Пожарная безопасность разработки угольных месторождений криолитозоны Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© С.Е. Федорова, 2008

С.Е. Федорова

ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КРИОЛИТОЗОНЫ

и я о данным официальной статистики, среди российских от--Ж-Л. раслей - загрязнителей угольная промышленность занимает сравнительно скромное шестое место, выдавая в атмосферу 3 % от общего объема загрязнений, в воду - 7 %, в нарушение земли - 9 %. Но компактное региональное размещение угольных предприятий, зачастую имеющих градообразующий характер, делает эту промышленность в угольных регионах значительно более опасной для человека и природы, чем в среднем по стране.

Большой вред окружающей среде наносят эндогенные неуправляемые пожары. Каменный уголь, особенно с высоким содержанием летучих компонентов, довольно легко возгорается, даже если еще находится в пласте. При его горении образуются оксиды углерода, газообразные соединения серы и легковоспламеняющиеся углеводороды. Из-за сильного нагревания при пожаре (и воздействия воды, которая иногда применяется в системах пожаротушения) породы кровли растрескиваются и она обрушивается. Такие пожары могут приводить к гибели людей, главным образом вследствие обрушения кровли, удушья и взрывов образующихся газов. В выработанных шахтах остатки угля могут гореть годами (шахта Сангарская), и иногда даже необходима эвакуация жителей прилегающих населенных пунктов.

Также остро стоит проблема горения породно-угольных отвалов, при котором выделяется большое количество горячих газов. Горение, а точнее, тление отвала может продолжаться десятки лет.

В настоящее время в России насчитывается около 60 горящих угольных терриконов. От горящего террикона среднего объема, содержащего углеотходы с низким содержанием серы (0,4-1 %), за час выбрасывается в атмосферу более 80 кг оксида и 25 кг оксида

372

углерода. Еще больше сернистого ангидрида выделяется при горении отвалов и терриконов, углеотходы которых характеризуются повышенным содержанием серы. При горении терриконов выделяются также аммиак, оксиды азота, оксид мышьяка, смоляные продукты и другие вредные вещества.

На частоту и периодичность возникновения эндогенных пожаров существенное влияние оказывает целый ряд атмосферных факторов (условий): относительная влажность воздуха, количество атмосферных осадков, изменение барометрического давления, температура воздуха и скорость ветра, параметры которых непостоянны. Установлено, например, что с увеличением относительной влажности воздуха (особенно после длительного сухого периода) число эндогенных пожаров возрастает. Из указанных факторов особое значение имеют два: скорость ветра и температура воздуха. Очаги эндогенных пожаров часто возникают на той стороне угольных и породно-угольных скоплений, которая подвержена воздействию господствующего ветра. Это объясняется тем, что постоянный или пульсирующий динамический напор облегчает доступ достаточного количества кислорода к реагирующим компонентам.

Создавшееся положение обусловливает необходимость разработки специальных мер, замедляющих интенсивность развития инкубационного периода самовозгорания многолетнемерзлых углей в специфических условиях многолетней мерзлоты.

В качестве основных направлений профилактики эндогенных пожаров приняты направления, реализация которых основана на использовании природных условий многолетней мерзлоты: рациональное ведение горных работ с учетом особенностей многолетней мерзлоты, применение пожаробезопасного времени, снижение утечек воздуха через выработанное пространство действующих и отработанных выемочных полей, дезактивация угля в выработанном пространстве и т.д.

В настоящее время на угольных предприятиях и предприятиях потребителях угля, нет должного комплекса мер по борьбе с эндогенными пожарами.

В работе [1] проведен анализ причин эндогенной пожароопас-ности на угольных месторождениях, рассмотрены способы профилактики и борьбы с нею, результаты лабораторных и натурных исследований химической активности углей месторождений Северо-востока страны, особенности протекания окислительных процессов

373

при знакопеременных температурах, расчеты времени протаивания угля с естественной отрицательной температуры до пожароопасного состояния. Предлагаются рекомендации по снижению пожаро-опасности на угольных предприятиях в условиях Севера.

Целью дальнейших исследований является разработка прогноза эндогенной пожароопасности угольных месторождений Республики Саха (Якутия) и разработка мер предупреждения самонагревания и самовозгорания углей с целью эффективной и безопасной работы угледобывающих предприятий и предприятий - потребите -лей угольного топлива при добыче, транспортировке и хранении угля.

Основные задачи исследований:

- выявить зависимость влияния физических и химических факторов (температура окружающего воздуха, скорость воздуха, влажность и химическая активность углей) на склонность углей к самовозгоранию в лабораторных и натурных условиях;

- получить математическую модель зависимости роста сорб-ционной активности многолетнемерзлых углей от их температуры;

- определить критическую температуру самовозгорания для углей ш. Джебарики-Хая и угольного разреза Харбалахский;

- установить длительность инкубационного периода самовозгорания углей при знакопеременных температурах и динамику роста температуры угля от роста температуры окружающей среды;

- получить теоретические значения (при отсутствии теплообмена с окружающей средой) критической массы и безопасной толщины угольных скоплений по условиям самовозгорания;

- разработать методику обнаружения очага самонагревания углей в условий подземной разработки месторождений (шахта Дже-барики-Хая);

- разработать методику хранения штабелей угля для условий угольных месторождений Якутии с минимальными физическими и материальными затратами, исключающие самонагревание и самовозгорание угля, снижающие запыленность при отгрузке угля;

- разработать комплекс техногенных мероприятий по профилактике и тушению пожаров с учетом горно-геологических условий угольных месторождений, разрабатывающих угли в области распространения многолетней мерзлоты.

374

В результате исследования физических и химических параметров, влияющих на сорбционную активность углей области распространения многолетней мерзлоты, будет разработан прогноз эндогенной пожароопасности, что позволит довести рекомендуемые до настоящего времени меры профилактики самонагревания и самовозгорания углей до уровня нормативных документов. Полученная методика раннего обнаружения очагов самонагревания углей в условиях подземной разработки месторождений может быть применима для всех угольных месторождений Крайнего Севера и Дальнего Востока Российской Федерации. Комплекс техногенных мероприятий по профилактике и тушению эндогенных пожаров обеспечит эффективную и безопасную работу угледобывающих предприятий и предприятий - потребителей угольного топлива.

--СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Федорова С.Е., Чемезов Е.Н. Профилактика самовозгорания углей в условиях многолетней мерзлоты (рекомендации). Изд-во ЯГУ, 2006. - 60 с.

— Коротко об авторе -

Федорова С.Е. - кандидат технических наук, доцент, Якутский государственный университет.

--^^ — © Е.Н. Чемезов, 2008

Е.Н. Чемезов

О РАЦИОНАЛИЗАЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

375