995, 1996 и 1997 гг.); Міжнародній науково-практичній конференції "Шляхи розвитку гірничорятувальної справи" (Донецьк, НВО "Респіратор", 1997 р.); Міжнародній науково-практичній конференції "Перспективи розвитку гірничих технологій на початку третього тисячоріччя" (Алчевськ, ДГМІ, 1999 р.); "Пожежна безпека - 2001" (Львів, ЛІПБ МВС України, 2001 г); Міжнародних конференціях "Неделя горняка" (Москва, МГГУ, 2001, 2002, 2003 гг.).

Публікації. По темі дисертаційної роботи опубліковано 56 наукових праць, включаючи дві монографії і довідник, 35 статей у наукових спеціалізованих виданнях (12 без співавторів), 15 авторських посвідчень, 6 публікацій і тез у матеріалах конференцій.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, семи глав, висновків і двох додатків, містить 334 сторінки основного тексту, 84 рисунка, 49 таблиць і список використаних джерел з 235 найменувань.

Основний зміст роботи

Основні положення теорії виникнення і розвитку підземних пожеж від самозаймання вугілля розроблені в працях О.О. Скочинського, В.С. Веселовського, Є.І. Глузберга, С.П. Грекова, Б.А. Грядущого, В.Г. Ігішева, О.Б. Захарова, М.П. Зборщика, Н.Ф. Кременчуцького, В.М. Маевської, В.М. Огієвського, В.В. Осокіна, П.С. Пашковського, І.М. Печука, В.І. Саранчука, Г.Л. Стаднікова, одержали розвиток у роботах вчених України, Росії, Японії, Німеччини, Польщі, Чехії й інших країн.

Разом з тим дотепер відсутній єдиний погляд на причини самонагрівання вугілля. Значна частина дослідників зв'язує його початок з низькотемпературним окислюванням вугілля під впливом кисню повітря. Існує думка, що самонагрівання є наслідком розщеплення органічних сполук і окислювання радикалів, що утворяться на поверхні вугільної речовини. Фундаментальними дослідженнями підтверджений ініціюючий вплив на процес самонагрівання екзотермічних реакцій, що відбуваються через життєдіяльність мікроорганізмів у розосереджених по пласті частках гірничих порід, що містять сірчисті і залозисті з'єднання.

У лабораторних умовах досліджено реакції окислювання вугілля, розроблено теоретичні моделі розвитку цього процесу, запропоновано і використовуються на шахтах різноманітні засоби і способи попередження самонагрівання і загоряння вугілля. Однак порівняно мало робіт присвячено дослідженню закономірностей формування пожежонебезпечних зон у важкодоступних вироблених просторах і інших частинах виїмкових полів. Вибір ефективних заходів профілактики самонагрівання вугілля в масштабах галузі являє собою складну науково-технічну проблему, забезпечення ендогенної пожежонебезпеки гірничих робіт сполучено з великими витратами, що приводять до збільшення собівартості продукції.

Домінуючі представлення про процеси формування пожежонебезпечних зон у гірничих виробках склалися в 30-60-х роках минулого століття. У них не враховуються сучасні представлення про аерологічні і геомеханічні процеси, що відбуваються в гірничих виробках і розроблювальній вугленосній товщі. Значна частка шахтних експериментів була проведена в умовах розробки потужних пластів Сибіру і Казахстану, вони не відбивають особливості нестабільних геологічних умов розробки на великих глибинах малопотужних родовищ України.

Перший розділ присвячений дослідженню основних передумов виникнення ендогенних пожеж у вугільних шахтах.

Основними причинами виникнення ендогенних пожеж на шахтах України визнані наступні. Виїмка пластів не на повну потужність вважалася основною причиною утворення пожежонебезпечних скупчень (38,7 %), геологічні порушення - біля третини (27,7 %), деформовані цілики - (15,1 %). У той же час виникненню пожеж сприяли неточності прогнозування пожежонебезпечних зон, в наслідок чого були застосовані неадекватні гірничо-геологічним і гірничотехнічним умовам розробки міри профілактики самозаймання вугілля.

Старіння основних фондів шахт, складні схеми розвитку гірничих робіт із деконцентрацією їх у межах шахтопласту чи світи пластів, погіршення провітрювання і водопостачання виїмкових полів утруднювало виконання профілактичних робіт. Через низькі темпи підготовки до виїмки нових ділянок, допрацьовують запаси зі складними і такими, що постійно змінюються гірничо-геологічними умовами. Ліквідація ендогенних пожеж і їхніх наслідків залишається самим трудомістким видом аварійно-рятувальних робіт. В діючих нормативних документах не знайшли відображення особливості попередження самонагрівання і загоряння вугілля при зміні геологічних умов у межах виїмкового поля. Відсутній науково обґрунтований механізм формування осередків самонагрівання в деформованій крайовій частині вугільного пласта.

У роботах, присвячених питанням самонагрівання і загоряння вугілля, умовно можна виділити три домінуючих напрямки досліджень: - хімічні реакції, що відбуваються у вугільній речовині під впливом кисню й інших реагентів; - теплофізичні явища у вугільній масі, що супроводжують ці реакції; геомеханічні і аерологічні процеси у вугільному пласті і гірничих виробках, що приводять до створення умов для формування пожежонебезпечних зон. Третій напрямок представляється найменш вивченим, і в той же час, на нашу думку, найбільш перспективним і ефективним для керування термодинамікою окисних процесів у гірничих виробках.

Існуючі фізичні уявлення про розвиток теплових процесів при самонагріванні вугілля в підземних умовах, а також відповідні їм математичні моделі не враховують деяких факторів (тепломасообмін з гірничими породами, умови доступу до них кисню, вологи та інш.), тому вони не є цілком адекватними реальним процесам. Фізичні моделі, що відбивають процес розвитку осередку самонагрівання вугілля, мають потребу в уточненні.

пожежа ендогенна вугілля шахта

Відомі теорії самонагрівання і загоряння вугілля базуються на уявленнях про геомеханічні процеси перерозподілу напружено-деформованого стану порід поблизу очисної виробки, які існували в 50-60-і роки минулого століття. Не розкрито механізм утворення порожнеч і герметичних областей у виробленому просторі лав з урахуванням швидкості посування очисних вибоїв, літологічної будівлі товщі порід покрівлі, характеристик охоронних споруджень і нестабільних гірничо-геологічних умов залягання пластів. Це можна пояснити недостатньою вивченістю процесів перерозподілу напруг у зонах опорного тиску і плавного прогину породних шарів, що визначає параметри необхідних для газообміну порожнин, що утворюються у виробленому просторі. При цьому варто розглядати просторову (тривимірну) задачу для покрівель, що складаються з розташованих у довільному порядку породних шарів різної потужності.

Не досліджено умови виникнення осередків самонагрівання вугілля в зонах непружних деформацій, що примикають до підготовчих гірничих виробок, які перетинають геологічні порушення.

Не обґрунтовано принципи керування пожежонебезпекою гірничих виробок за рахунок вибору раціональних параметрів основних і допоміжних операцій виїмки пластів вугілля. Бракує методики науково-обґрунтованого вибору ефективних засобів і способів попередження самонагрівання вугілля. Відсутність єдиного підходу до оцінки ендогенної пожежонебезпеки шахт привела до появи чисельних, здебільшого непорівнянних, критеріїв.

При виявленні складних форм виникнення місць самонагрівання у специфічних підземних умовах варто проводити дослідження на основі нової робочої гіпотези. Як робочу гіпотезу розглянуто поетапний рівнобіжний вплив хімічних і біохімічних реакцій у вугіллі і розсіяній в ньому породі. Виділені три основних етапи: ініціювання при температурі масиву гірничих порід; дифузійне і біохімічне самонагрівання до критичної температури самозаймання; загоряння.

Узагальнення й аналіз літератури показали, що найменш вивченими, але граючими вирішальну роль, є процеси, що відбуваються на першому етапі. Для визначення раціональних шляхів керування станом осередку самонагрівання вугілля варто знати зв'язки і відносини між складовими його елементами і навколишнім середовищем. З позицій логіко-імовірнісної теорії дослідження аварійності таких систем зводиться до складання "сценарію" самонагрівання вугілля і його аналізу, переходу від дослідження конкретного небезпечного стану до тих причин, що здатні його викликати, тобто до ініціюючих умов і подій.

Зокрема подіями, що ініціюють виникнення небезпечного стану системи "скупчення здрібненого вугілля - навколишнє середовище" є наявність: достатнього обсягу роздрібненого хімічно активного зволоженого вугілля; доступ до нього кисню; умови, що утруднюють відведення теплоти, яка накопичується внаслідок окислення вугілля. Невиконання одної з цих подій робить самонагрівання вугілля неможливим. Ці умови визначають швидкість реакції окислювання вугілля і теплоперенос від джерела в гірничі виробки, їх можна розділити за ознакою фазового стану на газоподібні, рідкі і тверді, а також їх комбінації: піни, суспензії, аерозолі, і т.п.

З аналізу аварійності шахт України і літературних даних, на основі прийнятої гіпотези і схеми зародження джерела самонагрівання сформульовано актуальні для науки і гірничого виробництва мету роботи, поставлено задачі й обрано методи досліджень.

У другому розділі представлено результати вивчення геомеханічних закономірностей формування пожежонебезпечних зон при веденні гірничих робіт.

Для з'ясування причин порушення структури і роздрібнення вугілля, що не піддавався безпосередньому впливу гірничих механізмів, проведені дослідження впливу гірничих робіт на стан вугілля в пласті. У шахтних умовах навколо гірничих виробок вивчена зміна структури пластів і шарів порід, що їх вміщають. Для забезпечення показності, крім власних даних, були додатково використані опубліковані результати натурних досліджень, виконаних спеціалізованими геологічними організаціями.

У недоторканій очисними роботами товщі порід визначені діапазони зміни параметрів шарових, торцевих, эндо - і экзокліважних тріщин. Характерною ознакою всіх типів тріщин в області впливу гірничих робіт є шорсткість стінок, часто їхні порожнини заповнені здрібненим вугіллям чи породою.

У зонах впливу гірничих виробок тріщинуватість підсилюється через розвиток тріщин, що існували, появу нових, при цьому знижуються міцністні і деформаційні характеристики масиву, і незначно збільшуються фільтраційна спроможність гірничого масиву. Структура шарів підроблених порід покрівлі залишається упорядкованої. Тільки в нижніх шарах заваленої безпосередньої покрівлі й у порожнинах зміщювачей розривних порушень відзначена хаотична тріщинуватість. Під дією деформацій зрушення і вигину шорсткуваті виступи на стінках тріщин частково стираються, при цьому кількість дріб'язку, що їх заповнює, збільшується. Найбільша ширина розкриття тріщин спостерігалася на оголеній поверхні пласту, а з віддаленням у глиб масиву вона швидко зменшується. На підставі розрахунків установлено, що, незважаючи на збільшення тріщинуватості, блокова упорядкована структура масиву в зоні повних зрушень, визначає низькі фільтраційні характеристики завалених порід, що є герметичним середовищем, приймаючи до уваги невелику депресію повітря у виробленому просторі (20.50 даПа).

На моделях з еквівалентних матеріалів досліджена зміна напружено-деформованого стану гірничого масиву поблизу очисної виробки при виїмці пластів вугілля з різними стадіями метаморфізму, що залягають у породах з різними показниками обвалюваємості. Результати моделювання показали, що довжина зони опорного тиску несуттєво змінюється в ході циклічних зрушень порід основної покрівлі, на відміну від деформованої крайової ділянки пласту, що примикає до лави. Довжина останнього стрибкоподібно змінювалася в діапазоні 5.20 м.

При розвантаженні масиву відбуваються перемінні за ознакою здвижкові і згинаючі деформації пласту. Зі збільшенням глибини ведення гірничих робіт росте їх амплітуда, що сприяє сколюванню і наступному стиранню нерівностей і шорсткостей у порожнинах тріщин, збільшенню змісту в них дрібнодисперсних часток.

Висота зони повних зрушень порід, виникнення якої обумовлене відділенням порід основної покрівлі від масиву, візуально просліджувалася в моделях на відстань до 70.100 м і більш, з поступовим загасанням амплітуди опускання при видаленні від пласту нагору. Висота товщі, що обрушилася безпосередньо за лавою, залежала від геологічної будівлі і міцністних характеристик покрівлі. Вона змінювалася від 1.2 до 9 потужностей пласту, при обваленні безпосередньої покрівлі, і більш 20 потужностей після осідання основної покрівлі. Крок обвалення безпосередньої покрівлі змінювався від 0 до 10 м, основної - 16.42 м. Широкий діапазон зміни свідчить про домінуючу роль літологічних факторів у процесах обвалення покрівлі й утворення пожежонебезпечних зон. Однак, через різноманіття і мінливість гірничо-геологічних умов залягання пластів, моделюванням не удалося установити навіть приблизно кількісні закономірності процесу обвалення покрівель.

Характер роботи звисаючих у виді консолей над виробленим простором порід покрівлі в зоні прогинів подібний деформаціям плит чи балок із твердим закладенням одних країв і вільними іншими.

Моделювання способом еквівалентних матеріалів дозволило встановити, що при обваленні покрівлі поблизу використовуваних для охорони вироблень жорстких споруджень утворяться "призми тиску", вершини яких спираються на спорудження, а більш широка основа підтримує шари порід покрівлі, що лежать вище. Опускання розірваних породних шарів приводить до утворення повітропроникних порожнеч уздовж стінок призм. Розміри пожежонебезпечних зон у виробленому просторі, що примикають до підготовчих виробок, визначаються піддатливістю охоронних споруджень. При цьому з ростом піддатливості ширина зони збільшується по лінійній залежності. Зниження піддатливості за рахунок збільшення ширини твердого спорудження з 4 до 12 м у системі "бутова смуга - підготовча виробка - жорстке спорудження", при важкообвалюємих покрівлях типу А3, приводить до скорочення від 6 до 3 м ширини пожежонебезпечної зони. Використання споруджень з перемінною конструктивною піддатливістю дає можливість скорочувати розміри пожежонебезпечних зон.

При використанні піддатливих споруджень масив опускається єдиним блоком і в цілому виявляється більш стійким, що сприяє збільшенню розмірів звисаючих консолей, і, відповідно, утворенню пожежонебезпечних зон. Для запобігання утворенню пожежонебезпечних зон рекомендується зводити у виробленому просторі бар'єри, що перекривають порожнини і перешкоджають рух повітря в тих областях, де може знаходитися залишене вугілля.

Шахтні спостереження в зонах геологічних порушень, де механічна деструкція вугільного шару визначається в першу чергу дією тектонічних сил, показали, що після проведення підготовчої виробки в зоні непружних деформацій тріщини, що розкриваються, містять у надлишку вугільний дріб'язок. Обсипаючи, вона часто цілком перекриває ділянки тріщинних порожнин. Розгалужена мережа тріщин у зонах непружних деформацій має аеродинамічний зв'язок з порожниною гірничої виробки. Результати виконаних досліджень дозволили в такий спосіб уточнити механізм утворення пожежонебезпечних зон у межах виїмкового стовпа. У виробленому просторі утримуючі здрібнене вугілля повітропроникні порожнини виникають у результаті виїмки вугілля і зависання гірських порід покрівлі над крайовою частиною пласту. Після первинного осідання покрівлі відбуваються регулярні циклічні обвалення, при цьому для повітря доступна та частина виробленого простору, що безпосередньо примикає до лави, і знаходиться в області розриву суцільності масиву між зонами прогинів і повних зрушень порід.

Умови для самозаймання вугілля існують по всьому периметрі виробленого простору, там, де зосереджені вугільні залишки, цілик и, оголена крайова частина пласту. Найбільш доступна для повітря частина виробленого простору, що безпосередньо примикає до лави, яка переходить у порожнину між зонами прогинів і повних зрушень порід Періодичні обвалення покрівлі є одним із джерел пульсацій тиску повітря в гірничих виробках і з'єднаних з ними порожнечах і тріщинах.

Циклічні закономірності зрушення й обвалення шарів безпосередньої й основної покрівлі якісно подібні при відпрацьовуванні вугільних пластів, розташованих у породах з різним ступенем метаморфізму. Форма порожнин, що утворяться за лавою між зонами повних зрушень і плавних прогинів порід покрівлі, задовольняє функціям, що мають розриви другого роду (типу функції Хевісайда). Через циклічність обвалення покрівлі, вугілля, залишене у виробленому просторі відразу після її осідання контактує з повітрям набагато довше, ніж залишене напередодні обвалення. Руйнування, а, отже, інтенсивність окислювання вугілля в цьому місці найбільша, тому що перед обваленням концентрація опорного тиску, що руйнує пласт, максимальна. Це дозволяє затверджувати, що небезпеці виникнення пожеж у гірничих виробках також властивий циклічний характер. Зміна в межах виїмкового стовпа гірничо-геологічних умов залягання пласту приводить до істотних змін параметрів зрушень порід покрівлі, що відбивається на процесі формування пожежонебезпечних зон.

Вірогідність отриманих результатів побічно підтверджують результати досліджень вітчизняних і закордонних вчених, що займалися питаннями підвищення стійкості гірничих виробок.

Третій розділ присвячений теоретичному дослідженню впливу напружено-деформованого стану покрівлі пластів, що розроблюють та геологічних умов, що змінюються у виїмковому полі, на параметри пожежонебезпечних зон.

Нестабільність геологічних умов відпрацьовування виїмкових полів приводить до зміни положення пожежонебезпечних зон у виробленому просторі, що вимагає оперативного коректування просторово-часових параметрів профілактичних робіт. У зв'язку з цим виникла необхідність у методиці прогнозування параметрів пожежонебезпечних зон у виїмковому стовпі при природній зміні кількості, порядку розташування і потужності порід, що складають покрівлю, їх фізико-механічних властивостей, анізотропії і т.п. Положення лінії обвалення порід запропоновано визначати виходячи зі зміни напружено-деформованого стану порід покрівлі пласта, що розроблюють. Виходячи з результатів шахтних спостережень і моделювання, за розрахункову схему, адекватну масиву гірничих порід покрівлі пласта в зоні плавних прогинів, прийнята багатошарова товста пластина товщиною Н, прямокутна в плані з розмірами L і B, що складається із шарів з анізотропними механічними параметрами: модулями пружності Е, коефіцієнтами Пуассона ?, навантажена власною масою q, з неоднорідними граничними умовами: два суміжних краї затиснені, два інших - або вільні (повне обвалення), або вільно спираються на ґрунт (закладка чи самопідбутовка породами, що обвалилися) (рис.1).

Для реалізації розрахункової схеми в ДонНТУ розроблено теоретичний метод розрахунку напруг і деформацій у зоні плавних прогинів порід, заснований на теорії товстих плит і варіаційному численні, що дозволяє врахувати анізотропію, текстуру і механічні властивості шарів, що складають покрівлю.

Для внутрішньої енергії плити отримано варіаційне рівняння змішаного типу щодо функцій повного прогину W, представленого у виді суми вигину W₀ і зрушення W₁, а також функції зусиль (напруг)

Рис. 1. Розрахункова схема для напруженого стану порід покрівлі очисної виробки

З урахуванням узагальненого закону Гука, рівняння, що характеризують напруги для і-го шару гірничих порід покрівлі приймають вид:

A_jk=A_{0 jk}, ,

Отримано залежності напруг у різних шарах плити від її розмірів у плані, товщини, коефіцієнта анізотропії порід, міцності на вигин і поперечне зрушення. З них випливає, що зі збільшенням цих параметрів напружений стан у покрівлі знижується з різним ступенем інтенсивності, а при нерівності її розмірів у плані напруги зростають у напрямку великої сторони.

Результати теоретичних досліджень дозволили обґрунтувати параметри пожежонебезпечного відпрацьовування пластів у складних геологічних умовах. Існуючими методиками прогнозування не враховується вплив на місце зародження осередків самонагрівання і загоряння вугілля умов залягання пласта і порід, що його вміщують, що змінюються в межах виїмкового стовпа. Збільшення чи зменшення усього на 0,5.1 м кожного наступного розміру кроку обвалення покрівлі веде до швидкого наростання погрішності при визначенні зони профілактичної обробки виробленого простору, і після декількох циклів обвалення покрівлі пожежонебезпечна зона може виявитися не обробленою.

Як випливає з теоретичних розрахунків, напружений стан підроблених лавою порід покрівлі залежить, переважно, від величини прогину (опускання) товстої плити (U), що є функцією відношення жорсткості плити (D) до діючого в заданій точці масовому навантаженню (М). Жорсткість залежить від потужності (h) породних шарів, що складають плиту, і їхніх деформаційних властивостей - модуля пружності (Е) і коефіцієнта поперечної деформації (?)

, (3)

де

n - число породних шарів, що складають товщу основної покрівлі пласта; Е_і, n_і, і h_і - відповідно модуль пружності, коефіцієнт поперечної деформації (Пуассона) і потужність і-го породного шару.

При цьому потужність породних шарів є основним визначаючим жорсткість покрівлі показником, тому що у вираженні (3) вона знаходиться в третьому ступеню, а, наприклад, модуль пружності в першій.

У розташованій під міцними і потужними породами-мостами товщі основної покрівлі пласта навантаження на одиницю площі плити (М, Н/м²) визначається власною масою шарів, що її складають

(4)

де r_і - щільність і-го породного шару; g - прискорення вільного падіння.

Перевірка адекватності отриманих теоретичних результатів натурним умовам була проведена шляхом визначення тісноти зв'язку між розрахунковими й експериментально встановленими І.Л. Черняком (МДГУ) параметрами осідання основної покрівлі. З урахуванням даних про текстуру порід покрівлі в сімох гірничих виробках була розрахована середня жорсткість порід покрівлі пластів, що розроблюють, а також прогин покрівлі у виді відношення її жорсткості до навантаження (U=D/М), що превалює над іншими показниками стійкості товщі.

На рис.2 представлено результати зіставлення розмірів ділянки активних зрушень порід покрівлі (b_л) і розрахункового її прогину (U). Достатні статистичні показники тісноти зв'язку, дозволяють зробити висновок про якісний збіг характеру зміни розрахункових показників з експериментальними.

Рис. 2. Взаємозв'язок експериментально встановлених (b_л) і розрахункових (U) параметрів деформування підробленої шаруватої покрівлі пласту

З урахуванням отриманих залежностей можна прогнозувати величину мінімально припустимої безпечної швидкості посування очисного вибою на окремих ділянках виїмкового стовпа з гірничо-геологічними умовами, що змінюються, що повинна бути не нижче

v_оч^м>b_л / t_инк k_н> [15 (D/М 10^-7) - ^0.3] / t_инк k_н (5)

де k_н - коефіцієнт нерівномірності швидкості посування очисного вибою, що визначають за результатами руху лав у сусідніх виїмкових полях (k_н » 1,5.3). При цьому показники D і М визначають відповідно до виражень (3) і (4), виходячи з даних геологічної розвідки.

На рис.3 представлений геологічний розріз у межах виїмкового стовпа шаруватої породної товщі, що складає безпосередню покрівлю пласту, що розроблюють.

На практиці зручніше оперувати не показниками кроку обвалення і мінімальної швидкості, а мінімально припустимого навантаження на вибій. Оцінку небезпечного стану запропоновано робити, користуючись наступним критерієм

(6)

де - фактичний сумарний видобуток з лави за період рівний інкубаційному, тонн; Q_mіn - розрахунковий мінімально припустимий рівень видобутку вугілля з лави, т/сут; t_инк - інкубаційний період самозаймання вугілля, сут.

Рис. 3. Нестабільна по довжині виїмкового стовпа шарувата текстура порід покрівлі пласта (а) і відповідні її зміні (б) довжина кроку обвалення (1) і безпечної припустимої швидкості посування очисного вибою (2)

Якщо величина критерію дорівнює одиниці чи більше, то погроза ендогенної пожежі відсутня, якщо менше - варто проводити додаткові профілактичні заходи щодо запобігання самозаймання вугілля у виробленому просторі.

В четвертому розділі представлено дослідження динаміки повітряних потоків у вироблених просторах виїмкових полів і в зонах непружних деформацій поблизу підготовчих виробок.

На донецьких шахтах ім. М.І. Калініна, "Глибока" проведено інструментальні спостереження витрати повітря в виробках, проведених позаду середньої частини лави по завалених породах покрівлі. Для оцінки проникності завалених порід під дією гранично можливого в шахтних умовах рівня депресії (250.300 даПа) була проведена повітряна зйомка в 12-х людському і допоміжному ходках пласта m₃ шахти ім. О.Ф. Засядька.

Результати досліджень динаміки повітря у вироблених просторах підтвердили зроблений на підставі оцінки структурних змін підроблених порід висновок, що товща, яка обвалилася, є природною перешкодою для доступу повітря до залишеного на ґрунті пласта вугілля. Навіть під заваленими породами, що не ущільнилися, фільтрація повітря, при існуючих рівнях депресії, відсутня, отже, пожежонебезпечні зони не утворяться.

При шахтних спостереженнях виявлено витоки повітря поблизу штучних споруджень, зведених для захисту гірничих виробок від гірського тиску. Потоки повітря рухаються в порожнечах, що утворюються біля конструктивних елементів кріплень, паралельно виробкам на значні відстані (1000 м і більш). Результати однозначно показали, що при зменшенні під дією гірського тиску площі перетину вентиляційного штреку відбувалося видавлювання повітря в порожнечі і скорочувалася його витрата по виробці (рис.4).

Колекторські властивості ділянок вироблених просторів, що примикають до штучних споруджень були встановлені також у ході проведення аварійних робіт на шахтах "Дніпровська", ім. О.Ф. Засядька, "Південнодонбаська" №3 і інших.

Рис 4. Зміна витрати повітря (Q, %) у вентиляційних штреках шахти ім. М.І. Калініна при зменшенні висоти вироблення (h, %)

Для дослідження характеру руху газів у порожнинах виробленого простору, з урахуванням розкритих закономірностей зрушень порід покрівлі, модернізовано методику математичного моделювання руху повітря у виїмковому полі. На відміну від відомих, вона дозволяє врахувати періодичність обвалення порід покрівлі, геометричні розміри порожнин у виробленому просторі, місця виділення і дебіт метану, вплив ізолюючих споруджень.

Отримано залежності, що відбивають пульсацію повітряних потоків в очисній виробці і виробленому просторі через циклічне осідання порід покрівлі. Зависання породної консолі приводить до скорочення витрати повітря через очисну виробку, і відповідно збільшенню - через вироблений простір. Після обвалення покрівлі ширина порожнини у виробленому просторі, по якій рухається повітря, стрибкоподібно скорочується і значна частина повітря надходить у лаву.

Результати досліджень дозволили обґрунтувати шляхи запобігання самонагрівання вугілля змінюючи напрямок чи обсяг руху, склад повітря в пожежонебезпечних зонах, а також керуючи станом покрівлі пласта що розроблюють, місцями зведення ізолюючих споруджень.

Виконано дослідження механізму формування джерел самонагрівання в розкритих гірничими виробками зонах геологічних порушень пластів. При цьому в тріщинуватій крайовій частині пласту виявлено поділ потоків повітря і газоподібних продуктів реакції. Дифузійний характер газообміну в порушеному тріщинуватому середовищі спонтанно змінювався на фільтраційний під впливом теплової депресії джерела самонагрівання вугілля, що мали мінімальні розміри 10.12 см.

Витрата газів знижується по ступеневій залежності з видаленням джерела тепла від оголеної поверхні пласта. Зміна положення джерела тепла по вертикалі від покрівлі до ґрунту пласту не викликає істотних змін загальної витрати повітря. Отримані з експериментальних досліджень результати одержали практичне підтвердження при виконанні робіт із запобігання ендогенних пожеж способом визначення місць самонагрівання вугілля в зонах геологічних порушень на шахті ім. О.Ф. Засядька.

Потоки десорбованих газів, що рухаються по тріщинах, приводять до виникнення негативного ефекту Джоуля-Томсона, що супроводжується розігрівом дрібнодисперсних часток, що сприяє прискоренню самозаймання вугілля. При цьому нагрівання вугілля газами, можливо навіть при повній відсутності кисню. Наприклад, при нагріванні вугілля повітрям обсяг кіломоля газу повинний бути менш константи b рівняння Ван-дер-Ваальса, а в діапазоні температур самонагрівання вугілля (300.400 К) складати не більш 0,002.0,003 л моль^-1.

Для розкриття фізичної сутності прискорення самонагрівання вугілля в деформованому пласті досліджено пульсуючий характер газових потоків у гірничій виробці й тріщинах в навколишніх породах, які мають між собою аеродинамічний зв'язок (рис.5).

Рис.5. Пульсації тиску повітря в тупиковій гірничій виробці, яку проводять за допомогою БВР: 1 - технологічні й аварійні паузи в роботі ВМП; Р_ВГП, Р_ВМП - напір (депресія) вентиляторів головного і місцевого провітрювання; Р_ВР - амплітуда тиску повітря у фронті вибухової ударної хвилі

Коливання тиску повітря обумовлені перепадами атмосферного тиску, зміною режимів роботи вентиляторів головного і місцевого провітрювання, циклічними зависаннями й обваленнями покрівлі у виробленому просторі, перехідними процесами в шахтній вентиляційній мережі, коливанням теплової депресії, проведенням підривних робіт, поршневим ефектом при русі рейкового транспорту й інших причин.

Компресія повітря в тріщинах, що звужуються супроводжується його розігрівом і передачею теплоти вугіллю. Найбільшу швидкість теплообміну забезпечують так називані термічно тонкі тіла - частки вугілля, у яких коефіцієнт масового навантаження (відношення прогрітої маси тіла до площі його поверхні) має величину k₁ = 3.6 і більш. Лабораторні дослідження показали, що для донецьких вугіль таким вимогам відповідають частки кубічної чи подібні їм неправильної форми, розміром менш 0.04 мм при 300.320К и близько 0.1 мм при 370.390К.

Отримані результати дозволили обґрунтувати способи запобігання самонагрівання вугілля на основі керування вентиляцією, що полягають у згладжуванні пульсацій повітря у вентиляційній мережі. Повільне наростання тиску повітря у виробленні визначає близький до ізотермічного процес у тріщинуватому середовищі, при якому не відбувається нагрівання вугілля. Доцільно застосовувати технічні рішення, що дозволяють виключити технологічні зупинки ВМП. Між вибоєм і зоною геологічного порушення можна розташовувати пристрій, що дозволяє припинити подачу до вибою повітря за рахунок відхилення потоку в бічний патрубок і нарощувати трубопровід при працюючому вентиляторі. Ефективними є різні конструкції пристроїв для безупинного нарощування гнучкого трубопроводу.

У зоні непружних деформацій знизити нагрівання вугілля до безпечних меж можна шляхом укрупнення (конгломерації) дрібнодисперсних часток вугілля, штучно зменшуючи величину коефіцієнта масового навантаження. Такий спосіб попередження ендогенних пожеж пройшов промислову перевірку в умовах шахти ім. О.Ф. Засядька.

...