CC BY
53
ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень / MIAB. Mining Informational and Analytical Bulletin, 2019;(12):205-214
УДК 622.822 DOI: 10.25018/0236-1493-2019-12-0-205-214
ОЦЕНКА МЕР ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ
В.А. Портола1, А.Е. Овчинников2, А.Н. Жданов2
1 Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, Кемерово, Россия, e-mail: [email protected] 2 АО «СУЭК-Кузбасс», Ленинск-Кузнецкий, Россия
Аннотация: Работы по добыче полезных ископаемых отличаются повышенной опасностью возникновения аварий из-за воздействия опасных и вредных факторов. Согласно проведенному анализу наиболее распространенной аварией в угольных шахтах России являются пожары. Наибольший экономический ущерб угольным шахтам наносят эндогенные пожары, возникающие от самовозгорания угля. Для повышения безопасности и экономической эффективности горных работ необходимо проведение мероприятий, позволяющих предотвратить процессы самовозгорания угля в шахтах. Оценка эффективности существующих способов воздействия на процесс самовозгорания показала, что применение водных составов антипи-рогенов снижает скорость сорбции кислорода углем в 1,6-2,0 раза, что позволяет увеличить длительность инкубационного периода самовозгорания в 2,0-2,4 раза. Существенно замедляет процесс самовозгорания снижение концентрации кислорода в воздухе, поступающем в скопление угля. Так, уменьшение концентрации кислорода в воздухе до 5% путем подачи инертного газа приводит к росту длительности инкубационного периода самовозгорания в 4 раза. Менее значимыми факторами по влиянию на процесс самовозгорания оказались влажность угля и снижение его начальной температуры. При охлаждении на 100 градусов инкубационный период возрос в 1,7 раза, а при увлажнении угля с 5% до 10% — только в 1,4 раза.
Ключевые слова: аварийность угольных шахт, эндогенный пожар, инкубационный период самовозгорания, антипирогены, инертизация, предупреждение самовозгорания. Для цитирования: Портола В. А., Овчинников А. Е., Жданов А. Н. Оценка мер по предупреждению эндогенных пожаров в угольных шахтах // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2019. - № 12. - С. 205-214. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-12-0-205-214.
Evaluation of endogenous fire precautions in coal mines
V.A. Portola1, A.E. Ovchinnikov2, A.N. Zhdanov2
1 T. Gorbachev Kuzbass State Technical University, Kemerovo, Russia, e-mail: [email protected] 2 SUEK-Kuzbass JSC, Leninsk-Kuznetskiy, Russia
Abstract: Mineral mining features high risk of accidents due to various hazards. The most often accident in coal mines in Russia is fire. The highest economic damage is caused to coal mines by endogenous fires from spontaneous combustion of coal. For increasing safety and economic efficiency, it is required to prevent spontaneous combustion of coal in mines. The estimate of the current approaches to spontaneous coal combustion prevention shows that antipyrogenous water solutions reduce oxygen absorption by coal by 1.6-2.0 times, which extends incubation period of spontaneous combustion by 2.0-2.4 times. For another thing, self-ignition of coal can considerably
© В.А. Портола, А.Е. Овчинников, А.Н. Жданов. 2019.
be slowed down by the decrease in the oxygen concentration in mine air. For example, the decrease in the oxygen concentration to 5 % by feeding inert gas extends the ignition period of spontaneous combustion by 4 times. Less influence on self-ignition of coal is exerted by coal moisture and initial temperature. For instance, cooling by 100 degrees increases the incubation period by 1.7 times, while rise in coal moisture from 5 to 10%—merely by 1.4 times.
Key words: accident risk in coal mines, endogenous fire, ignition period of spontaneous combustion, antipyrogens, inertization, spontaneous combustion prevention.
For citation: Portola V. A., Ovchinnikov A. E., Zhdanov A. N. Evaluation of endogenous fire precautions in coal mines. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2019;(12):205-214. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236-14932019-12-0-205-214.
Введение
Значительное количество аварий на угледобывающих предприятиях обусловлено особенностями физико-химических свойств угля. Так, горючий газ, образующийся в процессе метаморфизма угля и выделяющийся в рудничную атмосферу при его добыче, увеличивает вероятность формирования взрывоопасных скоплений газа. Мощность взрыва газа, возникающего при появлении источников воспламенения, резко увеличивается при попадании в зону горения угольной пыли. Образующаяся ударная волна травмирует шахтеров, разрушает оборудование и горные выработки. Учитывая опасность взрывов, проводятся широкие исследования особенностей выделения метана в шахтах [1—5] и процессов распространения ударной волны в горных выработках [6—9].
Существенную опасность для людей, добывающих уголь в подземных условиях, представляет обрушение горных пород в выработках. Гибель и травматизм шахтеров может происходить не только при попадании под обрушающиеся горные породы, но и за счет наступающего нарушения вентиляции, вывода из строя оборудования, обеспечивающего безопасность горных работ.
Способность угля поглощать кислород с последующим взаимодействием горючих элементов с окислителем может приводить к повышению температуры угольного скопления и развитию очагов
самовозгорания. Образующиеся при горении угля токсичные газы опасны для людей, высокая температура выводит из строя оборудование, элементы крепления, что может вызвать обрушение горных выработок. Очаги самовозгорания могут инициировать воспламенение взрывоопасных скоплений горючих газов и угольной пыли. Исследованию процесса самовозгорания посвящен ряд работ [10—14], позволивших выявить факторы, влияющие на возникновение эндогенных пожаров.
Анализ аварийности
угольных шахт
Значительное количество несчастных случаев на угольных предприятиях обусловлено авариями. Поэтому для повышения безопасности горных работ необходимо проанализировать аварийность на угольных шахтах. Количество аварий, зафиксированных на угольных шахтах России за последние десять лет, представлено на рис. 1.
Приведенные данные свидетельствуют о существенном уменьшении количества всех видов аварий, возникающих на угольных шахтах страны в последние годы. Причиной повышения безопасности горных работ являются совершенствование законодательной базы, усиление контроля за безопасностью работ, проведение исследований, позволяющих разработать способы и средства предотвращения аварийных ситуаций. Так, ис-
Аварий всего Пожаров Взрывов Обрушений
1-1-1-1-1-1-1- -1- -г
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
Рис. 1. Динамика аварийности на угольных шахтах России в последние годы Fig. 1. Accident rate in coal mines in Russia in recent years
следование условии возникновения взрывоопасных пылегазовых смесей привели к сокращению количества взрывов. Повышение уровня подготовки специалистов по охране труда и промышленной безопасности для горной отрасли [15] также способствовало снижению аварийности в угольных шахтах.
Анализируя приведенные данные, можно сделать вывод, что пожары являются самой распространенной аварией на угольных шахтах страны. На втором месте по распространенности находятся обрушения, а на третьем — взрывы и вспышки горючих пылегазовых смесей.
Мероприятия по предупреждению, а иногда и тушению пожаров зависят от причины возникновения очагов горения в шахте. Учитывая опасность и распространенность пожаров на шахтах, на рис. 2 приведены данные о количестве подземных эндогенных и экзогенных пожаров, а также о пожарах, возникших на поверхности шахт, за последние десять лет.
Представленные данные свидетельствуют, что наблюдается постепенное уменьшение количества экзогенных и эндогенных пожаров, возникающих в шахтах. Наблюдается значительное колеба-
Рис. 2. Изменение числа пожаров, зафиксированных на угольных шахтах России Fig. 2. Change in number of recorded fires in coal mines in Russia
ние количества ежегодно возникающих пожаров. Между тем практика показывает, что наибольший ущерб шахтам наносят эндогенные пожары [16].
Так, поверхностные пожары и экзогенные, возникающие в горных выработках, обычно доступны для непосредственного тушения, что позволяет быстро ликвидировать горение. Большая часть самовозгораний угля возникает в выработанном пространстве, что существенно затрудняет подачу хладагента в очаг. Ликвидация таких очагов самовозгорания может продолжаться длительное время. Нередко из-за эндогенных пожаров теряются дорогостоящие угледобывающие комплексы, запасы угля. Снизить количество эндогенных пожаров и величину причиняемого этим видом аварий экономического ущерба позволяют профилактические мероприятия по предотвращению развития очагов самовозгорания угля.
Анализ эффективности
мер предотвращения
самовозгорания угля
На длительность формирования эндогенных пожаров влияет большое количество факторов, зависящих от горно-геологических и горнотехнических условий формирования месторождения и его отработки. Некоторые факторы можно изменять для воздействия на процесс самовозгорания угля с целью предотвращения эндогенных пожаров. Наиболее распространенными способами замедлить или остановить развитие процесса самовозгорания угля является уменьшение скорости сорбции кислорода углем или снижение концентрации кислорода в скоплении угля [17].
Снижение скорости сорбции кислорода достигается обработкой угля антипиро-генами, а для уменьшения концентрации кислорода в скоплениях угля используется метод изоляции, предотвращающий поступление воздуха к углю, или подача
инертного газа. Снизить опасность возникновения очага эндогенного пожара можно за счет уменьшения начальной температуры угольных скоплений [11], а также путем увеличения влажности угля. В этом случае часть тепла, образующегося при окислении угля, теряется на нагрев и испарение внесенной жидкости. Добавка влаги также способствует дополнительной потери тепла за счет увеличения коэффициента теплопроводности угольного скопления и его удельной теплоемкости.
Наиболее распространенным и безопасным методом предотвращения самовозгорания является обработка угля в шахтах антипирогенами. Однако состав и свойства угля могут существенно меняться в зависимости от условий формирования угольных пластов, длительности процессов метаморфизма, глубины залегания пластов и т.д. Поэтому необходимо подбирать антипироген для каждого выемочного участка. Снижение концентрации кислорода в скоплениях угля легко достигается при изоляции отработанных участков путем возведения перемычек. Однако после возведения перемычек концентрация кислорода в изолированном пространстве может уменьшаться медленно. Поэтому для быстрого снижения концентрации кислорода в выработанном пространстве обычно используют подачу азота в жидком или газообразном состоянии. Нагнетание азота можно применять и для инертизации атмосферы выработанного пространства в действующих забоях [17].
Для выбора наиболее эффективного способа предотвращения развития эндогенного пожара оценим воздействие антипирогенов и метода инертизации атмосферы на длительность инкубационного периода самовозгорания угля. В качестве контрольного взят уголь пласта Полысаевский-2, при отработке которого возникла опасность возникновения эн-
догенного пожара из-за значительных нарушений пласта. Пласт Полысаевский-2 содержит две угольные пачки, разделенные породным прослойком мощностью 0,1—0,2 м. Мощность верхней пачки угля составляет 4,2—4,3 м, а нижней — 0,6—0,7 м. Уголь пласта марки Д с рабочей влажностью 4,96%. Природная газоносность угля 1—2 м3/т, выход летучих равен 44%. Уголь склонен к самовозгоранию, опасен по взрываемости угольной пыли.
Необходимость снижения эндогенной пожароопасности в период ведения горных работ возникает из-за наличия нару-шенности, трещиноватости пород и раз-рыхленности горного массива вблизи дизъюнктивных нарушений. Нарушен-ность и трещиноватость пород обусловлена тектоническими нарушениями и зоной интенсивного выветривания.
Снизить эндогенную пожароопасность угольных шахт можно путем уменьшения количества выделяемого в скоплении тепла и за счет роста потерь тепла в окружающее пространство. Воздействие на эти параметры увеличит длительность инкубационного периода самовозгорания, равного времени, необходимого для достижения углем критической температуры. Согласно «Инструкции по определению инкубационного периода самовозгорания угля» [18] длительность инкубационного периода самовозгорания угля (в сутках) можно рассчитать по формуле
, (1) где С — удельная теплоемкость скопления угля, кал/(г • К); Т0 — начальная температура угольного скопления °С; Тк — критическая температура самовозгорания угля, °С; № — начальная влажность угольного скопления, доли ед.; ] — теплота испарения воды, кал/г; X — природная газоносность угля, мл/г; qd — удельная теплота десорбции метана, кал/мл; и — константа скорости сорбции кислорода углем, мл/(г • ч); а — коэффициент
усвоения кислорода воздуха; С0 — концентрация кислорода на входе в угольное скопление, доли ед.; q0 — удельная теплота сорбции поступающего кислорода углем, кал/мл.
Анализируя выражение (1) можно сделать вывод, что увеличить длительность инкубационного периода самовозгорания угля позволяет снижение константы скорости сорбции кислорода углем, уменьшение концентрации кислорода в воздухе, поступающем в угольное скопление, понижение начальной температуры угольного скопления, а также увеличения влажности угля. Воздействие на природную газоносность угля и удельную теплоту сорбции кислорода углем с целью замедления процесса самовозгорания практически невозможно.
Для определения константы скорости сорбции кислорода углем использовался метод, предложенный В.С. Веселовским [19]. Пробы угля, отобранные на пласте Полысаевский-2, размельчались в лаборатории до фракции 1—3 мм. После засыпки в сорбционные сосуды пробы герметично закрывались с определенным объемом воздуха и выдерживались при постоянной температуре.
Расчет константы скорости сорбции кислорода пробами угля осуществлялся по выражению:
V . СА (! " С1>
и =--1п
Мх С1(1 - С.
(2)
где М — масса пробы угля в сосуде, г; V — объем воздуха, в сорбционном сосуде, контактирующий с углем, см3; т — длительность контакта воздуха с углем, ч. С1 — начальная концентрация кислорода в воздухе сорбционного сосуда, доли ед.; СА — концентрация кислорода в сосуде через время т, доли ед.
Определение среднего значения константы скорости сорбции кислорода пробами угля осуществлялось по величинам, полученные после выдержки их в тече-
- не обработан карбамидом жидким стеклом глиной
24 72 120
Рис. 3. Изменение константы скорости сорбции кислорода углем (мл/(г ■ ч)) во времени Fig. 3. Time variation in velocity constant of oxygen absorption by coal, ml/g ■ h
ние 24, 72 и 120 ч. В сорбционные сосуды помещались пробы угля массой по 80 г. Для оценки воздействия различных составов на величину константы скорости сорбции кислорода углем использовались водные растворы следующих веществ:
• 20% раствор карбамида;
• 10% раствор жидкого стекла;
• 20% раствор глины.
Кроме проб угля, обработанных приведенными водными растворами, проводились исследования пробы необработанного угля. Масса водных растворов, используемых для обработки проб угля, равнялась 8 г. Значения константы скорости сорбции кислорода исследуемыми пробами угля (мл/(г • ч)) через 24, 72 и 120 ч приведены на рис. 3.
Анализ результатов, приведенных на рис. 3, показывает, что обработка угольных скоплений исследуемыми водными составами позволяет существенно уменьшить количество поглощаемого кислорода по сравнению с контрольной пробой. Наиболее эффективным антипирогеном оказался 20% водный раствор карбамида. После обработки составами константа скорости сорбции кислорода углем снизилась в 1,6—2,0 раза. Антипироген-ный эффект составов можно объяснить
образующейся после обработки пленкой жидкости, препятствующей поступлению кислорода к активным центрам угля.
Из полученных результатов следует, что с течением времени сорбционная активность как необработанного угля, так и подвергнутого обработке составами антипирогенов, постепенно снижается. Причем у более активных проб интенсивность падения активности по отношению к кислороду выше. Поэтому происходит постепенное сближение константы скорости сорбции кислорода, обработанного антипирогеном угля, и необработанных проб.
Преимуществом водных составов антипирогенов является также увеличение влажности угля после обработки. Поэтому для определения длительности инкубационного периода самовозгорания угля учитывалось изменение не только величины константы скорости сорбции кислорода углем, но и его влажности после обработки водными составами. Влажность проб после добавки жидких составов равнялась 15%. Оценивалась также эффективность замедления процесса самовозгорания путем снижения концентрации кислорода в воздухе, поступающем в скопление угля. При оценке воздействия содержания кислорода в воздухе и охлаж-
250
200^
150
100
□ не обработан
□ карбамид
□ жидкое стекло
□ глина
■ 15% кислорода
□ 10% кислорода
□ 5% кислорода
инкубационный период
Рис. 4. Изменение длительности инкубационного периода самовозгорания угля после обработки антипирогенами и инертизации атмосферы
Fig. 4. Change in duration of incubation period of spontaneous coal combustion after antipyrogenous treatment and mine air inertization
дения угля использовалась константа скорости сорбции кислорода необработанного угля. Результаты расчета приведены на рис. 4.
Полученные результаты показывают, что обработка угля антипирогеном существенно замедляет развитие процесса самовозгорания, увеличивая длительность инкубационного периода самовозгорания в 2,0—2,4 раза. Инертизация рудничной атмосферы позволяет существенно увеличить эффект профилактики самовозгорания. Так, при концентрации кислорода 10% длительность инкубационного периода возрастает в 2 раза, а при содержании 5% увеличивается в 4 раза. Незначительным оказалось увеличение длительности инкубационного периода при снижении начальной температуры угля, что противоречит расчетам, приведенным в [11]. Например, при охлаждении на 100 градусов инкубационный период самовозгорания возрос только в 1,7 раза. Увлажнение угля с 5% до 10% приводит к росту длительности инкубационного периода в 1,4 раза.
Заключение
Оценка эффективности воздействия на длительность инкубационного перио-
да самовозгорания показали, что наиболее действенным способом предотвращения эндогенных пожаров в шахтах является инертизация рудничной атмосферы. Создание газовой среды с 5% кислорода позволяет увеличить длительность инкубационного периода самовозгорания угля в 4 раза. Обработка угля водными составами антипирогенов снижает сорбционную активность угля в 1,6—2,0 раза, что способствует росту инкубационного периода в 2,0—2,4 раза. Менее эффективно замедляет процесс самовозгорания увеличение влажности скопления угля или его охлаждение.
Использование предложенных профилактических мероприятий позволит избежать возникновения эндогенных пожаров в скоплениях угля путем воздействия на длительность инкубационного периода самовозгорания. Выбор конкретного способа изменения параметров процесса самовозгорания (инертизация атмосферы, обработка антипирогеном, увлажнение угля, охлаждение и пр.) зависит от доступности способов, экономической целесообразности и необходимого замедления процесса самовозгорания. Существенно повысить эффективность снижения эндогенной пожароопасности
позволяет одновременное воздействии на процесс самовозгорания нескольких факторов, например, обработки угля антипирогеном и снижения концентрации кислорода в окружающем воздухе.
Предотвращение эндогенных пожаров профилактическими мероприятиями позволит повысить безопасность горных работ и снизить экономический ущерб от аварий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Каледина Н. О., Кобылкин С. С. Моделирование процессов вентиляции шахт для обеспечения метанобезопасности горных работ // Горный журнал. — 2011. — № 7. — С. 101—103.
2. Каледина Н. О., Малашкина В.А. Резервы повышения эффективности подземной дегазации угольных пластов с целью улучшения условий труда шахтеров // Горный журнал. — 2017. — № 6. — С. 86—89.
3. Шинкевич М. В., Козырева Е. Н. Проветривание выемочного участка при интенсивном метано-выделении из отрабатываемого пласта // Вестник КузГТУ. — 2017. — № 2. — С. 51—59.
4. Каледина Н. О., Рыжков А. В., Вальц В. А. Совершенствование проветривания высоко-газообильных выемочных участков (опыт шахты «Распадская») // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2007. — S 13. — С. 436—445.
5. Li X. L., Wang E. Y., Li Z. H., Liu Z. T., Song D. Z., Qiu L. M. Rock burst monitoring by integrated microseismic and electromagnetic radiation methods // Rock Mechanics & Rock Engineering. 2016;49(11):4393—4406.
6. Качурин Н. М., Борщевич А. М., Качурина О.Н. Системный подход к снижению риска и локализации последствий взрывов метана в угольных шахтах // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2010. — № 4. — С. 19—24.
7. Портола В. А. Оценка концентрационных пределов взрывчатости угольной пыли // Вестник КузГТУ. — 2016. — № 5. — С. 16—21
8. Черданцев С. В., Хи Ун Ли, Филатов Ю. М., Ботвенко Д. В., Шлапаков П. А., Колыхалов В. В. Горение мелкодисперсных пылегазовоздушных смесей в горных выработках // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2018. — № 2. — С. 172—180.
9. Вершинина К.Ю., Глушков Д. О., Кузнецов Г. В., Стрижак П.А. Экспериментальное исследование зажигания одиночных капель угольных суспензий и частиц угля в потоке окислителя // Инженерно-физический журнал. — 2017. — Т. 90. — № 1. — С. 209—217.
10. Zhang L., Qin B. Rheological characteristics of foamed gel for mine fire control // Fire and Materials. 2016;40(2):246—260.
11. Portola V. A. Assessment of the effect of some factors on spontaneous coal combustion // Journal of Mining Science. 1996;32(6):536—541.
12. Lin Q., Wang S., Song S., Liang Y., Ren T. Analytical prediction of coal spontaneous combustion tendency: velocity range with possibility of selfignition // Fuel Processing Technology. 2017;159:38—47.
13. Deng J., Zhao J.-Y., Zhang Y.-N., Wang C.-R., Huang A.-C., Shu C.-M. Thermal behavior and microcharacterization analysis of second-oxidized coal // Journal of Thermal Analysis and Calo-rimetry. 2017;127(1):439—448.
14. Portola V., Bobrovnikova A., Shirokolobova A. Detecting coal selfheating by condensation aerosol content in the air(Conference Paper) / E3S Web of Conference, 105, 01037 (2019), IVth International Innovative Mining Symposium, 21 June 2019.
15. Каледина Н. О. Инженерная подготовка горноспасателей // Горный журнал. — 2018. — № 5. — С. 86—89.
16. Портола В.А., Галсанов Н.Л., Шевченко М. В., Луговцова Н. Ю. Эндогенная пожаро-опасность шахт Кузбасса // Вестник КузГТУ. — 2012. — № 2. — С. 44—47.
17. Син С.А., Портола В.А., Игишев В.Г. Повышение безопасности и эффективности использования азота для борьбы с самовозгоранием угля в выработанном пространстве шахт // Уголь. — 2019. — № 2. — С. 11—14.
18. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Инструкция по определению инкубационного периода самовозгорания угля». Серия 05. Выпуск 38. — М.:
Закрытое акционерное общество «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности». — 2013. — 24 с.
19. Веселовский В. С., Алексеева Н.Д., Виноградова Л. Н., Орлеанская Г.Л., Терпогосо-ва Е.А. Самовозгорания промышленных материалов. — М.: Наука, 1964. — 246 с. it7^
REFERENCES
1. Kaledina N.O., Kobylkin S.S. Modeling mine ventilation processes for methane safety of mining operations. Gornyy zhurnal. 2011, no 7, pp. 101—103. [In Russ].
2. Kaledina N. O., Malashkina V. A. Provisions for effectivization of underground coal degassing towards improvement of working conditions for miners. Gornyy zhurnal. 2017, no 6, pp. 86— 89. [In Russ].
3. Shinkevich M. V., Kozyreva E. N. Airing of extraction panel under violent methane release from coal. Vestnik Kuzbasskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2017, no 2, pp. 51—59. [In Russ].
4. Каледина Н. О., Рыжков А. В., Вальц В. А. Improvement of ventilation in extraction panels with high content of gas. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2007. S 13, pp. 436— 445. [In Russ].
5. Li X. L., Wang E. Y., Li Z. H., Liu Z. T., Song D. Z., Qiu L. M. Rock burst monitoring by integrated microseismic and electromagnetic radiation methods. Rock Mechanics & Rock Engineering. 2016;49(11):4393—4406.
6. Kachurin N. M., Borshchevich A. M., Kachurina O. N. System approach to risk reduction and isolation of consequences of methane explosions in coal mines. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Gornyy zhurnal. 2010, no 4, pp. 19—24. [In Russ].
7. Portola V. A. Estimation of concentration ranges for coal dust explosibility. Vestnik Kuzbasskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2016, no 5, pp. 16—21. [In Russ].
8. Cherdantsev S. V., Khi Un Li, Filatov Yu. M., Botvenko D. V., Shlapakov P. A., Kolykhalov V. V. Combustion of fine dust-gas-air mixtures in underground excavations. Fiziko-tekhnicheskiye problemy razrabotki poleznykh iskopayemykh. 2018, no 2, pp. 172—180. [In Russ].
9. Vershinina K. Yu., Glushkov D. O., Kuznetsov G. V., Strizhak P. A. Experimental research of ignition of single coal slurry drops and coal particles in oxidizer flow. Inzhenerno-fizicheskiy zhurnal. 2017. Vol. 90, no 1, pp. 209—217. [In Russ].
10. Zhang L., Qin B. Rheological characteristics of foamed gel for mine fire control. Fire and Materials. 2016;40(2):246—260.
11. Portola V. A. Assessment of the effect of some factors on spontaneous coal combustion. Journal of Mining Science. 1996;32(6):536—541.
12. Lin Q., Wang S., Song S., Liang Y., Ren T. Analytical prediction of coal spontaneous combustion tendency: velocity range with possibility of selfignition. Fuel Processing Technology. 2017;159:38—47.
13. Deng J., Zhao J.-Y., Zhang Y.-N., Wang C.-R., Huang A.-C., Shu C.-M. Thermal behavior and microcharacterization analysis of second-oxidized coal. Journal of Thermal Analysis and Calorim-etry. 2017;127(1):439—448.
14. Portola V., Bobrovnikova A., Shirokolobova A. Detecting coal selfheating by condensation aerosol content in the air (Conference Paper). E3S Web of Conference, 105, 01037 (2019), IVth International Innovative Mining Symposium, 21 June 2019.
15. Kaledina N. O. Engineer training of mine rescuers. Gornyy zhurnal. 2018, no 5, pp. 86— 89. [In Russ].
16. Portola V. A., Galsanov N. L., Shevchenko M. V., Lugovtsova N. Yu. Endogenous fire hazard in Kuzbass mines. Vestnik Kuzbasskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2012, no 2, pp. 44—47. [In Russ].
17. Sin S. A., Portola V. A., Igishev V. G. Improvement of safety and efficiency of nitrogen application to combating self-ignition of coal in gob in mines. Ugol'. 2019, no 2, pp. 11—14. [In Russ].
18. Federal'nye normy i pravila v oblasti promyshlennoy bezopasnosti «Instruktsiya po opre-deleniyu inkubatsionnogo perioda samovozgoraniya uglya ». Seriya 05. Vyp. 38 [Federal Code of Industrial Safety: Guidelines on Determination of Incubation Period of Spontaneous Coal Combustion. Series 05. Issue 38], Moscow, 2013, 24 p.
19. Veselovskiy V. S., Alekseeva N. D., Vinogradova L. N., Orleanskaya G. L., Terpogosova E. A. Samovozgoraniya promyshlennykh materialov [Spontaneous combustion of industrial materials], Moscow, Nauka, 1964, 246 p. [In Russ].
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Портола Вячеслав Алексеевич — д-р техн. наук, профессор,
Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева,
e-mail: [email protected],
Овчинников Антон Евгеньевич1 — главный инженер, шахта «Комсомолец», Жданов Александр Николаевич1 — зам. начальника технического управления, 1 АО «СУЭК-Кузбасс», e-mail: [email protected]. Для контактов: Портола В.А., e-mail: [email protected].
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
V.A. Portola, Dr. Sci. (Eng.), Professor, e-mail: [email protected],
T. Gorbachev Kuzbass State Technical University, 650000, Kemerovo, Russia,
A.E. Ovchinnikov1, Chief Engineer, Komsomolets mine,
A.N. Zhdanov1, Deputy Head of Technical Department,
1 SUEK-Kuzbass JSC, 652507, Leninsk-Kuznetskiy, Russia.
Corresponding author: V.A. Portola, e-mail: [email protected].
_ A _
ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ
(СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК)
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД И МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ С УЧЕТОМ НЕПОСТОЯНСТВА СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТДЕЛЬНОЙ СЕКЦИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАССТОЯНИЯ ДО ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ
(2019, СВ 34, 12 с.) Турбор Ирина Александровна1 — соискатель,
Шурыгин Дмитрий Николаевич1 — канд. техн. наук, доцент, е-mail: [email protected], Титов Николай Викторович1 — д-р техн. наук, профессор, Лепихова Виктория Анатольевна1 — канд. техн. наук, доцент, Ляшенко Надежда Владимировна1 — канд. техн. наук, доцент,
1 Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова.
Анализ принципа работы механизированной крепи и схем ее передвижки в очистном забое указывает на тот факт, что при формализации и идентификации технологических параметров с целью оценки надежности производственного процесса в стабильном режиме необходимо включать параметр, учитывающий физико-механические и прочностные свойства вмещающих пород с целью минимизации проведения нерегламентированных работ при передвижке секций механизированной крепи. Учет непостоянства сопротивления отдельной секции крепи позволяет определить закономерности изменения состояния массива вмещающих пород на различном расстоянии до груди забоя лавы, что в совокупности с установлением зависимостей затрат времени на выполнение штатных и нештатных операций очистного цикла обеспечит повышение производительности очистного забоя.
Ключевые слова: горный массив, очистной забой, упругопластическая модель, реакция крепи.
INTERACTION BETWEEN ROCK MASS AND POWERED ROOF SUPPORTS, GIVEN THE VARIABILITY OF THE RESISTANCE OF CERTAIN SECTIONS DEPENDING ON THE DISTANCE FROM STOPE
I.A. Turbor1, Applicant, D.N. Shurygin1, Cand. Sci. (Eng.), Assistant Professor, e-mail: [email protected], N.V. Titov1, Dr. Sci. (Eng.), Professor, V.A. Lepikhova1, Cand. Sci. (Eng.), Assistant Professor, N.V. Lyashenko1, Cand. Sci. (Eng.), Assistant Professor,
1 M.I. Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), 346428, Novocherkassk, Russia.
Analysis of the principle of operation of mechanized supports and schemes of its movement in the treatment face indicates the fact that the formalization and identification of technological parameters in order to assess the reliability of the production process in a stable mode, it is necessary to include a parameter that takes into account the physical, mechanical and strength properties of the host rocks in order to minimize the unregulated work when moving sections of mechanized support. Accounting for the variability of the resistance of individual sections of the lining allows you to determine the regularities of changes in the status of an array of host rocks at various distances from the face of lava, which together with the establishment of the dependency of the time spent on performing normal and emergency operations of the cleaning cycle will improve the performance of the longwall.
Key words: rock mass, stope, elastic-plastic model, the response of the lining.
^_
ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ
(СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК)
НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫБОРА И ОБОСНОВАНИЯ КОГЕНЕРАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА
(2019, СВ 38, 64 с.)
Куркутов Сергей Анатольевич — студент, Снигирев Владимир Владимирович — студент, Ковтун Андрей Алексеевич — студент,
Горн Евгений Викторович — главный специалист отдела управления проектами ОАО «СУЭК», Карасев Геннадий Анатольевич — старший преподаватель, 1 МГИ НИТУ «МИСиС».
Представлены результаты аналитических исследований в области развития научно-методической базы выбора и обоснования когенерационных технологий в области горного производства. Показано, что особый практический интерес для когенерационных энергосберегающих технологий представляет комплекс, который формируется из возможностей нескольких альтернативных составляющих получения энергии. Сформированная таким образом геосистема реализует цикл производства электрической, тепловой и механической энергии. Показано, что теоретической основой методологического и научно-методического обеспечения обоснования проектных решений и синтеза технологических систем когенерационных производств в сложившихся экономических условиях должны составлять методы, реализующие технологические схемы каптирования и утилизации шахтного метана, капти-рования и утилизации тепла вентиляционный струй, низкопотенциального тепла горного массива и технологии «Термококс», предусматривающих наиболее полный учет характерных особенностей процесса когенерации, сформировавшихся в настоящее время в горнодобывающей отрасли.
SCIENTIFIC AND METHODOLOGICAL SUPPORT OF SELECTION AND JUSTIFICATION OF COGENERATION TECHNOLOGIES OF MINING PRODUCTION
S.A. Kurkutov1, Student, V.V. Snigirev1, Student, A.A. Kovtun1, Student,
E.V. Gorn1, Chief Specialist of Project Management Department of JSC «SUEK», Russia,
G.A. Karasev1, Senior Lecturer,
1 Mining Institute, National University of Science and Technology «MISiS», 119049, Moscow, Russia.
Results of analytical researches in the field of development of scientific and methodical base of a choice and justification of cogeneration technologies in the field of mining production are presented. It is shown that a special practical interest for cogeneration energy-saving technologies is the complex, which is formed from the possibilities of several alternative components of energy production. The geo-system formed in this way realizes the cycle of production of electric, thermal and mechanical energy. It is shown that the theoretical basis for methodological and scientific-methodological support of project design and synthesis of technological systems of the cogeneration plants in current economic conditions should be methods that implement the technological diagram of the capturing and utilization of coal mine methane capturing and utilization of heat of ventilating jets, low-grade heat of the mountain massif and technology «Termokoks» providing the most complete account of characteristic features of the process of cogeneration, presently formed in the mining sector.
