CC BY
69
тел к разломам и межформационным границам (горизонтальные напряжения в жидкой магме имеют тот же порядок, что и вертикальные).
Не претендуя на окончательное решение вопроса, авторы полагают, что выявленные особенности формы и размеров плутонов хорошо согласуются с гипо-
тезой становления гранитных плутонов под действием сил, создаваемых конвективной неустойчивостью, то есть за счёт всплывания скоплений лёгкой магмы сквозь земную кору, которая в геологических процессах, длящихся многие миллионы лет, ведёт себя как вязкая жидкость.
Библиографический список
1. Белоусов В.В.,Гзовский М.В. Экспериментальная тектоника. М.: Недра,1964. С.38-46.
2. Берч Фр., Шерер Дж., Спайсер г. Справочник для геологов по физическим константам. М.: ИЛ, 1949. С. 115-142.
3. Ингерсолл Л.Р., Зобель О.Д., Ингерсолл А.К. Теплопроводность, её применение в технике и геологии. М-Л.: Машгиз, 1959. 150 с.
4. Кузнецов Н.Т. К познанию денудации на примере гор Центральной Монголии // Изв. АН СССР, сер. геогр. 1972. № 1. С. 25-35.
5.Летников Ф.А., Балышев С.О., Лашкевич В.В. Взаимосвязь процессов гранитизации, метаморфизма и тектоники // Геотектоника. 2000. № 1. С. 3-22.
6. Перцев Н.В., Коган Б.С., Балашов В.Н. Модель трещинных интрузий магмы в условиях проявления аффекта адсорбционного понижения прочности горных пород // Докл. АН СССР. 1977. Т. 235, № 6. С. 1375-1378.
7. Раст Н. Зарождение, подъём и становление магм // Механизм интрузий магмы. М.: Мир, 1972. С. 284-310.
8. Робертс Дж. Внедрение магмы в хрупкие породы // Механизм интрузий магмы. М.: Мир, 1972. С. 230-283.
9. Семинский К.Ж. Внутренняя структура континентальных разломных зон. Тектонофизический аспект. Новосибирск: Изд. СО РАН, филиал ГЕО. 2003. 244 с.
10. Турутанов Е.Х., Зорин Ю.А. Глубинное строение гранитных плутонов Монголии и Забайкалья. Новосибирск: Наука, 1976. 60 с.
11. Ушаков С.А., Красс М.С. Сила тяжести и вопросы механики недр Земли. М.: Недра, 1972. 155 с.
12. Файф У. Несколько мыслей о гранитных магмах // Механизм интрузий магмы. М.: Мир, 1972. С. 173-186.
13.Шарапов В.Н., Голубев В.С. Динамика взаимодействия магм с породами. Новосибирск: Наука, 1976. 238 с.
14. Шарапов В.Н., Маламед В.Г. О соотношении времен охлаждения очагов магмы и перемещённых из них расплавов //Докл. АН СССР. 1974. Т. 216, № 1. С. 176-178.
15.Chen Y. J. and Phipps Morgan J., The effect of spreading rate, the magma budget, and the geometry of magma emplacement on the axial heat flux at mid-oceanic ridges, J. Geophys. Res., 101, (B5), 11,475-11,482, 1996.
16.Henstock T. J., Woods A. W. and White R. S., The accretion of oceanic crust by episodic dill intrusion, J. Geophys. Res., 98, (B3), 4143-4161, 1993.
17.Newton R.C. Simple-system Mineral Reactions and HighGrade Metamorphic Fluids // Europ. J. Mineral. 1995. Vol. 7. р. 861-881.
18.Stephanson O., Johnson K. Granite diapirism in the Rum Jungle aroa, Northern Australla. - «Procambrian Ros.», 1976, 3, No.2, p. 159-185.
19.Phipps Morgan J. and Chen Y. J., The genesis of oceanic crust: magma injection, hydrothermal circulation, and crustal flow, J. Geophys. Res., 98, (B4), 6283-6297, 1993.
20.Pitcher W.S. On the rate of emplacement of batholitha. - «J. Geol. Soc. Lond». 1975, 131, No.6, p. 587-591.
21 .Stewart M. A., J.A. Karson J.A., E.M. Klein E.M. Four-dimensional upper crustal construction at fast-spreading mid-ocean ridges: A perspective from an upper crustal cross-section at the Hess Deep Rift // Journal of Volcanology and Geothermal Research 144 (2005) 287-309.
22.Tanimoto T. Crustal Structure of the Earth / Thomas J. Ahrens. — Washington, DC: American Geophysical Union, 1995.
УДК 614.841:622.012.3
УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ НА РАЗРЕЗЕ «ХАРАНОРСКИЙ»
А
И.И.Шестакова1
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
На основании особенностей влияния применяемых технологических схем на пожароопасность в условиях разреза «Харанорский» приведена типизация зон наиболее вероятного возникновения эндогенных пожаров. С увеличением производственной мощности разрезов, а следовательно, суммарной площади угольных обнажений возрастает как эндогенная, так и экзогенная пожароопасность. Ил. 6. Библиогр. 6 назв.
Ключевые слова: бурый уголь; эндогенные пожары; пожароопасность; разрез «Харанорский».
INITIATION CONDITIONS FOR ENDOGENOUS FIRES IN "KHARANORSKY" OPEN-CAST I.I. Shestakova
National Research Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
Based on the effect of applied flowcharts on the flammability risk in "Kharanorsky" open-cast conditions the author presents a typification of zones most liable to endogenous fires. With the increase in production capacity of open-pit mines, and consequently, the total area of coal outcrops, the endogenous and exogenous fire hazards increase. 6 figures. 6 sources.
Key words: brown coal; endogenous fires; fire hazards; open-cast"Kharanorsky".
1Шестакова Инна Ивановна, аспирант, тел.: 89501302274, e-mail: [email protected] Shestakova Inna, Postgraduate, tel.: 89501302274, e-mail: [email protected]
Многолетняя эксплуатация буроугольных месторождений Восточной Сибири и Забайкальского края показала, что их эндогенная пожароопасность имеет тенденцию к возрастанию. В частности, уголь и углистые породы Харанорского месторождения обладают высокой способностью к самовозгоранию, что подтверждается опытом эксплуатации действующего разреза, где неоднократно возникали эндогенные пожары. В соответствии с «Руководством по использованию комплекса техногенных мероприятий для профилактики и тушения пожаров на разрезах» (НИИОГР, 1994) разрез «Харанорский» отнесен к VI категории пожароопасности.
С 1970 по 1980 годы на разрезе ежегодно возникало от 200 до 300 крупных и мелких возгораний [6]. Наиболее крупные пожары были зарегистрированы весной 1967 г., весной 1978 г., летом 1979 г. и весной 1981 г. В последующие годы в результате проведения специальных инженерно-организационных мероприятий частота и интенсивность пожаров на Харанорском разрезе резко уменьшились. За первые два квартала 2011 года было зафиксировано 30 эндогенных и 1 экзогенный пожар.
Частота возникновения и масштабы развития эндогенных пожаров в условиях открытой угледобычи и хранения угля определяются суммарным воздействием целого ряда факторов. Все факторы подразделяются на три группы: геологические, горнотехнические и климатические [5].
В естественных условиях главную роль в процессе самовозгорания угольных пластов играет геологическое строение и качество углей, на основании чего были выделены так называемые «геологические факторы» самовозгорания углей [4].
Эти факторы можно объединить в две группы: собственно геологические - мощность, тектоническая нарушенность, приток воздуха к угольному пласту и прочие; физико-химические - степень метаморфизма, петрографический состав, окисление углистого вещества, сернистость, влажность и прочие. Вследствие высокой влажности и преобладания фюзенового материала, бурые угли «Харанорского» разреза способны легко разрушаться с образованием сажистой тонкодисперсной пыли, которая легко загорается и представляет серьезную опасность быстрого распространения очагов пожаров по угольным обнажениям.
К горнотехническим факторам, обуславливающим самовозгорание угля при открытых горных работах, относятся: суммарная длина фронта работ, цикл обновления угольных уступов и прочее. Возрастанию пожароопасности разреза соответствует увеличение длины фронта работ и суммарной площади угольных обнажений. Так, с увеличением суммарной длины фронта работ с 750-950 м в 1972-1975 гг. до 1700 м в 1978-1981 гг. число пожаров на разрезе «Харанорский» увеличилось более чем в 3 раза, а именно с 6593 до 167-304 пожаров в год [6].
На частоту и периодичность возникновения эндогенных пожаров, кроме состава и свойств угля и углистых пород, геологических и технологических условий, существенное влияние оказывает целый ряд атмосферных факторов. Это относительная влажность
воздуха, количество атмосферных осадков, изменение барометрического давления, температура воздуха и скорость ветра, их параметры при разработке месторождений открытым способом крайне непостоянны. Из перечисленных факторов на разрезе «Харанорский» особое значение имеют: увеличение влажности воздуха на 20-40%, скорости ветра на 5-25 м/с, а также резкое изменение температуры в течение суток на 10-30°С.
Указанные выше факторы обуславливают инкубационный период, а именно время, необходимое для возникновения эндогенного пожара [2]. Его обычно отсчитывают от начала очистной выемки угля. Длительность инкубационного периода различна для разных природных и горнотехнических условий и систем разработки и может служить характеристикой их по-жароопасности.
В соответствии с «Руководством...» для угольных разрезов с VI категорией пожароопасности продолжительность инкубационного периода самовозгорания угля составляет в ненарушенных целиках 360 суток, в целиках, нарушенных взрывными работами - 90-120 суток, в целиках с геологическими нарушениями или деформированными оползнями - 45-90 суток, на складах и блоках взорванного угля, отвалах, навалах и осыпях объемом более 200 м - 20-60 суток.
На основании особенностей влияния применяемых технологических схем на пожароопасность в условиях разреза «Харанорский» приведена типизация зон наиболее вероятного возникновения эндогенных пожаров [1,3,6].
При отработке угольного забоя роторным экскаватором чаще всего пожары возникают в трещинах, образованных при оползании парносближенных поду-ступов (рис. 1,а), а также в почве и откосах забоя на контактах угля с вмещающими породами (рис. 1,б). Кроме этого, на полках и почве угольного забоя (рис. 2,а), а также при погрузке угля в железнодорожные вагоны (рис. 2,б) происходит накопление угольной пыли, которая под внешним воздействием может загореться.
При отработке угольного забоя экскаватором-мехлопатой с верхней погрузкой и применением буровзрывных работ (БВР) пожары могут возникать в трещинах, оставшихся от БВР (рис. 3,а), а скопление про-сыпей, образовавшихся при погрузке в транспорт, может привести к возгоранию (рис. 3,б).
При отработке угольного забоя экскаватором-мехлопатой с погрузкой на уровне стояния с применением БВР, в трещинах от бВр и нарушениях массива от мехлопаты (рис. 4,а), а также в нарушенных целиках нерабочего борта забоя (рис. 4,б) могут возникать эндогенные пожары. В то же время скопления угольной мелочи, осыпавшейся с уступа (рис. 5,а) и у разрушенных целиков (рис. 5,б) создают опасные зоны по поддержанию экзогенных пожаров.
При отработке угольного забоя экскаватором в зоне тектонического нарушения, при доступе воздуха по трещинам, глубина которых достигает 30-40 м (рис. 6,а), создается опасность возникновения эндогенных пожаров, а целики некондиционного угля на почве пласта (рис. 6,б) создают условия для возгорания.
Рис. 1. Зоны возникновения эндогенных пожаров при отработке угольного забоя роторным экскаватором:
а - в трещинах; б - в почве и откосах забоя
Рис. 2. Опасные зоны по поддержанию экзогенных пожаров при отработке угольного забоя роторным экскаватором: а-на полках и почве угольного забоя; б - при погрузке угля в ж. д. вагоны
Рис. 3. Очаги возникновения пожаров при отработке угольного забоя экскаватором-мехлопатой с верхней погрузкой и применением БВР: а - в трещинах; б - при погрузке в транспорт
Рис. 4. Зоны возникновения эндогенных пожаров при отработке угольного забоя экскаватором-мехлопатой с погрузкой на уровне стояния с применением БВР: а - в трещинах от БВР и на разрушениях массива от мехлопаты; б -в нарушенных целиках нерабочего борта забоя
Рис. 5. Опасные зоны по поддержанию экзогенных пожаров при отработке угольного забоя экскаватором-мехлопатой с погрузкой на уровне стояния с применением БВР: а - мелочь, осыпавшаяся с уступа;
б - мелочь у разрушенных целиков
а) V б)
Рис. 6. Очаги возникновения пожаров при обработке угольного забоя экскаватором в зоне тектонического нарушения: а - в трещинах до 30-40 м; б - в целиках некондиционного угля на почве пласта
Из сказанного следует, что в ненарушенных угольных целиках пожары, как правило, не возникают, что характерно для технологии выемки угля с использованием роторных экскаваторов без взрывных работ, когда массив угля сохраняет свою целостность и, как следствие, отсутствует возможность проникновения воздуха вглубь массива.
При выемке угля экскаваторами цикличного действия с предварительным его рыхлением взрывными работами не обеспечивается качественная зачистка элементов уступа. Трещины и заколы, образующиеся при взрыве и не устраненные при выемке разрыхленной горной массы ковшом экскаватора, многократно увеличивают суммарную площадь контакта с кислородом воздуха, результатом чего являются эндогенные пожары.
Подавляющее большинство пожаров возникает в угольных и породно-угольных скоплениях - навалах, осыпях, отвалах, штабелях, которые при наличии породных включений - особенно углистых аргиллитов и алевролитов, как правило, самовозгораются. Продолжительность инкубационного периода при этом существенно сокращается.
Пожароопасность представляют также угольные целики в зоне геологических нарушений. В силу высокой пористости, нарушенный массив угля способен пропускать кислород воздуха на значительную глубину еще до вскрытия пласта, а т.к. глубина зоны нагре-
ва вскрытого пласта, как правило, превышает ширину заходки экскаватора, то нередки случаи возгорания угля непосредственно в заходке экскаватора.
С увеличением производственной мощности разрезов, а следовательно, суммарной площади угольных обнажений, возрастает как эндогенная, так и экзогенная пожароопасность.
Определяющим фактором возникновения и развития пожаров является состав и свойства углей, их способность к возгоранию при воздействии внешних тепловых источников - искр от выхлопных газов, газо-и электросварки, взрывных работ, очагов эндогенных пожаров и т.д.
Таким образом, профилактика эндогенных пожаров на угольных разрезах должна быть основана на изоляции нарушенных участков угля и скоплений угольной массы в осыпях, навалах и др., своевременной уборке осыпей, уменьшении объемов скоплений разрыхленного угля, уменьшении сроков хранения разрыхленного угля, а также сроков обнажения вскрытых запасов угля на рабочих горизонтах пластов, склонных к самовозгоранию. Это выполняется с использованием инженерно-технических мероприятий применительно к конкретным условиям разработки. Часто профилактические мероприятия выполняются одновременно с тушением уже возникших эндогенных пожаров.
1. Амельчугов С.П. Особенности теплофизических процессов при добыче, хранении, транспортировке и использовании бурого угля: дис. ...докт.техн.наук. Красноярск, 2002. 364 с.
2. Веселовский В.С. Химическая природа горючих ископаемых. М.: Изд-во Академии Наук СССР, 1955. 425 с.
3. Голынская Ф.А. Влияние нарушенности угольного пласта на самовозгорание углей // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2010. №10. С. 135-140.
Библиографический список
4. Голынская Ф.А. Концептуальные положения о геологических факторах самовозгорания углей // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. №1. С. 35-39.
5. Саранчук В.И., Баев Х.А. Теоретические основы самовозгорания угля. М.: Недра, 1976. 150 с.
6. Щадов И.М. Обоснование технологии открытой разработки пожароопасных буроугольных месторождений: дис. ...канд.техн.наук. М.; Иркутск, 1987. 216 с.
