CC BY
1
ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень / MIAB. Mining Informational and Analytical Bulletin, 2023;(9-1):180-198 ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL PAPER
УДК 622.807, 622.81 DOI: 10.25018/0236_1493_2023_91_0_180
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ ГИДРОГЕЛЯ КАК СРЕДСТВА ПЫЛЕВЗРЫВОЗАЩИТЫ И СНИЖЕНИЯ ЗАПЫЛЕННОСТИ В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ
А.В. Корнев1, А.А. Спицын1, Л.А. Займенцева2, М.В. Зубко1
1 Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия, e-mail: [email protected] 2 ООО «Газпром переработка», Санкт-Петербург, Россия
Аннотация: Взрывчатая угольная пыль наряду с метаном при несоблюдении порядка и графика проведения мероприятий взрывозащиты или их недостаточной эффективности представляет колоссальную опасность для работников шахт и инфраструктуры предприятий. Тому подтверждением являются взрывы пылеметановоздушных смесей, происходящие с пугающей периодичностью - практически каждые 3-5 лет. Осланцевание горных выработок, являющееся на сегодня доминирующим способом предотвращения взрывов скапливающейся угольной пыли, применимо в основном для «сухих» выработок и действенно только при условии нанесения инертного материала в количестве не менее расчетного, с соблюдением регламентированной периодичности. Проведение указанных процедур сопровождается резким увеличением запыленности, снижающей видимость и, как следствие, повышающей риск инцидентов, травматизма и развития легочных заболеваний у рабочих. С целью повышения безопасности труда работников угольных шахт авторами статьи предлагается рассмотреть в качестве средства пылевзрывозащиты слабоконцентрированный водный раствор суперабсорбента (гидрогель). Основными его преимуществами являются экологичность, относительная безвредность, экономичность, высокая влагоудерживающая способность, благодаря которой взрывоопасная угольная пыль будет длительное время находиться во влажном состоянии на поверхности горных выработок и не сможет перейти в аэрозоль. Приведены результаты лабораторных исследований химического состава суперабсорбента марки «Аквасин-П», или «Гидропласт», а также ряда физических свойств приготовленных на его основе гидрогелей (вязкости, текучести, времени высыхания в смеси с угольной пылью).
Ключевые слова: угольные шахты, интенсивность пылеотложения, запыленность, пы-левзрывозащита, осланцевание, пылесвязывание, суперабсорбент, гидрогель, текучесть, влажность.
Для цитирования: Корнев А. В., Спицын А. А., Займенцева Л. А., Зубко М. В. Исследование физико-химических свойств гидрогеля как средства пылевзрывозащиты и снижения запыленности в угольных шахтах // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2023. - № 9-1. - С. 180-198. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_91_0_180.
© А.В. Корнев, А.А. Спицын, Л.А. Займенцева, М.В. Зубко. 2023.
Research of the physico-chemical properties of hydrogel as a means of dust-explosion protection and dust reduction in coal mines
A.V. Kornev1, A.A. Spitsyn1, L.A. Zaimentseva2, M.V. Zubko1
1 Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg, Russia, e-mail: [email protected] 2 LLC «Gazprom processing», Saint-Petersburg, Russia
Abstract: Explosive coal dust, along with methane, in case of non-compliance with the procedure and schedule for carrying out explosion protection measures or their insufficient effectiveness are a tremendous danger to mine workers and enterprise infrastructure. This is confirmed by the explosions of dust-methane-air mixtures that occur with frightening frequency - almost every 3-5 years. Rock dusting of mine workings, which is today the dominant method of preventing explosions of accumulated coal dust, is applicable mainly to «dry» workings and is effective only if an inert material is applied in an amount not less than the calculated one, in compliance with the regulated frequency. Carrying out these procedures is accompanied by a sharp increase in dustiness, which reduces visibility and, as a result, increases the risk of incidents, injuries and the development of pulmonary diseases among workers. In order to improve the labor safety of coal mine workers, the authors of the article propose to consider a weakly concentrated aqueous solution of subabsorbent (hydrogel) as a means of dust and explosion protection. Its main advantages are environmental friendliness, relative harmlessness, efficiency, high water-holding capacity, due to which explosive coal dust will be wet for a long time on the surface of mine workings and will not be able to turn into an aerosol. The article presents the results of laboratory studies of the chemical composition of the subabsorbent brand «Aquasin-P» or «Hydroplast», as well as a number of physical properties of hydrogels prepared on its basis (viscosity, fluidity, drying time mixed with coal dust).
Key words: coal mines, dust deposition intensity, dust content, dust-explosion protection, rock dusting, dust binding, super absorbent, hydrogel, fluidity, moisture.
For citation: Kornev A. V., Spitsyn A. A., Zaimentseva L. A., Zubko M. V. Research of the physico-chemical properties of hydrogel as a means of dust-explosion protection and dust reduction in coal mines. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2023;(9-1):180-198. [In Russ]. DOI: 10. 25018/0236_1493_2023_91_0_180.
Введение
С каждым годом в различных отраслях промышленности все больше внимания и средств уделяется поиску решений и новых концептуальных подходов по улучшению условий труда на производстве, повышению уровня промышленной безопасности и охраны труда (ПБ и ОТ), а также повышению эффективности управления [1 — 4]. За последние 5 лет объем средств, расходуемых на мероприятия по ОТ, увеличился практически в 2 раза — с 11 480 руб. в 2016 г.
до 20 475 руб. в 2021 г. в пересчете на одного работающего.
Количество работников, травмированных в результате произошедших несчастных случаев, снизилось с 26 700 до 21 600 чел. соответственно. При этом число смертельно травмированных остается по-прежнему неприемлемо высоким — 1210 чел. в 2021 г. (к сравнению, в 2016 г. погибло на производстве 1290 чел.) [1, 5]. Как видим, ключевые индикаторы концепции «нулевого травматизма» недосягаемы на сегодняшний
день. Особенно тяжелой можно считать обстановку, сложившуюся на предприятиях по добыче угля — 79,2% работников трудятся в условиях, не удовлетворяющих критериям безопасности [5 — 7]. Наиболее высоким по сравнению с другими отраслями и производствами остается и количество работников, подвергающихся ежесменно воздействию повышенной концентрации фиброгенной пыли — 36,3% [8]. На объектах подземной угледобычи показатели травматизма, в т.ч. смертельного, являются одними из самых высоких [9, 10]. Так, по итогам 2021 г. показатель частоты смертельного травматизма в угольных шахтах составил 1,72 в расчете на одну тысячу работников и 0,51 в целом по отрасли [10]. Практически ежегодно в подземных горных выработках происходят пожары, обрушения и внезапные выбросы горной массы и газа, горные удары. Однако основной вклад в «смертельную статистику» вносят горняки, погибшие в результате взрывов пылеметановоз-душных смесей, которые случаются с периодичностью 1 раз в 3—5 лет [11].
В 2010 г. в российских шахтах было смертельно травмировано 135 чел., в 2013 г. — 63, в 2016 г. — 56, в 2021 г. — 67. В указанные годы произошли взрывы метана на шахтах «Распадская», «Вор-кутинская», «Северная» и «Листвяжная» соответственно, в результате которых погибло 197 шахтеров [12, 13]. Еще ранее, в 1997 г. взрыв метана и угольной пыли на шахте «Зыряновская» унес жизни 67 чел., в 1998 г. на шахте «Центральная» в результате аналогичной аварии погибло 27 шахтеров, в 2007 г. на шахте «Ульяновская» — 110 чел. [6, 13]. К сожалению, этот перечень можно продолжать и дальше, что свидетельствует о существовании определенных проблем в обеспечении взрывозащиты в угольных шахтах и сегодня. Согласно официальным отчетам Ростехнадзора, боль-
шинство аварий происходит по причине допускаемых различного рода нарушений требований правил промышленной безопасности.
К основным из них относятся:
• отсутствие либо неисправность систем пылевзрывозащиты;
• нарушения систем аэрогазового контроля (АГК);
• нарушения взрывозащиты электрооборудования;
• неисправностьгорнотранспортно-го оборудования;
• несоблюдение требований проектной и технической документации.
Только за 2021 г. инспекторами Рос-технадзора на подконтрольных объектах угольной отрасли было выявлено свыше 48 тыс. нарушений и выставлено более 7 тыс. штрафов. Отмечается крайне слабый контроль за обеспечением безопасных условий труда со стороны инженерно-технического персонала [11].
Наряду с прочими решаемыми в подземных горных выработках проблемами, например, снижением выбросов от дизель-гидравлического транспорта [14 — 17], прогнозированием аэрологических рисков [18, 19] и обеспечением аэрологической безопасности [20, 21], нормализацией микроклиматических параметров [22 — 24], уменьшением негативного воздействия виброакустического фактора на работников и нагрузок на их опорно-двигательный аппарат [24, 25], задачи по снижению запыленности [26—30] и повышению пылевзрывозащиты являются одними из наиболее приоритетных [31 — 33].
Основным средством предупреждения взрывов пыли при ведении подземных горных работ является обработка горных выработок сланцевой(инертной) пылью поверх осевшей угольной [34, 35]. Данная процедура, называемая осланцеванием или осланцовкой,обеспечивает разбавление угольной пыли до не-
взрывоопасной концентрации, а при возникновении фронта пламени способствует поглощению теплового импульса. Осланцевание на сегодняшний день применяется повсеместно не только в российских, но и в зарубежных шахтах [36 — 38]. Такая популярность данного способа объясняется его хорошей изученностью, относительной простотой реализации, доступностью сырьевого материала и наличием спектра оборудования для механизации работ.
Вместе с тем, есть и очевидные недостатки у рассматриваемого способа обеспечения пылевзрывозащиты горных выработок:
• высокий расход инертной пыли (для среднестатистической шахты необходимо 1500 — 4500 т/год), требующий колоссальных затрат на ее закупку;
• высокая запыленность в момент обработки выработок инертной пылью, практически парализующая работу на отдельных участках (снижается видимость, повышаются риски травмирования персонала и повреждения оборудования, оказывается негативное воздействие на органы дыхания работников, так как основным веществом в инертной пыли является СаС03 с ПДК = 6 мг/м3, относящийся к категории аэрозолей преимущественно фиброгенного действия (АПФД));
• слеживаемость пыли и потеря ею гидрофобных свойств под действием влаги, содержащейся в воздухе горных выработок;
• необходимость строгого соблюдения норм и периодичности осланцевания для достижения взрывозащитного эффекта;
• необходимость периодического контроля качества проведенных процедур осланцевания, достаточная точность которого достигается только путем анализа отобранных в шахте проб пыли на стационарном лабораторном оборудовании;
• неприменимость для выработок с наличием капежа.
В качестве альтернативного осланцеванию средства пылевзрывозащиты, лишенного большинства вышеуказанных недостатков, предлагается рассмотреть применение гидрогеля. Гидрогель представляет собой разбавленный водой сухой порошок или гранулированный продукт (суперабсорбент), основу которого составляет влагоудерживающее полимерное соединение. Благодаря своей эколо-гичности,относительной безвредности, устойчивости, прочности, а также способности абсорбировать и удерживать влагу гидрогели в настоящее время применяются для предотвращения самовозгорания углей и локализации пожаров [38 — 40], снижения пылевыделений при хранении пылящих материалов в штабелях (в частности, углей), для обеспечения растений влагой в периоды недостатка атмосферных осадков [41]. Механизм обеспечения взрывобезопасности выработок при обработке их гидрогелем заключается в снижении запыленности, увлажнении, закреплении и удержании в вязком слое взрывоопасных пылевых частиц, что предотвращает их переход в активное взвешенное состояние. Также при обволакивании мелкодисперсных частиц и повышении влажности происходит их слипание между собой, что приводит к образованию более крупных конгломератов с меньшей удельной поверхностью и невысокой активностью в отношении химических реакций, протекающих при взаимодействии с кислородом воздуха. Удерживаемая суперабсорбентом влага обладает значительно большей теплоемкостью по сравнению с инертной пылью и «забирает» на себя основную часть теплового импульса в случае взрыва, препятствуя его дальнейшему распространению.
Важными аспектами обоснования возможности использования гидрогелей в
качестве средства пылевзрывозащиты являются:
• анализ химического состава суперабсорбента;
• определение такой концентрации его водного раствора, при которой гидрогель не будет стекать или отваливаться с поверхности выработки, на которую планируется его нанесение;
• оценка времени высыхания раствора в смеси с угольной пылью, что позволит определить периодичность обработки выработок для поддержания их во взрывобезопасном состоянии;
• поведение гидрогеля на стенках горных выработок при воздействии аэродинамических потоков с различными их скоростями;
• исследование запыленности воздуха и интенсивности пылеосаждения в горных выработках, обработанных гидрогелем.
Ниже описана методика и представлены результаты лабораторных исследований, проведенных в рамках первых трех выделенных направлений.
Методика и методы
Для проведения экспериментов был выбран суперабсорбент с торговым названием «Аквасин-П» («Гидропласт») оте-
чественного производства. Выбор реагента указанной торговой марки обусловлен его экологичностью, распространенностью в различных сферах и доступностью.
Для понимания механизма действия растворов суперабсорбента и оценки потенциального вреда от обращения с ними (в частности, для человека, экологии, производства) был проведен всесторонний анализ свойств сухого концентрата, представленного порошком, и изучен его химический и фазовый состав.
Фазовый состав образца анализировался в Центре коллективного пользования Горного университета методом порошковой рентгеновской дифрактомет-рии на дифрактометре XRD-6000 фирмы Shimadzu (рис. 1).
Расшифровка спектров дифракто-грамм проводилась с использованием международной рентгенометрической картотеки JCPDS (PDF).
Качественный и количественный состав проб суперабсорбента определяли в результате рентгеноспектрального флуоресцентного анализа (РФСА) по фундаментальным параметрам с использованием рентгенофлуоресцентного спектрометра XRF-1800 фирмы Shimadzu в лаборатории моделирования экологиче-
Рис. 1. Рентгеновский порошковый дифрактометр XRD-6000 [составлено авторами] Fig. 1. X-ray powder diffractometer XRD-6000 [compiled by the authors]
ской обстановки научного центра «Оценка техногенной трансфорхмации экосистем» Горного университета. Скорость нагревания образцов составляла 20 °С/мин.
Для определения концентрации раствора гидрогеля, наиболее подходящей для обработки соответствующих поверхностей подготовительных горных выработок (боков, кровли, почвы) и закрепления на них, а также для понимания особенностей приготовления и использования составов, проведены исследования текучести водных растворов суперабсорбента с концентрацией 2, 4, 8 и 16%.
Исследования текучести приготовленных растворов гидрогеля проводились в лаборатории кафедры безопасности производств на образцах материалов, моделирующих поверхность подготовительных выработок, пройденных по породе и углю, а также выработки, закрепленной бетонной крепью, или изолирующего сооружения, изготовленного из бетона (бетонной перемычки).
Для моделирования указанных поверхностей были взяты: в первом слу-
чае — деревянный брус с размерами 210*70*40 мм, поверх которого закреплена среднезернистая наждачная бумага, обработанная углепородной пылью с фракцией -63 мкм, во втором случае — монолитный кусок угля марки «ДГ» с размерами 190*150*80 мм, в третьем — бетонная балочка с размерами 160*40*40 мм. Сверху на смоделированные поверхности наносились приготовленные водные растворы суперабсорбента (рис. 2).
Текучесть растворов и их сцепление с обрабатываемой поверхностью оценивались визуально.
Измерение динамической вязкости приготовленного раствора гидрогеля проводили в лаборатории научного центра факультета переработки минерального сырья с помощью вискозиметра 1КА (ЮТАУ^С те^ с диапазоном определения вязкости от 100 до 40 000 000 мПа/с (см. рис. 3).
Принцип работы вискозиметра (ЮТАУ^С основан на измерении изменения крутящего момента шпинделя,
Рис. 2. Определение текучести растворов гидрогеля на различных поверхностях, моделирующих: подготовительную выработку, пройденную по породе (а); подготовительную выработку, пройденную по пласту (б); подготовительную выработку с бетонной крепью или бетонную перемычку (в) [составлено авторами]
Fig. 2. Determination of the hydrogel solutions fluidity on various surfaces, which are modeling: preparatory development passed by breed (a); gateway (b); preparatory development with concrete support or concrete stopping (v) [compiled by the authors]
Рис. 3. Измерение вязкости с помощью вискозиметра IК A ROTAVISC me-vi [составлено авторами] Fig. 3. Viscosity measurement with the IKA ROTAVISC me-vi viscometer [compiled by the authors]
погруженного в исследуемый продукт. Сначала шпиндель вискозиметра погружался в исследуемую пробу до такого уровня, чтобы нижняя пластина его направляющей коснулась дна стакана, затем — приводился во вращательное движение с частотой 150 об/мин. По истечении 5 мин прибор останавливался и фиксировалось значение вязкости, выведенное на жидкокристаллический экран.
Для того чтобы определить, с какой периодичностью нужно наносить гидрогель на поверхность горной выработки с осевшей углепородной пылью или поливать его водой, необходимо знать, насколько быстро «уходит» из него влага. В соответствии с приказом Ростех-
надзора от 20.12.2012 № 743 и Руководством по борьбе с пылью и пыле-взрывозащите на угольных и сланцевых шахтах (1992 г.) при влажности осевшей угольной пыли менее 12% выработки становятся взрывоопасными. В лабораторных условиях были проведены исследования кинетики сушки приготовленных концентрированных растворов гидрогеля с различным содержанием сухого порошка, которые смешивались с навесками взрывоопасной угольной пыли, отличающихся по массе. Массы навесок пыли рассчитывались исходя из максимальных значений реальных ин-тенсивностей пылеотложения, зафиксированных в подготовительных выработках угольных шахт (табл. 1).
Интенсивность пылеотложения (Р) рассчитывается по формуле (1) на основании результатов измерения запыленности в начале (Сг) и конце (С2) отрезка длиной до 50 м участка подготовительной горной выработки, на которой определяется пылеотложение:
Р. =-
С -С
1 ^2
где С^ С2 — запыленность воздуха в начальном и конечном сечениях рассматриваемого отрезка горной выработки, г/м3; /, 12 — расстояние от сопряжения очистного забоя с вентиляционным или конвейерным штреком или от источника пылевыделения до соответствующего сечения, в котором измеряется запыленность, м; 5 — площадь поперечного се-
Таблица 1
Исходные данные для расчета массы проб угольной пыли [составлено авторами] Initial data for calculating the mass of a coal dust samples [compiled by the authors]
№ Наименование выработки Интенсивность пылеотложения, Р(, (г/м3)-сут Площадь поперечного сечения, S, м2 Длина участка выработки, AI, м
1 Конвейерный штрек (место перегрузки) 41,6 19,6 20
2 Проходческий забой 19,9 18,5 153
чения выработки в свету, м2; qв — объем воздуха, прошедшего через рассматриваемый участок горной выработки за время замера, м3; г — время замера, сут.
Показатель интенсивности пылеотло-жения характеризует массу пыли, скопившуюся в 1 м3 участка горной выработки длиной А/ (12 — и площадью сечения 5 при прохождении по ней воздуха с начальной запыленностью С1 в объеме qв за период измерения, принимаемый равным одним суткам.
Исходя из этого, проведем расчет массы навесок пыли, которые нужно взять для опытов. Рассмотрим расчет на примере процессов пылеосаждения в конвейерном штреке.
Определим массу пыли Мс , которая сосредоточится в воздухе участка выработки при указанных в табл. 1 параметрах выработки и интенсивности пыле-отложения по формуле
М = Р5А/ = 41,6 19,6-20 = 16307,2[г
сут '
(2)
Вычислим площадь внутренних поверхностей горной выработки 5ч, на которых за одни сутки задерживаются и на которые выпадают пылевые частицы с общей массой Мс , упрощенно считая сечение выработки квадратным и пренебрегая неравномерностью распределения пыли на бортах, кровле и почве выработки:
5уч = 4 • у[И • А/ = 4 • у/19,6 • 20 = 354,18 м2.
(3)
Массу пыли, оседающую на 1 м2 поверхности выработки, определим из следующего соотношения:
= Мсут, = 16 307,2
ед.
= 46,04 г/м2. (4)
5уч. 354,18
Так как в качестве подложек для смесей угольной пыли с гидрогелем использовали куски фольги размером 50*50 мм, то массу навесок пыли М25. в мг, выпа-
дающей из воздуха на площади 25 см2, можно вычислить как
М -1000
М,, =——--25 =
10 000
46,04-1000
10 000
25 = 115,11 «115 м г. (5)
Таким образом, на площади 25 см2 поверхности участка горной выработки, имеющей сечение 19,6 м2 и протяженность 20 м, при интенсивности пыле-отложения 41,6 г/м3-сут осядет 115 мг пыли. Для участка проходческого забоя с параметрами, приведенными в табл. 1, масса пыли, осевшей на поверхности площадью 25 см2, составит 53,5 мг. Для прогнозирования изменения влажности гидрогеля на поверхности горных выработок в случае экстремальной ситуации, когда интенсивность пылеотложе-ния может резко возрасти и превысить в 10 —15 раз максимально фиксируемую (40 г/м3-сут), были дополнительно проведены эксперименты с навесками угольной пыли массой 1,625 г.
Расход гидрогеля принимался равным 2 л/м2, исходя из практических данных по применению пылесвязывающих составов и воды для операций обмывки и орошения подземных горных выработок. Приготовленные смеси угольной пыли с раствором гидрогеля различной концентрации (4, 8,12,16%) выкладывали на подложки из фольги (см. рис. 4, а), взвешивали и оставляли в лаборатории для сушки в естественных условиях (при I = 21-23 °С и ф = 30-32%). Последующие измерения массы навесок проводили с периодичностью один раз в сутки до того момента, когда значения прекращали меняться (рис. 4, б).
После этого пробы досушивали в сушильном шкафу при í = 105±5 °С (рис. 4, е) до постоянства массы (результаты двух последних взвешиваний должны отличаться не более чем на 0,1%
Рис. 4. Этапы проведения экспериментов по кинетике сушки смесей угольной пыли с гидрогелем: подготовка и выкладка проб на подложки (а); сушка проб в естественных условиях (б); термическая сушка проб (в) [составлено авторами]
Fig. 4. Stages of carrying out experiments on the kinetics of drying coal dust mixtures with hydrogel: preparation and placement of samples on substrates (a); drying of samples in natural conditions (b); thermal drying of samples (v) [compiled by the authors]
от исходной массы пробы) и рассчитывали значения влажности.
Результаты
Анализ химического состава суперабсорбента рассматриваемой торговой марки «Аквасин-П» («Гидропласт») показал, что он представляет собой сополимер акриламида/акриловой кислоты и аммонийной натриевой соли акриловой кислоты. Основными компонентами, входящими в его состав, являются поли-проп-2-еноат натрия, хлорид аммония и хлорид натрия (табл. 2).
Порошковая рентгеновская дифрак-тометрия позволила выявить только наличие СаС03 (в базе № 5-0586) и SiO2 (№ 33-1161) в исследованном образце суперабсорбента.
Дифрактограмма образца представлена на рис. 5.
Пиковые значения интенсивностей рентгеновского излучения, равные 400 — 500 импульсов в секунду и соответствующие вышеуказанным минеральным соединениям, зафиксированы при угле отражения 9 = 30°.
Результаты РФСА, сведенные в табл. 3, показали наличие более широкого спектра химических соединений в исследованных образцах, преимущественно оксидов, с преобладанием оксида натрия и функциональных групп СН2. Полученные результаты по параллельным пробам в достаточной степени коррелируются между собой.
Суперабсорбент изготавливается в виде гранул крупного (от 2,5 до 3 мм) и среднего (от 1 до 2,5 мм) размера либо порошка с крупностью частиц менее 0,5 мм, не имеющих запаха, является удельно легким (р = 1,1 г/см3), малоопа-
Таблица 2
Компонентный состав суперабсорбента [составлено авторами] The composition of the superabsorbent [compiled by the authors]
Наименование компонента Химическая формула Доля в составе (по массе), % ПДК р.з., мг/м3 Класс опасности соединения
Полипроп-2-еноат натрия [C3H3NaO2]n 60 10 4
Аммоний хлорид NH4CL 20 10 3
Натрий хлорид NaCl 20 5 3
IV \
A AJli, f, J IW ..A . I . JLJI. V......... AJW
10
20
30
40 50
Угол, град.
70
80
Рис. 5. Дифрактограмма исследованного образца [составлено авторами] Fig. 5. Diffraction pattern of the studied sample [compiled by the authors]
сен (4 класс), нетоксичен, негорюч, по-жаровзрывобезопасен, характеризуется абсорбирующей способностью 250 мг/л, 5%-ный водный раствор имеет уровень рН = 6 — 10. При смешивании гранул (порошка) с водой происходит их постепенное набухание с образованием гидрогеля. Механизм удерживания гидрогелем достаточно больших объемов воды объясняется спецификой строения его молекул: углеродные атомы расположены рядами параллельно друг другу, между которыми образованы поперечные связи. При взаимодействии с водой ря-
ды атомов расходятся, но не разрушаются — происходит разбухание частичек, по мере испарения влаги ряды сближаются. Такой цикл может повторяться многократно при высыхании гидрогеля и повторном его увлажнении.
Исследования текучести растворов гидрогеля показали, что слабоконцентрированные (2 — 3%) составы неустойчивы, обладают невысокой адгезией и стекают с вертикальных поверхностей. Сильноконцентированные составы (8 — 16%) тяжелее готовить и наносить, а также они плохо закрепляются на поверх-
Таблица 3
Результаты полуколичественного анализа проб суперабсорбента [составлено авторами] Results of semi-quantitative analysis of superabsorbent samples [compiled by the authors]
№ пробы Соединение Содержание,% Соединение Содержание,%
1 Na2O 16,1614 K2O 0,2435
CaO 2,3911 SO3 0,0874
Al2O3 1,4806 TiO2 0,0448
SiO2 0,6997 P2O5 0,0255
MgO 0,2837 SrO 0,0067
Fe O 2 3 0,2756 CH2 78,3000
2 Na2O 14,5914 Al2O3 0,0957
SO3 1,1622 Fe2O3 0,0372
K2O 0,5499 NiO 0,0282
SiO2 0,3341 ZnO 0,0207
CaO 0,1514 CuO 0,0092
MgO 0,1201 CH2 82,9000
Таблица 4
Динамика влажности проб гидрогелей с угольной пылью при сушке их в естественных условиях [составлено авторами] Moisture dynamics of samples of hydrogels with coal dust during their drying in natural conditions [compiled by the authors]
Масса угольной пыли в пробе, Мп, мг Концентрация раствора гидрогеля, С , % р-ра' Исходная влажность W, % Содержание влаги в пробах, W (%), после их сушки в течение
1 суток 2 суток 3 суток 4 суток
53,5 4 94,68 83,19 12,48 12,34 11,38
8 91,02 76,85 12,98 12,59 11,03
12 87,19 59,49 13,53 13,22 12,16
16 82,63 57,92 15,18 13,41 11,76
115 4 93,59 85,03 11,38 11,09 10,39
8 90,10 78,76 13,16 11,55 10,35
12 84,48 63,14 13,16 12,39 11,17
16 81,97 62,56 15,45 12,55 10,96
1625 4 72,55 50,37 5,46 5,24 5,18
8 70,36 49,10 7,55 7,07 6,97
12 67,72 44,77 7,31 7,26 7,18
16 65,08 41,10 10,80 9,09 8,70
ности вследствие неравномерного распределения слоя и отваливаются вместе с осевшей пылью.
Растворы с массовой долей суперабсорбента 4—6% в меру текучие, не стекают и не отваливаются с обработанной поверхности. С учетом того, что пыле-связывающие и адгезионные свойства у составов примерно одинаковые, то экономически целесообразно применять 4%-ные растворы гидрогеля.
Вязкость рекомендованного состава при температуре окружающей среды 23 °С составила 7893 мПа/с.
Результаты определения остаточной влажности смесей растворов гидрогеля с осевшей пылью после сушки их в естественных условиях через 1 — 4 сут приведены в табл. 4.
Посмотрев на результаты экспериментов, можно выделить следующие тенденции:
• по мере увеличения массы угольной пыли в пробе и концентрации супе-
рабсорбента в растворе исходная влажность заметно снижается;
• за первые сутки содержание влаги во всех пробах уменьшилось относительно незначительно на 8—27%;
• основная часть влаги в объеме 60 — 80% «ушла» из проб после естественной сушки в течение 2 сут;
• использование 4%-ного раствора гидрогеля при интенсивности пылеот-ложения 19,9 г/м3-сут позволяет удерживать влажность осевшей угольной пыли не менее 12% до 3 сут, при интенсивности 41,6 г/м3-сут — до 1,5 сут, а более концентрированные растворы суперабсорбента обеспечивают нормативные значения влажности в течение еще большего периода времени, составляющего не менее 2 сут.
Обсуждение результатов
Основными видами пылевзрывоза-щиты в угольных шахтах являются сланцевая (осланцевание, сланцевые засло-
ны), водяная (орошение, обмывка, завесы, заслоны) и автоматическая (системы с автоматическим выбросом огнетуша-щего порошка в выработку).
Выбор тех или иных средств обеспечения пылевзрывозащиты определяется рядом факторов в конкретных горных выработках, которые влияют на возможность применения этих средств:
• размеры, конфигурация и сечение выработок;
• предполагаемый срок их эксплуатации;
• обводненность и наличие капежа;
• температурные условия и влажность воздуха;
• устойчивость горных пород и случаи их пучения
• интенсивность пылевой нагрузки.
Исходя из рассмотренных выше недостатков осланцевания и расширения сферы применения растворов суперабсорбентов как за рубежом, так и в России, обработка выработок с взрывоопасной пылью раствором гидрогеля для удержания последней во влажном и осевшем состоянии представляется целесообразным решением с учетом горно-геологических и горнотехнических условий. Результаты исследований химического и фазового состава суперабсорбента методами порошковой рентгеновской дифрактометрии и рентгено-спектрального флуоресцентного анализа не выявили наличия соединений, крайне опасных для человека и окружающей среды. Основное вещество, входящее в состав суперабсорбента — по-липроп-2-еноат натрия, относится к самому низкому классу опасности (4-му).
Эксперименты по изучению текучести растворов гидрогеля с различным содержанием сухого вещества показали, что для нанесения на поверхности горных выработок более всего подходит раствор с концентрацией 4%, который
обладает достаточной адгезией, практически не стекает и, имея вязкость 7893 мПа/с, хорошо размешивается. Эффективность действия раствора суперабсорбента с рекомендуемой концентрацией в лабораторных условиях составляет 2—3 сут в зависимости от интенсивности пылеотложения. С учетом того, что в реальных выработках температура воздуха ниже, чем была при экспериментах в лаборатории, а влажность — раза в 3 больше (85 — 98%), то можно предположить, что увлажнение нанесенного раствора гидрогеля потребуется не ранее, чем через 3 — 4 сут с момента его нанесения на поверхность выработки.
Следует отметить, что речь в данном случае идет именно об орошении водой выработки, ранее обработанной гидрогелем, влажность которого снизилась до 12%. То есть за счет того, что суперабсорбент обладает способностью многократно принимать «желеобразное» состояние при подсыхании и последующем увлажнении водой, периодичность приготовления и использования концентрированного раствора может быть снижена, что делает предлагаемое решение еще более экономически привлекательным.
Заключение
Обеспечение безопасности труда работников должно быть приоритетной задачей при организации и реализации технологических процессов, особенно на опасных производственных объектах, включая угольные шахты. К сожалению, происходящие с относительно высокой периодичностью взрывы пыли и газа в угольных шахтах свидетельствуют об обратном.
Основными причинами травматизма и профзаболеваемости, связанных с пылевым фактором, являются неудовлетворительная пылевая обстановка в горных выработках, несовершенство и несвое-
временность проводимых противопыле-вых мероприятий и принимаемых мер по предупреждению взрывов пыли, низкий уровень пылевого контроля.
Одним из способов снижения рассматриваемых профессиональных рисков является предложение авторов производить обработку горных выработок с определенной интенсивностью пылеот-ложения раствором гидрогеля (супераб-
сорбента), а не инертной пылью. Результаты описанных в статье проведенных экспериментов подтверждают возможность и целесообразность реализации такого решения.
В рамках следующего этапа исследований планируется проведение физического моделирования пылединамиче-ских процессов, протекающих в горных выработках, обработанных гидрогелем.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Глебова Е. В., Волохина А. Т., Вихров А. Е. Оценка эффективности управления культурой производственной безопасности в компаниях ТЭК // Записки Горного института. -2023. - Т. 259. - С. 68-78. DOI: 10.31897/PMI.2023.12.
2. Gridina E. B., Kovshov S. V, Borovikov D. O. Hazard mapping as a fundamental element of OSH management systems currently used in the mining sector // Науковий вкник Нацюнального прничого ушверситету. - 2022. - № 1. - C. 107-115. DOI: 10.33271/ nvngu/2022-1/107.
3. Zhang L., Ponomarenko T. Directions for sustainable development of China's coal industry in the post-epidemic era // Sustainability. 2023, vol. 15, pp. 6518-6518. DOI: 10.3390/ su15086518.
4. Tsiglianu P., Romasheva N., Nenko A. Conceptual management framework for oil and gas engineering project implementation // Resources. 2023, vol. 12, no. 6, article 64. DOI: 10.3390/ resources12060064.
5. Ермолаев А. М., Кобылянский М. Т. Анализ и пути снижения смертельного травматизма в угольной промышленности // Вестник Научного центра ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности. - 2017. - № 2. - С. 91-100.
6. Фомин А. И. Анализ условий и охраны труда на предприятиях угольной отрасли Кузбасса // Вестник Научного центра ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности. - 2020. - № 3. - С. 57-61. - DOI: 10.25558/VOSTNII.2020.53.88.007.
7. Гридина Е. Б., Боровиков Д. О. Выявление причин травматизма на основе карт оценки профессиональных рисков на угольном разрезе // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2022. - № 6-1. - С. 114-128. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_ 0_114.
8. Коршунов Г. И, Каримов А. М., Магомедов Г. С., Тюлькин С. А. Снижение аэротехногенного воздействия респирабельной фракции пыли на персонал карьера при проведении массовых взрывов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2023. -№ 7. - С. 132-144. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_7_0_132.
9. Иванов Ю. М., Куракина Н. В., Фомин А. И, Ли Хи Ун, Ворошилов А. С. Анализ травматизма работников, обусловленного трудовым стажем. Оценка рисков травматизма // Уголь. - 2022. - № 2. - С. 37-40. DOI: 10.18796/0041-5790-2022-2-37-40.
10. Мохначук И. И., Пиктушанская Т. Е., Брылева М. С., Бетц К. В. Смертность на рабочем месте на предприятиях угольной промышленности России // Медицина труда и промышленная экология. - 2023. - № 63(2). - С. 88-93. DOI: 10.31089/1026-94282023-63-2-88-93.
11. Kabanov E. I., Korshunov G. I., Magomet R. D. Quantitative risk assessment of miners injury during explosions of methane-dust-air mixtures in underground workings // Journal of Applied Science and Engineering. 2020, vol. 24, no. 1, pp. 105-110. DOI: 10.6180/jase. 202102_24(1).0014.
12. Коробейникова Е. А., Панарина А. В., Куксова К. Д., Пудовкина А. А. Взрыв на шахте «Листвяжная»: рассуждения и выводы / Наука России - будущее страны: Сборник статей Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза: Наука и Просвещение, 2022. - С. 230-235.
13. Литвинов А. Р., Коликов К. С., Ишхнели О. Г. Аварийность и травматизм на предприятиях угольной промышленности в 2010-2015 годах // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2017. - № 2. - С. 6-17.
14. Peters S, de Klerk N, Reid A., Fritschi L., Musk A. B., Vermeulen R. Quantitative levels of diesel exhaust exposure and the health impact in the contemporary Australian mining industry // Occupational and Environmental Medicine. 2017, vol. 74, no. 4, pp. 282-289. DOI: 10.1136/oemed-2016-103808.
15. Saarikoski S., Teinila K., Timonen H., Aurela M, Laaksovirta T., Reyes F., Vasques Y., Oyola P., Artaxo P., Pennanen S., Junttila S., Linnainmaa M, Salonen R. O., Hillamo R. Particulate matter characteristics, dynamics and sources in an underground mine // Aerosol Science and Technology. 2018, vol. 52, no. 1, pp. 114-122. DOI: 10.1080/02786826.2017.1384788.
16. Eremeeva A. M., Kondrasheva N. K., Khasanov A. F., Oleynik I. L. Environmentally friendly diesel fuel obtained from vegetable raw materials and hydrocarbon crude // Energies. 2023, vol. 16, no. 5, article 2121. DOI: 10.3390/en16052121.
17. Кондрашева Н. К., Еремеева А. М. Получение биодизельного топлива из растительного сырья // Записки Горного института. - 2023. - Т. 260. - С. 248-256. DOI: 10.31897/PMI.2022.15.
18. BalovtsevS. V. Higher rank aerological risks in coal mines // Mining Science and Technology (Russia). 2022, vol. 7, no. 4, pp. 310-319. DOI: 10.17073/2500-0632-2022-08-18.
19. Баловцев С. В., Скопинцева О. В., Куликова Е. Ю. Иерархическая структура аэрологических рисков в угольных шахтах // Устойчивое развитие горных территорий. -
2022. - Т. 14. - № 2. - С. 276-285. DOI: 10.21177/1998-4502-2022-14-2-276-285.
20. Vasilenko T. A., Islamov A., Doroshkevich A. S., Ludzik K., Chudoba D., Кirillov А., Mita C. Permeability of a coal seam with respect to fractal features of pore space of fossil coals // Fuel. 2022, vol. 329, article 125113. DOI: 10.1016/j.fuel.2022.125113.
21. Martirosyan A. V, Ilyushin Yu. V. The development of the toxic and flammable gases concentration monitoring system for coalmines // Energies. 2022, vol. 15, no. 23, article 8917. DOI: 10.3390/en15238917.
22. Гендлер С. Г., Фазылов И. Р., Абашин А. Н. Результаты экспериментальных исследований теплового режима нефтяных шахт при термическом способе добычи нефти // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2022. - № 6-1. - С. 248-262. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_248.
23. Алабьев В. Р., Новиков В. В., Пашинян Л. А., Бажина Т. П. Нормализация теплового режима протяженных тупиковых выработок при высоких температурах пород на основе шахтных передвижных кондиционеров // Записки Горного института. - 2019. -Т. 237. - С. 251-258. DOI: 10.31897/pmi.2019.3.251.
24. Березовская А. В., Фомин А. И. Факторы опасности здоровью шахтеров и меры противодействия этим рискам // Международный научно-исследовательский журнал. -
2023. - № 5(131). - С. 1-8. DOI: 10.23670/IRJ.2023.131.17.
25. Хоменко А. О., Якшина Н. В., Мушников В. С., Ильин С. М., Самарская Н. А., Чекмарева М. А. Влияние виброакустических факторов на безопасность и здоровье работников промышленных предприятий // Экономика труда. - 2022. - Т. 9. - № 12. -С. 2175-2196. DOI: 10.18334/et.9.12.116410.
26. Скопинцева О. В., Вертинский А. С., Иляхин С. В., Савельев Д. И., Прокопо-вич А. Ю. Обоснование рациональных параметров обеспыливающей обработки угольного массива в шахтах // Горный журнал. - 2014. - № 5. - С. 17-20.
27. Borowski G., Smirnov Y. D., IvanovA. V, DanilovA. S. Effectiveness of carboxymethyl cellulose solutions for dust suppression in the mining industry // International Journal of Coal Preparation and Utilization. 2020, vol. 42, no. 8, pp. 2345-2356. DOI: 10.1080/19392699. 2020.1841177.
28. Wang H., Cheng S., Wang H., He J., Fan L., Danilov A. S. Synthesis and properties of coal dust suppressant based on microalgae oil extraction // Fuel. 2023, vol. 338, article 127273. DOI: 10.1016/j.fuel.2022.127273.
29. Wang Q. G., Wang D. M., Wang H. T., Shen Y. D., Zhu X. L. Experimental investigations of a new surfactant adding device used for mine dust control // Powder Technology. 2018, no. 327, рp. 303-309.
30. Корнев А. В., Ледяев Н. В., Кабанов Е. И., Корнева М. В. Оценка прогнозной запыленности в забоях угольных шахт с учетом особенностей смачиваемости угольной пыли // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2022. - № 6-2. - С. 115-134. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_115.
31. Смирняков В. В., Родионов В. А., Смирнякова В. В., Орлов Ф. А. Влияние формы и размеров пылевых фракций на их распределение и накопление в горных выработках при изменении структуры воздушного потока // Записки Горного института. - 2022. -Т. 253. - С. 71-81. DOI: 10.31897/PMI.2022.12.
32. Rodionov V., Tumanov M, Skripnik I., Kaverzneva T., Pshenichnaya C. Analysis of the fractional composition of coal dust and its effect on the explosion hazard of the air in coal mines // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022, vol. 981, no. 3, article 032024. DOI: 10.1088/1755-1315/981/3/032024.
33. Harris M. L., Sapko M. L. Floor dust erosion during early stages of coal dust explosion development // International Journal of Mining Science and Technology. 2019, vol. 29, no. 6, pp. 825-830. DOI: 10.1016/j.ijmst.2019.09.001.
34. Zhang H., Han W, Xu Y., Wang Z. Analysis on the development status of coal mine dust disaster prevention technology in China // Journal of Healthcare Engineering. 2021, vol. 2021, article 5574579. DOI: 10.1155/2021/5574579.
35. Завьялова Е. Л., Завьялов Г. В. Разработка средств локализации взрывов угольной пыли // Безопасность труда в промышленности. - 2022. - № 12. - С. 13-19. DOI: 10.24000/0409-2961-2022-12-13-19.
36. Luo Y., Wang D., Cheng J. Effects of rock dusting in preventing and reducing intensity of coal mine explosions // International Journal of Coal Science and Technology. 2017, vol. 4, no. 2, pp. 102-109. DOI: 10.1007/s40789-017-0168-z.
37. Романченко С. Б., Костеренко В. Н. Полномасштабные исследования взрывов угольной пыли и критерии эффективности средств локализации // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - 2018. - № 4. - С. 6-20.
38. Harteis S. P., Alexander D. W, Harris M. L., Sapko M. J., Weiss E. S. Review of rock dusting practices in underground coal mines. Report of investigations (National Institute for Occupational Safety and Health) 9530. DHHS publication; no. (NIOSH) 2017-101. https://stacks. cdc.gov/view/cdc/43943/cdc_43943_DS1.pdf.
39. Ren X., Xue D, Li Y, Hu X, Shao Z, Cheng W, Dong H., Zhao Y, Xin L, Lu W. Novel sodium silicate polymer composite gels for the prevention of spontaneous combustion of coal // Journal of Hazardous Materials. 2019, vol. 371, pp. 643-654. DOI: 10.1016/j.jhazmat. 2019.03.041.
40. Jiang Z., Dou G. Preparation and characterization of chitosan grafting hydrogel for mine-fire fighting // ACS Omega, 2020. vol. 5, no. 5, pp. 2303-2309. DOI: 10.1021/acsomega. 9b03551.
41. Patra S. K, Poddar R, Brestic M, Acharjee P. U, Bhattacharya P., Sengupta S, Pal P., Bam N, Biswas B, Barek V., Ondrisik P., Skalicky M, Hossain A. Prospects of hydrogels in agriculture for enhancing water productivity under water deficit condition // Hindawi International Journal of Polymer Science. 2022, vol. 2022, article 4914836. DOI: 10.1155/2022/4914836. EQ3
REFERENCES
1. Glebova E. V., Volokhina A. T., Vikhrov A. E. Assessment of the efficiency of occupational safety culture management in fuel and energy companies. Journal of Mining Institute. 2023, vol. 259, pp. 68-78. [In Russ]. DOI: 10.31897/PMI.2023.12.
2. Gridina E. B., Kovshov S. V., Borovikov D. O. Hazard mapping as a fundamental element of OSH management systems currently used in the mining sector. Naukovyi Visnyk Natsional-noho Hirnychoho Universytetu. 2022, vol. 1, pp. 107-115. DOI: 10.33271/nvngu/2022-1/107.
3. Zhang L., Ponomarenko T. Directions for sustainable development of China's coal industry in the post-epidemic era. Sustainability. 2023, vol. 15, pp. 6518-6518. DOI: 10.3390/su15086518.
4. Tsiglianu P., Romasheva N., Nenko A. Conceptual management framework for oil and gas engineering project implementation. Resources. 2023, vol. 12, no. 6, article 64. DOI: 10.3390/ resources12060064.
5. Ermolaev A. M., Kobylyansky M. T. Analysis and ways to reduce fatal injuries in the coal industry. Bulletin of the Scientific Center of VostNII on Industrial and Environmental Safety. 2017, no. 2, pp. 91-100. [In Russ].
6. Fomin A. I. Analysis of conditions and labor protection at enteprises of Kuzbass coal industry. Bulletin of the Scientific Center of VostNII on Industrial and Environmental Safety. 2020, no. 3, pp. 57-61. [In Russ]. DOI: 10.25558/VOSTNII.2020.53.88.007.
7. Gridina E. B., Borovikov D. O. Identification of the causes of injuries based on occupational risk assessment maps at the open-pit coal. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2022, no. 6-1, pp. 114-128. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_114.
8. Korshunov G. I., Karimov A. M., Magamedov G. S., Tyulkin S. A. Reduction of respirable dust-induced impact on open pit mine personnel in large-scale blasting. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2023, no. 7, pp. 132-144. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_7_0_132.
9. Ivanov Yu. M., Kurakina N. V., Fomin A. I., Li Khi Un, Voroshilov A. S. Analysis of injury rate as related to employee's labour experience. injury risk assessment. Ugol'. 2022, no. 2, pp. 37-40. [In Russ]. DOI: 10.18796/0041-5790-2022-2-37-40.
10. Mokhnachuk I. I., Piktushanskaya T. E., Bryleva M. S., Betts K. V. Workplace mortality at coal industry enterprises of Russia. Russian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology. 2023, no. 63(2), pp. 88-93. [In Russ]. DOI: 10.31089/1026-9428-2023-63-2-88-93.
11. Kabanov E. I., Korshunov G. I., Magomet R. D. Quantitative risk assessment of miners injury during explosions of methane-dust-air mixtures in underground workings. Journal of Applied Science and Engineering. 2020, vol. 24, no. 1, pp. 105-110. DOI: 10.6180/jase. 202102_24(1).0014.
12. Korobeynikova E. A., Panarina A. V., Kuksova K. D., Pudovkina A. A. Explosion at the Listvyazhnaya mine: reasoning and conclusions. Nauka Rossii - budushchee strany: Sbornik statey Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Science of Russia - the Future of the Country: Collection of Articles of the All-Russian Scientific and Practical Conference], Penza, 2022, pp. 230-235. [In Russ].
13. Litvinov A. R., Kolikov K. S., Ishkhneli O. G. Accident and injuries at the enterprises of the coal industry in 2010-2015. Vestnik of safety in coal mining scientific center. 2017, no. 2, pp. 6-17. [In Russ].
14. Peters S., de Klerk N., Reid A., Fritschi L., Musk A. B., Vermeulen R. Quantitative levels of diesel exhaust exposure and the health impact in the contemporary Australian mining
industry. Occupational and Environmental Medicine. 2017, vol. 74, no. 4, pp. 282-289. DOI: 10.1136/oemed-2016-103808.
15. Saarikoski S., Teinila K., Timonen H., Aurela M., Laaksovirta T., Reyes F., Vasques Y., Oyola P., Artaxo P., Pennanen S., Junttila S., Linnainmaa M., Salonen R. O., Hillamo R. Particulate matter characteristics, dynamics and sources in an underground mine. Aerosol Science and Technology. 2018, vol. 52, no. 1, pp. 114-122. DOI: 10.1080/02786826.2017.1384788.
16. Eremeeva A. M., Kondrasheva N. K., Khasanov A. F., Oleynik I. L. Environmentally friendly diesel fuel obtained from vegetable raw materials and hydrocarbon crude. Energies. 2023, vol. 16, no. 5, article 2121. DOI: 10.3390/en16052121.
17. Kondrasheva N. K., Eremeeva A. M. Production of biodiesel fuel from vegetable raw materials. Journal of Mining Institute. 2023, vol. 260, pp. 248-256. [In Russ]. DOI: 10.31897/ PMI.2022.15.
18. Balovtsev S. V. Higher rank aerological risks in coal mines. Mining Science and Technology (Russia). 2022, vol. 7, no. 4, pp. 310-319. DOI: 10.17073/2500-0632-2022-08-18.
19. Balovtsev S. V., Skopintseva O. V., Kulikova E. Yu. Hierarchical structure of aerological risks in coal mines. Sustainable Development of Mountain Territories. 2022, vol. 14, no. 2, pp. 276-285. [In Russ]. DOI: 10.21177/1998-4502-2022-14-2-276-285.
20. Vasilenko T. A., Islamov A., Doroshkevich A. S., Ludzik K., Chudoba D., Kirillov A., Mita C. Permeability of a coal seam with respect to fractal features of pore space of fossil coals. Fuel. 2022, vol. 329, article 125113. DOI: 10.1016/j.fuel.2022.125113.
21. Martirosyan A. V., Ilyushin Yu. V. The development of the toxic and flammable gases concentration monitoring system for coalmines. Energies. 2022, vol. 15, no. 23, article 8917. DOI: 10.3390/en15238917.
22. Gendler S. G., Fazylov I. R., Abashin A. N. The results of experimental studies of the thermal regime of oil mines in the thermal method of oil production. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2022, no. 6-1, pp. 248-262. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_248.
23. Alabyev V. R., Novikov V. V., Pashinyan L. A., Bazhina T. P. Normalization of thermal mode of extended blind workings operating at high temperatures based on mobile mine air conditioners. Journal of Mining Institute. 2019, vol. 237, pp. 251-258. [In Russ]. DOI: 10.31897/ pmi.2019.3.251.
24. Berezovskaia A. V., Fomin A. I. Miners' health hazards and measures to counteract these risks. International Research Journal. 2023, no. 5(131), pp. 1-8. [In Russ]. DOI: 10.23670/ IRJ.2023.131.17.
25. Khomenko A. O., Yakshina N. V., Mushnikov V. S., Ilyin S. M., Samarskaya N. A., Chek-mareva M. A. The influence of vibroacoustic factors on the safety and health of industrial employees. Ekonomika truda. 2022, vol. 9, no. 12, pp. 2175-2196. [In Russ]. DOI: 10.18334/ et.9.12.116410.
26. Skopintseva O. V., Vertinskiy A. S., Ilyakhin S. V., Savelev D. I., Prokopovich A. Yu. Substantiation of efficient parameters of dust-controlling processing of coal massif in mines. Gornyi Zhurnal. 2014, no. 5, pp. 17-20. [In Russ].
27. Borowski G., Smirnov Y. D., Ivanov A. V., Danilov A. S. Effectiveness of carboxymethyl cellulose solutions for dust suppression in the mining industry. International Journal of Coal Preparation and Utilization. 2020, vol. 42, no. 8, pp. 2345-2356. DOI: 10.1080/19392699. 2020.1841177.
28. Wang H., Cheng S., Wang H., He J., Fan L., Danilov A. S. Synthesis and properties of coal dust suppressant based on microalgae oil extraction. Fuel. 2023, vol. 338, article 127273. DOI: 10.1016/j.fuel.2022.127273.
29. Wang Q. G., Wang D. M., Wang H. T., Shen Y. D., Zhu X. L. Experimental investigations of a new surfactant adding device used for mine dust control. Powder Technology. 2018, no. 327, pp. 303-309.
30. Kornev A. V., Ledyaev N. V., Kabanov E. I., Korneva M. V. Estimation of predictive dust content in the faces of coal mines taking into account the peculiarities of the wettability of coal dust. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2022, no. 6-2, pp. 115-134. [In Russ]. DOI: 10.25018/02 36_1493_2022_62_0_115.
31. Smirnyakov V. V., Rodionov V. A., Smirnyakova V. V., Orlov F. A. The influence of the shape and size of dust fractions on their distribution and accumulation in mine workings when changing the structure of air flow. Journal of Mining Institute. 2022, vol. 253, pp. 71-81. [In Russ]. DOI: 10.31897/PMI.2022.12.
32. Rodionov V., Tumanov M., Skripnik I., Kaverzneva T., Pshenichnaya C. Analysis of the fractional composition of coal dust and its effect on the explosion hazard of the air in coal mines. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022, vol. 981, no. 3, article 032024. DOI: 10.1088/1755-1315/981/3/032024.
33. Harris M. L., Sapko M. L. Floor dust erosion during early stages of coal dust explosion development. International Journal of Mining Science and Technology. 2019, vol. 29, no. 6, pp. 825-830. DOI: 10.1016/j.ijmst.2019.09.001.
34. Zhang H., Han W., Xu Y., Wang Z. Analysis on the development status of coal mine dust disaster prevention technology in China. Journal of Healthcare Engineering. 2021, vol. 2021, article 5574579. DOI: 10.1155/2021/5574579.
35. Zavyalova E. L., Zavyalov G. V. Development of means for localization of the coal dust explosions. Occupational Safety in Industry. 2022, no. 12, pp. 13-19. [In Russ]. DOI: 10.24000/0409-2961-2022-12-13-19.
36. Luo Y., Wang D., Cheng J. Effects of rock dusting in preventing and reducing intensity of coal mine explosions. International Journal of Coal Science and Technology. 2017, vol. 4, no. 2, pp. 102-109. DOI: 10.1007/s40789-017-0168-z.
37. Romanchenko S. B., Kosterenko V. N. Coal dust explosions full-scale research and localization means efficiency criteria. Vestnik of safety in coal mining scientific center. 2018, no. 4, pp. 6-20. [In Russ].
38. Harteis S. P., Alexander D. W., Harris M. L., Sapko M. J., Weiss E. S. Review of rock dusting practices in underground coal mines. Report of investigations (National Institute for Occupational Safety and Health) 9530. DHHS publication; no. (NIOSH) 2017-101. https://stacks. cdc.gov/view/cdc/43943/cdc_43943_DS1.pdf.
39. Ren X., Xue D., Li Y., Hu X., Shao Z., Cheng W., Dong H., Zhao Y., Xin L., Lu W. Novel sodium silicate polymer composite gels for the prevention of spontaneous combustion of coal. Journal of Hazardous Materials. 2019, vol. 371, pp. 643-654. DOI: 10.1016/j.jhazmat. 2019.03.041.
40. Jiang Z., Dou G. Preparation and characterization of chitosan grafting hydrogel for mine-fire fighting. ACS Omega, 2020. vol. 5, no. 5, pp. 2303-2309. DOI: 10.1021/acsomega. 9b03551.
41. Patra S. K., Poddar R., Brestic M., Acharjee P. U., Bhattacharya P., Sengupta S., Pal P., Bam N., Biswas B., Barek V., Ondrisik P., Skalicky M., Hossain A. Prospects of hydrogels in agriculture for enhancing water productivity under water deficit condition. Hindawi International Journal of Polymer Science. 2022, vol. 2022, article 4914836. DOI: 10.1155/2022/4914836.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Корнев Антон Владимирович1 - канд. техн. наук, доцент, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-6371-9969, Спицын Андрей Александрович1 - аспирант, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0003-1148-6109,
Займенцева Лидия Александровна - инженер
2 категории, ООО «Газпром переработка»,
e-mail: [email protected],
ORCID ID: 0009-0008-5948-6435,
Зубко Михаил Вадимович1 - студент,
e-mail: [email protected],
ORCID ID: 0009-0006-9100-5190,
1 Санкт-Петербургский горный университет.
Для контактов: Корнев А.В., e-mail: [email protected].
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
A.V. Kornev1, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-6371-9969, A.A. Spitsyn1, Graduate Student, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0003-1148-6109, L.A. Zaimentseva, 2nd Category Engineer, LLC «Gazprom processing», Saint-Petersburg, 194044, Russia, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0009-0008-5948-6435, M.V. Zubko1, Student, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0009-0006-9100-5190, 1 Saint-Petersburg Mining University, 199106, Saint-Petersburg, Russia.
Corresponding author: A.V. Kornev, e-mail: [email protected].
Получена редакцией 23.06.2023; получена после рецензии 26.06.2023; принята к печати 10.08.2023. Received by the editors 23.06.2023; received after the review 26.06.2023; accepted for printing 10.08.2023.
