CC BY
18
I С.Б. Романченко // S. B. Romanchenko [email protected]
д-р техн. наук, доцент, ведущий научный сотрудник ФГБУ ВНИИПО МЧС России, Россия, 143903, Московская область, г. Балашиха, мкр. ВНИИПО, д. 12 doctor of technical sciences, assistant professor, leading researcher of FGBU VNIIPO MChS of Russia, microdistrict 12, VNIIPO, Balashikha, Moscow Region, 143903, Russia
| А. А. Трубицын // A.A. Trubitsyn [email protected]
д-р техн. наук,, профессор, консультант по научной работе НАО "НЦ ПБ", "Горный ЦОТ", Россия, 650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар, 1 doctor of technical sciences, professor, Scientific Advisor, NAO "Scientific Center of Industrial Safety", 1, Sosnoviy bulvar, Kemerovo, 650002, Russia
УДК 622.81
МИКРОСКОПИЧЕСКИИ МЕТОД АНАЛИЗА СТЕПЕНИ УЧАСТИЯ ПЫЛИ ВО ВЗРЫВАХ
ANALYSIS MICROSCOPIC METHOD OF DUST PARTICIPATION DEGREE IN EXPLOSIONS
В статье рассмотрен метод микроскопического анализа серии проб угольной пыли, отбираемой на участке аварии в угольной шахте с целью установления места возникновения взрыва и определения факта участия угольной пыли во взрыве. Наряду с традиционным визуальным контролем коксов применена компьютерная обработка изображений, позволяющая дополнительно к физическим преобразованиям в частицах, исследовать динамику дисперсного состава пыли, подвергшейся тепловому воздействию взрыва. Для повышения достоверности микроскопического анализа продемонстрированы возможности анализа минимальных размеров частиц в различных точках контроля, средних величин характерных размеров или эквивалентных диаметров частиц. Проведена качественная корреляция изменений дисперсного состава пыли по длине аварийной выработки с изменениями остаточного показателя выхода летучих веществ. Приведены результаты апробации предложенного метода на реальном массиве проб пыли из аварийного участка. The article describes the coal dust sample series taken at the coal mine accident site microscopic analysis method in order to establish the place of the explosion and determine whether the coal dust is involved in the explosion. Along with the traditional visual control of cokes, computerized image processing has been applied, which allows, in addition to physical transformations in particles, to investigate the dynamics of the dispersed composition of dust subjected to the thermal effects of an explosion. To improve the reliability of microscopic analysis, the possibilities of analyzing the minimum particle sizes at various points of control, average values of characteristic sizes, or equivalent particle diameters have been demonstrated. A qualitative correlation of changes in the dust dispersion composition along the damaged opening with changes in the devolatilization residual indicator was carried out. The results of the method proposed testing on a real dust sample array from an emergency site are given.
Ключевые слова: ВЗРЫВ, УГОЛЬНЫЙ АЭРОЗОЛЬ, КОНЦЕНТРАЦИЯ ПЫЛИ, ДИСПЕРСНЫЙ СОСТАВ, АЭРОЗОЛЬ, МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ, ВЫХОД ЛЕТУЧИХ ВЕЩЕСТВ, НИЖНИЙ КОНЦЕНТРАЦИОННЫЙ ПРЕДЕЛ ВЗРЫВАЕМОСТИ, ТЕРМОДЕСТРУКЦИЯ УГЛЯ Key words: EXPLOSION, COAL AEROSOL, DUST CONCENTRATION, DISPERSED COMPOSITION, AEROSOL, MICROSCOPIC IMAGE, DEVOLATILIZATION, THE LOWESTEXPLOSIVENESS CONCENTRATION LIMIT, COAL THERMAL DESTRUCTION
В ВЕДЕНИЕ
Взрывы в угольных шахтах последнего периода определяют необходимость дальнейших исследований в области борьбы с угольной пылью, которая в случае участия во взрыве переводит локальную вспышку в аварию с катастрофическими последствиями. Информация, получаемая при
анализе проб угольной пыли (непосредственно при ликвидации взрывов или в ходе технического расследования причин аварий) позволяет определить или уточнить место возникновения взрыва, характер его протекания с различной детализацией его динамики. В ходе исследований определены новые возможности микроскопического анализа дисперсного состава пыли
как показателя интенсивности взрывного горения в горных выработках. Эти методы в сочетании с визуальным анализом коксов и модифицированным методом анализа выхода летучих веществ из пылеотложения по длине аварийной выработки позволяют существенно дополнить достоверность научной составляющей при проведении технических расследований аварий.
МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЧАСТИЦ УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ
Микроскопические методы анализа, ранее являвшиеся чисто визуальными, при применении компьютерной обработки изображений позволяют распознать изменения в частицах угольной пыли, вызванные высокотемпературным воздействием фронта пламени или нагретых продуктов горения. В настоящее время применение электронной микроскопии существенно расширяет возможности рассматриваемого вида анализа.Температура около 350°С является характерной точкой термогравиметрической кривой по ГОСТ Р 53293-2009, данная температура определяет начало процесса интенсивного выхода летучих веществ или начала термической деструкции угля [1,2]. На начальном этапе высокотемпературного воздействия на угольные частицы их поверхность оплавляется (рисунок 1), далее появляется пленка жидкой фазы, насыщенная пузырьками газообразных продуктов пиролиза (рисунок 2).
Интенсивное выделение газов (70 мл на 1 г угля и более [9]) находит свое отражение в заметных изменениях в частицах пыли подвергшейся тепловому воздействию (рисунок 2). По мере
Рисунок 1 - Ококсовавшиеся частицы угольной пыли
(увеличение х50) [6,7] Figure 1 - Coked coal dust particles (increase x50) [6,7]
Рисунок 2 - Ококсовавшаяся масса пыли с выраженной пузырчатой структурой и слипшимися агрегатами частиц из эпицентра взрыва (пыль
угля марки «Ж») Figure 2 - The coked mass of dust with a pronounced vesicular structure and stuck together aggregates of particles from the epicenter of the explosion (dust of "G" rank coal)
прогревания частиц интенсивно выделяющиеся летучие вещества приводят к глубоким преобразованиям внутри частиц, газовыми пузырьками формируется пористая или «пузырчатая» структура не только в поверхностном слое, но и на всю глубину угольного вещества. Угольная оболочка (рисунок 2, фрагменты - «О») вокруг газового пузырька на определенных этапах нагрева имеет стенки толщиной 8-12 мкм и интенсивное выделение летучих веществ приводит к ее разрыву. При соприкосновении расплавленных частиц происходит их агрегация с образованием более крупных объектов различной устойчивости.
По указанным выше преобразованиям, наблюдаемым при помощи микроскопических снимков, возможно определить факт участия пыли во взрыве. Так в пыли угля марки «Ж», отобранной в выработке-эпицентре взрыва (рисунок 2), наглядно видны эффекты оплавления, вспучивания, агрегации и существенного увеличения пористости и площади поверхности агрегатов. Факт полного преобразования частиц в пористую структуру на всю глубину угольного вещества свидетельствует о нахождении частиц в эпицентре взрыва или в непосредственной близости от него (до 10 м). На больших удалениях от эпицентра взрыва (то есть вне зоны горения облака метана) глубоких изменений в структуре частиц не наблюдается, число коксов резко падает, и для их выявления требуется микроскопический анализ с изображением от 0,5 до 5 тысяч частиц (и более) в каждой точке от-
бора пробы. Значительная часть коксов имеет плоскую нижнюю поверхность, что свидетельствует об их налипании на оборудовании или стенках выработки в процессе прохождения фронта пламени. На рисунке 2 плоские поверхности («П») визуально различимы у опрокинутых частиц. Большинство частиц на рисунке 2 также имеет плоскую основу, однако эти частицы приняли устойчивое положение именно за счет расположения на указанной плоскости. Длительность воздействия высокой температуры на пылевой аэрозоль оценивается во временном интервале от 0,01с до 1с, период индукции взрыва пыли для углей различной стадии метаморфизма находится в пределах 40-250 мс [9].
Метод микроскопического анализа частиц, подвергшихся взрыву, имеет неоспоримое преимущество перед другими методами - наглядность. К недостаткам можно отнести относительно небольшое число анализируемых частиц пыли или низкую представительность пробы. Число частиц в отложившейся или витающей пыли определяется числами порядка 1012-1015 единиц на 5-10-метровом участке выработки. Поэтому частицы, видимые одновременно в одном микроскопическом изображении составляют миллионные доли процента. Фокусное расстояние оптики микроскопа резко ограничивает число анализируемых частиц и на одном изображении, максимально различимы от 1000 до 2500 частиц для режима увеличения х500-х1000. При этом достаточно сложно распознать слипание нагретых частиц от простого наложения остывших частиц. Усложняет применение метода микроскопического анализа факт образования коксов только пылью спекающихся марок углей (Г,Ж,К,ОС). При взрыве неспекающихся углей (Б,Д,Т) окок-совавшиеся частицы слабо выражены [9].
Данный метод не получил распространения на уровне нормативного документа, регламентирующего операции на этапе настроек микроскопа, отбора и подготовки проб, а также на последующих этапах определения процентного содержания коксов в пробах пыли. Данный метод применялся ранее на КД «Барбара» [6,7,8].
ХАРАКТЕРНАЯ ДИНАМИКА ФОРМИРОВАНИЯ ВЗРЫВНОЙ ВОЛНЫ И ФРОНТА ПЛАМЕНИ ПО
ДЛИНЕ АВАРИЙНОЙ ВЫРАБОТКИ
Для детализации возможности применения микроскопического анализа предварительно
Рисунок 3 - Динамика скорости пламени взрыва по длине штрека (на примере взрыва № 3620 КД «Барбара» [6]) Figure 3 - Explosion flame speed dynamics along the gallery length (using the example of No. 3620 KD "Barbara" explosion [6])
рассмотрим процессы, происходящие при распространении ударной взрывной волны УВВ и фронта пламени вдоль 200 метрового исследовательского штрека (рисунок 3).
По мере продвижения фронта пламени от эпицентра взрыва по длине выработки в зоне перехода от диффузионного к дефлаграционно-му горению динамика окислительных процессов выражается в изменении скорости пламени. На первых 50 м рассмотренного примера (рисунок 2) произошел рост скорости пламени с 0 до 520 м/с. Далее на последующих 10 м - скорость пламени1 снизилась до 240 м/с из-за недостатка одного из составляющих в системе «кислород-горючее». После формирования устойчивого дефлаграци-онного горения и «волны давления»2 происходит монотонный рост скорости пламени для условий дальнейшего распространения взрыва на значительные расстояния (при наличии достаточного количества горючей пыли). На рисунке 3 область устойчивого взрывного горения находится на участке после 100-120м по длине штрека.
Необходимо отметить, что большинство полномасштабных взрывных экспериментов выполнены в опытных штреках, не имевших пересечения и сопряжения с другими проветриваемыми выработками. Динамика интенсив-
1 Скорость пламени определяется в момент прохождения фронта пламени каждой точки контроля по длине штрека.
2 Детально процесс формирования устойчивого взрыва и переход от диффузионного к дефлаграционному горению рассмотрен в работе [5].
Рисунок 4 - Схема аварийного участка с местами отбора проб пыли (точки 1-18)
и проб угля (точки 19,20)
Figure 4 - The emergency section scheme with dust (points 1-18) and coal samples (points 19.20) taking sites
ности горения, скорости пламени и давления взрыва в местах пересечения проветриваемых выработок практически не исследованы.
Проведенными микроскопичесими исследованиями установлено, что в условиях реальных шахт из-за разветвленности выработок участки, на которых рост скорости пламени (или давления взрыва) периодически сменяется его снижением как на прямолинейных участках, так и в местах пересечений проветриваемых выработок. В зоне переходных процессов изменения скорости пламени приводит к различному времени теплового воздействия на угольную пыль. Поэтому коксовые преобразования в частицах, также величина остаточного выхода летучих веществ (в пыли после взрыва) будут сильно различаться как по длине отдельных выработок, так и после прохождения взрывной волной их сопряжений.
Из-за температурного воздействия относительно крупные (более 20 мкм) частицы угольной пыли оплавляются (ококсование), а мелкие (0,5- 2,5 мкм) могут выгорать за время нахождения в зоне пламени и высоких температур.
ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОБ ПЫЛИ ИЗ ВЫРАБОТОК АВАРИЙНОГО УЧАСТКА
Физико-химические изменения в пыли, подвергшейся воздействию взрыва и высокой
температуры, могут быть представлены на примере проб в реальных точках аварийного участка с номерами 1-18 (рисунок 4).
Первоначальным местом возникновения взрыва (на этапе ввода в действие ПЛА и первых этапах работ по ликвидации аварии) была определена лава 832ю пласта «Тройной» 2. Однако характер разрушений, дополненный анализом состояния угольной пыли в различных точках участка, позволил определить место возникновения взрыва - камера привода ленточного конвейера 1ЛУ-120 в рельсовом уклоне (РУ) 35ю пласта «Тройной». Угольная пыль из эпицентра взрыва представлена ранее на рисунке 2.
В шахте (рисунок 4) до взрыва применялась обмывка угольной пыли и отобранная для анализа пыль не содержала сланцевых примесей. Кроме этого, нижняя часть рельсового уклона (РУ 35ю, точка 10, рисунок 4) была связана с остальными выработками скважиной с высоким аэродинамическим сопротивлением. Поэтому распространение взрывной волны и фронта пламени прошло только в одном направлении -вверх по РУ 3.Разрушения и следы термического воздействия зафиксированы вверх от камеры привода по РУ (точка 11, рисунок 4) и в обе сто-
3 Материалы Дополнительного расследования группового несчастного случая, связанного с аварией, произошедшей 01.02.2013 года в СП «Шахта Воркутинская» ОАО «Воркутауголь».
роны от РУ по конвейерному штреку КШ 832ю пласта Тройной. Существенных изменений в дисперсном составе пыли и выходе летучих веществ выше очага в аварийной выработке (точка 10, рисунок 4) не отмечено.
Исходя из характера протекания и направления распространения взрыва, рассмотрены изменения в дисперсном составе пыли после взрыва на участках:
- прямолинейный участок непосредственно в аварийной выработке до эпицентра взрыва (точка 10, рисунок 4), далее выше по РУ на расстояние до 10 м от сопряжения с КШ 832ю (последовательно точки 11, 13, 14, 15, 16);
- в месте сопряжения РУ и КШ 832ю (точка 7);
- прямолинейный участок аварийной выработки (РУ) после пересечения с КШ 832ю (точки 7, 18);
- прямолинейный участок КШ 832ю после поворота взрывной волны и фронта пламени под углом около 90° (участок 7-1, рисунок 4). Данный участок содержит точку сопряжения с лавой4 (точка 3).
В точке 10 (до очага взрыва) отмечен максимальный выход летучих веществ из отложившейся пыли и максимальное процентное содержание тонких фракций пыли (рисунок 5 - первичное микроскопическое изображение частиц, рисунок 6 - изображения частиц в той же точке после программной обработки). Далее на рисунках 7-175 приведены изображения частиц после компьютерной обработки. Логически связанные данные при движении УВВ и фронта пламени по РУ 35ю (рисунки 5 - 11) приведены в таблице 1, после поворота по ходу вентиляционной струи
- в таблице 2 и таблице 3 (после поворота УВВ против направления вентиляционной струи). Как видно из сопоставления рисунков 7 и 8, вне зоны первичного загазирования метаном горят только газы, выделяющиеся из угля, одновременно с этим в контрольной точке 13 (рисунок 8) на снижение интенсивности горения оказывает нехватка кислорода за счет его активного выгорания в зоне инициации взрыва (рисунок 7 - точка 11).
При дальнейшем распространении взрыва от точки 13 до точек 14, 15 и 16 на прямолинейном отрезке РУ 35ю (рисунки 9,10,11) сохранилась тенденция снижения интенсивности го-
4 На момент взрыва приведенные на рисунке 4 изолирующие перемычки в лаве 832ю отсутствовали, они возведены позднее - в ходе ведения горноспасательных работ.
5 Работы выполнены на лабораторной базе ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России (Пихконен Л.В., Родионов В.А.)
г;
У -*S V î
мл.
» %
с
*
■ ; .'»-у * ». .7"' ■■ -
; > * , t V * • * J Г ■ •• Vv
? у,. *4 iff v • . V
- / m
Pfte т/^шш
тшщт 'ШШЖ'■■: ... V -« V. ; :
Рисунок 5 - Частицы отложившейся пыли до очага взрыва (точка 10) Figure 5 - Particles of deposited dust before the explosion source (point 10)
М'ГЛ^с
atlji
Рисунок 6 - Компьютерная обработка микроскопического изображения пыли в точке 10 (нумерация частиц и определение их размеров1),
количество частиц для анализа - 1586 Figure 6 - Computer processing of dust microscopic image at point 10 (numbering of particles and determination of their sizes1), the number of particles for analysis - 1586
*>
4
+
A ■ ■ ■ .v . - . s
л * ч^ - * »*н * *. i 'j - - * . -
*i •' * * ж'
; „ я - , ■• " *
. Г 7
Рисунок 7 - Микроскопические изображения пыли в точке 11, количество частиц 268 (выражены крупные агрегаты оплавленных частиц, мелкие
и средние частицы в значительной степени выгорели или перешли в агрегатное состояние -коксы)
Figure 7 - Microscopic images of dust at point 11, the number of particles 268 (large aggregates of fused particles are expressed, small and medium particles burned out to a large extent or transferred to the state of _aggregation - coke)
Скорость пламени определяется в момент прохождения фронта пламени каждой точки контроля по длине штрека.
Рисунок 8 - Микроскопические изображения пыли в точке 13, число частиц 943 (выражены коксы,
интенсивность горения вне зоны вспышки метана снизилась, рост числа мелких частиц свидетельствует об уменьшении интенсивности
их выгорания и/или агрегации) Figure 8 - Microscopic images of dust at point 13, the
number of particles 943 (cokes are expressed, the intensity of combustion outside the methane flash zone has decreased, an increase in the number of small particles indicates a decrease in the intensity of their burnout and / or aggregation)
Рисунок 9 - Микроскопические изображения пыли в точке 14 (рост числа мелких частиц) Figure 9 - Microscopic images of dust at point 14 (increase in the number of small particles)
Рисунок 10 - Микроскопические изображения пыли в точке 15, резкий рост общего числа частиц 2884
(рост на единицу площади около 300%) Figure 10 - Microscopic images of dust at point 15, a sharp increase in the total number of particles 2884 (growth per area unit of about 300%)
- * - Z ® "1С • *■"
I j jsL-j*- - -_
Рисунок 11 - Микроскопические изображения
пыли в точке 16 (наличие мелких фракций пыли
сопровождается снижением размеров коксовых
агрегатов)
Figure 11 - Microscopic images of dust at point 16 (the presence of small dust fractions is accompanied by a decrease in the size of coke aggregates)
---- ".'"-V-v/,*- * .A
- * Vjsv. Г _m " _ _ - — -
Рисунок 12 Изображение пыли в контрольной точке 12 (поворот УВВ вправо от РУ по ходу вентиляционной струи) Figure 12 Image of dust at control point 12 (shock blast wave right turn from railway slope along the air stream) ' : - ■ ■■■ . •• . .•• ■
5.? .г- .¿wjcг-; л
Рисунок 13 - Микроскопические изображения пыли в
точке 4 (1899 частиц) Figure 13 - Microscopic images of dust at point 4 (1899 particles)
Рисунок 14 - Микроскопические изображения пыли в
точке 3 (1513 частиц) Figure 14 - Microscopic images of dust at point 3 (1513 particles)
■ -*, чл: -^-
' - - - -V ■ - . JT'tyfil't. -
if?- Z: : '3-5; v
Рисунок 15 - Микроскопические изображения пыли в
точке 1 (2774 частиц) Figure 15 - Microscopic images of dust at point 1 (2774 particles)
- r ---
- ' jC - * ' ^ * ,
-V *.. iTi^T" * 1" -V-*
-
■„ . * - ' j I,, * ■ * - i /
If ' : t • -v - c- -{,... -1 v „
-
r ■■ i. к V. -
z _r - , , "i
-/A ____
■ # -»- -
. Л" ■ = - * , f г
V
-A ■■--
Рисунок 16 - Микроскопические изображения пыли
в точке 8 (после поворота УВВ против хода вентиляционной струи по конвейерной выработке) Figure 16 - Microscopic images of dust at point 8 (after turning the shock blast wave against the direction of the ventilation stream along the conveyor gallery)
ч* ' '
■ *. • ji T t
- J■
1-4- *
■ - • >
»4.- - I
. ; ■ *- ■ -
l . • .V . .
fc. - • -
-
4 i .
•- . » . f - • . Y
Л - - -* . " . j-'-X . "V i
+- »
* * »» »
Рисунок 17 - Микроскопические изображения пыли в точке 9 (против хода вентиляционной струи по конвейерной выработке) Figure 17 - Microscopic images of dust at point 9 (against the direction of the ventilation stream along the conveyor gallery)
рения, выраженная в непрерывном росте числа мелких частиц, среднего размера (длины) частиц и среднего эквивалентного диаметра частиц в отложившейся после взрыва пыли. Однако на всем протяжении участка продолжалось взрывное горение угольных частиц. На всех рисунках 7-16 отмечены коксы и слипшиеся агрегаты расплавленных частиц.
На качественном уровне электронно-микроскопический анализ (таблица 1, таблица 2, таблица 3) подтвердил сложный характер изменения интенсивности горения вдоль штреков на участках формирования «волны давления». В эпицентре взрыва выгорание метана сопровождается интенсивным прогревом угольных частиц, выделением летучих веществ, выгоранием горючих газов (выделенных пылью) и мелких частиц угольной пыли. Практически вся угольная пыль в месте воспламенения метана имеет вид крупных коксов, являющихся агрегатами расплавленных частиц. В этой зоне частицы претерпевают максимальные изменения в структуре, их остаточный выход летучих веществ уменьшается более чем в 2 раза (в рассмотренном реальном случае). По мере продвижения УВВ и с некоторым отставанием фронта пламени (далее - фронтов) по горной выработке неизбежен переходный процесс в ходе формирования «волны давления». Это находит свое
Таблица 1 - Состав пыли после взрыва в контрольных точках по длине аварийной выработки - рельсового
уклона (участок 10-7-18, рисунок 4)
Table 1 - Composition of dust after an explosion at control points along the length of the damaged opening - railway slope
(section 10-7-18, Figure 4)
Параметр, ед.измерений Значение параметров в контрольных точках:
10 11 (место взрыва) 13 14 15 16 7 (сопряжение выработок ) 18
L , мкм min' 0,5 4,6 ' 2,3 1,3 4,1 1,2 0,6 1,2
L , мкм max' 140 282 95 122 238 208 133 163
L , мкм ср' 2,0 32,0 7,8 11,8 13,3 11,5 6,0 10,0
0 , мкм ср' 1,6 24,8 6,1 9,1 10,3 9,0 4,7 7,6
Таблица 2 - Состав пыли после взрыва в контрольных точках после сопряжения выработок под углом 90°
(участок 7-1, рисунок 4) Т
able 2 - Dust composition after the explosion at control points after the opening junction at an angle of 90 ° (section 7-1,
Figure 4)
Параметр, ед.измерений Значение параметров в контрольных точках:
7 6 5 4 3 1
L , мкм mm' 0,6 1,2 1,0 1,6 4,1 4,1 0,5 2,1
L , мкм max' 133 280 191 88 182 74 130
L , мкм Ф' 6,0 12,8 10,6 6,3 16,1 15,3 4,7 7,1
0 , мкм ср 4,7 10,0 8,2 4,9 11 11,9 3,7 5,5
Таблица 3 - Состав пыли после взрыва в контрольных точках после сопряжения выработок под углом 90°
(участок 7-17 против вентиляционной струи)
Table 3 - Composition of dust after an explosion at control points after the opening junction at an angle of 90 ° (section 7-17
against the air stream)
Параметр, ед.измерений Значение параметров в контрольных точках:
7 8 9
L ., мкм min' 0,6 0,000581 0,0101
L , мкм max' 133 0,101 0,218
L , мкм ср' 6,0 0,0054 0,0101
0 , мкм ср' 4,7 0,00426 0,00808
отражение в резких скачках скорости пламени и, соответственно, в дисперсном составе угольной пыли (осевшей после взрыва). В этой переходной зоне по мере удаления фронтов от источника воспламенения выгорание мелких частиц не столь интенсивен, в микроскопиче-
ских изображениях падение скорости пламени сопровождается ростом числа мелких частиц в пылеотложении, а возрастание интенсивности горения визуально различимо за счет снижения (до полного исчезновения) мелких частиц и повышения величины среднего диаметра частиц.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ленных частиц от наложения остывших частиц;
Проведенные микроскопические исследования впервые позволили описать (на качественном и количественном уровне) процессы во взрывном горении, происходящие в области сопряжения проветриваемых горных выработок при выходе УВВ и фронта пламени из одной выработки в 2-3 выработки после разветвления. Отмечены отличия в динамике дисперсного состава пыли при движении фронтов взрыва по ходу вентиляционной струи и против направления движения воздуха. Во всех исследованных точках сопряжений выработок (на рисунке 4 - точки 7 и 3) происходил рост интенсивности горения (или скорости фронта пламени) за счет дополнительного объема кислорода, поступающего к фронту пламени.
- наиболее объективными показателями, характеризующими процесс взрывного горения вдоль выработки, является минимальный размер частиц в точке контроля, показатели - максимальный или средний эквивалентный диаметр требует доработки методов обработки микроскопических изображений.
В ходе исследований отмечены основные проблемные и перспективные вопросы микроскопического анализа:
- трудность различения агрегатов расплав-
Электронно-микроскопический анализ угольной пыли достаточно достоверно распознает резкие переходы в ее составе (до очага взрыва - очаг воспламенения - после очага взрыва) и предполагает его практическое использование при уточнении фактического места возникновения взрыва. Этот метод (в сочетании с параллельным анализом остаточного выхода летучих веществ) после практической апробации соответствующей методики может достоверно определить факт участия угольной пыли во взрыве и провести контроль динамики распространения УВВ и фронта пламени по выработкам аварийного участка.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 55660-2013 Топливо твердое минеральное. Определение выхода летучих веществ. - М.: ФГУП «Стандартинформ».-2014.-17 с.
2. ГОСТ Р 53293-2009. Пожарная опасность веществ и материалов. Материалы, вещества, и средства огнезащиты. идентификация методами термического анализа.
3. ГоСТ 12.1.041-83.Пожаровзрывобезопасность горючих пылей. общие требования.
4. ГоСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.
5. Романченко С.Б., Девликанов М.о. влияние дисперсного состава угольной пыли на показатели бзрыбо-опасности.// бестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. - № 2-2019, с.16-23.
6. Cybulski W. Wybuchy pylu weglowego i ich zwalczanie. Katowice, Wydaw. "Slask"., 1973.- 451 с.
7. Lebecki K. Zagrozenia py'lowe w gornictwie. KAT0WICE: G'lowny Instytut Gornictwa, 2004.- 399 c.
8. Лебецки к.А., Романченко С.Б. Пылевая бзрыбоопасность горного производства. -М.: Горное дело, 2012.-464 с.
9. Нецепляеб М.И., Любимова А.И., Петрухин П.М.. Борьба со взрывами угольной пыли в шахтах. М.: Недра, 1992. - 298 с.
REFERENCES
1. GOST R 55660-2013 Solid mineral fuel. The volatile substances yield determination. Moscow: FGUP Standartinform. 2014. P 17 [in Russian].
2. GoST R 53293-2009 Fire hazard of substances and materials. Materials, substances, and fire protection means. Identification by thermal analysis methods.
3. GoST 12.1.041-83 Combustible dusts' fire and explosion safety. General requirements.
4. GoST 12.1.044-89. Fire and explosion hazard of substances and materials. The nomenclature of indicators and methods for their determination.
5. Romanchenko, S.B. & Devlikanov M.o. (2019).Vliianie dispersnogo sostava ugolnoi pyli na pokazateli vzryvoopasnosti [The effect of the coal dust dispersed composition on explosion hazard indicators]. Vestnik nauchnogo tsentra po bezopasnosti rabot v ugolnoi promyshlennosti - Herald of Safety in Mining Industry Scientific Center, 2, 16-23 [in Russian].
6. Cybulski W. (1973). Wybuchy pylu weglowego i ich zwalczanie. Katowice, Wydaw. "Slask"., [in Polish].
7. Lebecki K. (2004). Zagrozenia pyîowe w gornictwie. Katowice: G'lowny Instytut Gornictwa, [in Polish].
8. Lebecki, K.A., & Romanchenko, S.B. (2012). Pylevaia vzryvoopasnost gornogo proizvodstva [Dust explosion hazard of mining]. Moscow: Gornoie Delo [in Russian].
9. Netsepliaev, M.I., Liubimova, A.I., & Petrukhin, P.M. (1992). Borba so vzryvami ugolnoi pyli v shakhtakh [Coal dust explosion control in mines]. Moscow: Nedra [in Russian].
