ИЗУЧЕНИЕ И ПРОФИЛАКТИКА САМОВОЗГОРНИЯ УГЛЕЙ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

12. Yangibayevich A. A., Pardaboev A., Absalomovich N. B. Issues of modeling the perspective development of cattle breeding //South Asian Journal of Marketing & Management Research. - 2020. - T. 10. - №. 6. - C. 89-96.

© CatgynnaeB M., CatgynnaeB T.M., Kyp6aHOB A. A., CaMnneB O.O., 2020

УДК 622

Худойбердиев Ф.Т.

Базовый докторант кафедры «ГУиПМ» ТашГТУ им. И.Каримова, г.Ташкент Акбаров Т.Г.

Профессор кафедры «ГУиПМ» ТашГТУ им. И.Каримова, г.Ташкент

Исраилов М.А.

Старший преподаватель кафедры «ГУиПМ» ТашГТУ им. И.Каримова, г.Ташкент

ИЗУЧЕНИЕ И ПРОФИЛАКТИКА САМОВОЗГОРНИЯ УГЛЕЙ

Аннотация

В статье рассматриваются причины самовозгорания углей и их профилактика на буроугольном месторождение Ангренская, а также преведены свойства бурого угля. Дано рекомендации по ликвидации самовозгорания угля.

Ключевы слова:

Горные породы, уголь, эндогенный пожар, самовозгорание угля, реакция окисления угля, глубина разработки, сорбция, температура воздуха, газоанализатор, тепловой эффект,

тушение эндогенных пожаров.

Пожары являются одним из основных источников загрязнения атмосферы карьеров вредными газами (СО, СО2, SO2, H2S и др.) и пылью, ухудшают климатические условия карьера, увеличивают опасность работ, наносят значительный материальный ущерб, усложняют технологию и организацию работ, что а конечном итоге ведет к уменьшению производительности труда и росту себестоимости товарного угля. На угольных предприятиях Средней Азии где разрабатываются мощные буроугольные пласты, 87% происходящих пожаров являются эндогенными и возникают они от самовозгорания углей. Основной причиной и источником подземных пожаров являются оставляемые в недрах потери угля. Полевая подготовка и переход к безцеликовой технологии разработки пластов значительно снижают пожароопасность добычи угля. Вместе с тем потери угля в пачках по мощности, оставляемые в выработанном пространстве и которые неизбежны при разработке мощных пластов достигают 40% и представляют наибольшую эндогенную пожароопасность. Горно - технологические мероприятия профилактики эндогенных пожаров в данных условиях более эффективны и не требуют дополнительных расходов. Однако в условиях шахт из целого ряда требований горно-технологических мероприятий в основном возможны выполнение только одного требования безцеликовая выемка угля обратным ходом. Поэтому в таких условиях обеспечение пожароопасности очистных работ является весьма сложной задачей.

Исследования и анализ шахт, разрабатывающих мощные угольные пласты, позволили выявить причины и наиболее пожароопасные участки, сделать вывод о возможности значительного снижения пожароопасности выемки угля оптимизацией параметров очистных забоев.

Низкие скорости подвигания лавы позволяют потерям угля в выработанном пространстве

~ 66 ~

длительное время взаимодействовать с утечками воздуха и приводит очень часто к эндогенными пожарам в выработанных пространствах. Таким образом, увеличение скорости подвигания очистного забоя до минимального критического значения, которая соответствует инкубационному периоде окисления угля, позволяет за счет уплотнения обрушенных пород прекратить доступ кислорода вглубь выработанного пространства и тем самым предотвратить возникновения эндогенного пожара. Так как скорость подвигания очистного забоя зависит от продолжительности процессов и операции по выемке угля в лаве, то возникает необходимость также оптимизации её длины по затратам времени на выполнение данных процессов и операций.

При разработке бурых углей открытым способом загрязнению подвергается вся окружающая среда. В первую очередь негативное воздействие испытывает вся атмосфера за счёт выбросов пыли и газов при выполнение основных производственных процессов при эксплуатации угольного месторождения. Источниками значительного выделения вредных веществ (окись углерода, сернистый газ и прочие) являются эндогенные пожары, возникающие про открытой добыче бурого угля в местах с наиболее благоприятными для концентрации тепла условиями. Общепризнанным является тот факт, что до 7% добычи бурого угля ежегодно теряется в результате его самовозгорания. Если добычные работы ведутся с нарушениями технологии, то выбросы вредных веществ от пожаров будут превышать более чем в 2 раза от оборудования, что может парализовать деятельность предприятия и поэтому необходимо предотвратить или сократить выбросы.

Самовозгоранию подвержены угли всех стадий метаморфизма, но наиболее склонны бурые и длиннопламенные. В процессе самовозгорания угольных пластов главную роль играют их геологическое строение и качество углей, поэтому актуальным является изучение геологических факторов самовозгорания углей, различающихся геологическим строением и качеством углей и разработка новой концепции по проблеме самовозгорания углей в пластах в геологическом аспекте и ее практическое обоснование.

Такие исследования предполагают решение ряда задач(1):

-изучение и обзор генетических особенностей формирования угольных пластов, склонных к самовозгоранию;

-разработка методов исследования и прогнозирования самовозгорания углей;

-изучение геологического строения, качества углей и процессов самовозгорания угольных пластов в месторождения;

-выделение оптимального комплекса геологических факторов самовозгорания углей;

-создание методов прогнозирования самовозгорания углей с помощью геоинформационных технологий.

Причины, вызывающие самовозгорание углей можно условно подразделить на три группы:

Первая группа- это генетические причины, к которым относятся условия формирования мощных угольных пластов, повышенного содержания сульфидов железа, генетической влажности, наличие метана в углях, тектонической нарущенности и др;

Вторая группа физико -химические причины самовозгорания, которым можно отнести степень метаморфизма углей, химический состав углей, вмещающих пород и породных прослойков, их прочностные свойства, пористость, трещиноватость и др;

Третья группа - тектонические причины самовозгорания углей в результате которых происходит разрушение и измельчение угля, что приводит к облегчению доступа кислорода внутри угольного пласта и увеличению поверхности взаимодействия активных к кислороду веществ.

С учетом выше изложенного исследования пожароопасности и мероприятий по борьбе с ними являются одним из важнейших задач при разработке самовозгорающихся бурых углей Ангренского месторождения. В связи с этим основными задачами исследований в условиях Ангренского буроугольного месторождения явились:

- изучение распространенности пожаров в карьере с учетом специфических горно-геологических,

~ 67 ~

горнотехнических и климатических условий Ангренского буроугольного месторождения и их классификация.

- изучение влияния пожаров на атмосферные и гигиенические условия в карьере.

- экономическая оценка пожарной опасности.

По причинам возникновения пожары на Ангренском угольном месторождении подразделяются:

- от самовозгорания угля (эндогенные);

- от внешних причин (экзогенные).

В наших исследованиях объектом изучения явились эндогенные пожары. В этом случае причинами пожаров является самовозгорание углей, вызываемые их окислением. Она начинается с самонагревания, которое при достижении критической температуры быстро переходит в самовозгорание.

Для объяснения явления самовозгорания имеются ряд теорий. В настоящее время наибольшее признание и распространение получила теория самовозгорания угля проф. В.С Веселовского. В соответствии с этой теорией самовозгорание рассматривается как химический процесс, протекающий в промышленной обстановке. В этом сложном процессе принимают участие химические реакции, приток кислорода к месту реагирования и тепловые явления (2,3).

На основе этой теории самовозгорание возможно при наличии трех физических условий:

-способности углей достаточно быстро окисляться при низких температурах;

- притока воздуха к массе угля;

- затрудненной отдачи тепла в окружающую среду.

В этом случае основным соотношением, которое управляет процессом самовозгорания, служит тепловой баланс скопления окисляющегося материала, который имеет следующий вид:

генерация тепла - нагревание материала, + вынос тепла воздухом, + отдача тепла теплопроводностью, + прочие статьи расхода топлива. При превышении тепла над рассеванием его в окружающую среду будет происходит самонагревание угля, которое при благоприятных условиях перейдет в самовозгорание.

Химическая активность углей при окислении кислородом воздуха служит одним из основных факторов и характеризует склонность угля к самовозгоранию. Самовозгорание зависит также от внешних условий притока кислорода и теплообмена. Поэтому химическая активность служит относительным показателем склонности углей к самовозгоранию. Чем больше химическая активность при одинаковых условиях, тем более угли склонны к самовозгоранию.

Для оценки пожарной опасности от самовозгорания была изучена химическая активность Ангренских бурых углей. Методика проведения изучения химической активности при этом заключается в бурении скважин в нетронутом массиве. После герметизации скважин через определенные промежутки времени из них отбирались пробы воздуха.

По результатам газового анализа проб определялся содержание кислорода, по которому подсчитывается константа скорости сорбции кислорода. Размерность константы скорости сорбции куб.см /г.ч, т.е. поглощение кислорода при окислении относится к активной поверхности загерметизированной части скважины. Результаты исследований показали, что основной показатель химической активности для ангренских бурых углей изменяется в пределах от 0.,78 до 0,148, куб.см /г.ч тоесть по степени влияния на эндогенную пожароопасность весьма опасной.

Таким образом, профилактика эндогенных пожаров основывается на уменьшении химической активности угля и на устранении условий для накопления тепла и притока воздуха. Уменьшить химическую активность угля можно с применением антипирогенов и дезактивацией угля путем его медленного окисления. Для углей антипирогенные действия можно осуществить следующими способами:

- химическое ингибирование реакций окисления;

- блокировкой поверхности кусков угля пленками;

- блокировка пор в угле;

- изолирующие покрытия трещиноватых целиков;

~ 68 ~

- тампонаж трещин в целиках.

Наиболее перспективным профилактическим средством для Ангренского буроугольного карьера является запиловка. Запиловка может быть использована как для создания предохранительных пленок на поверхности кусков угля, так и для образования изолирующих покрытий и тампонажа трещин в массивах угля. Вторая группа мероприятий по предупреждению возникновения эндогенных пожаров - это устранение условий, способствующих накоплению тепла в скоплениях окисляющегося материала. Условия накопления тепла определяются характером, величиной и формой скоплений окисляющегося материалов и условиями притока воздуха в эти скопления. Список использованной литературы:

1. Голыинская Ф.А. Концептуалье положения о геологических факторах самовозгорания углей. Москва 2009

2. В.С.Веселовский., Л.П.Виноградова Прогноз и профилактика эндогенных пожаров.- Москва 2011

3. В.С.Веселовский., Л.П.Виноградова. Физические основы самовозгорания угля и руд.- Москва 2014 й

4. Линденау Н.И., Маевская В.М., Крылов В.Ф. Происхождение, профилактика и тушение эндогенных пожаров в угольных шахтах. М: Недра, 2015.- 318 с.

5. Федорова С.Е. Эндогенная пожароопасность углей в криолитозоне. - Якутск: Изд-во СО РАН, 2016 г. -104 с.

6. Спрьгин И.Л., Левинский О.Б. Химическая активность углей Ангренского месторождения. Сборник материалов НИР ТашПИ, Т. 1969.

7. Шестакова И.И., Щадов И.М., Технология добычных работ на пожароопасных буроугольных месторождениях Восточной Сибири и Забайкалья. Вестник Иркутского государственного технического университета 2012, №4 (63)

© Худойбердиев Ф.Т., Акбаров Т.Г., Исраилов М.А., 2020