Научная статья на тему 'Проблема эндогенных пожаров и прогноз самовозгорания углей в Подмосковном бассейне'

Проблема эндогенных пожаров и прогноз самовозгорания углей в Подмосковном бассейне Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
122
36
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
САМОВОЗГОРАНИЕ УГЛЕЙ / SPONTANEOUS COAL IGNITION / УГОЛЬНЫЙ ПЛАСТ / COAL BED / ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ / GEOLOGICAL FACTORS / СТЕПЕНЬ ОПАСНОСТИ САМОВОЗГОРАНИЯ / SELF-IGNITION HAZARD DEGREE / РАНГОВАЯ МОДЕЛЬ / RANKING MODEL / ЭТАЛОННЫЕ ГРУППЫ / НОРМАТИВЫ / NORMS / ЭТАЛОННЫЕ ТОЧКИ-КОНЦЕНТРАТОРЫ / REFERENCE GROUPS / REFERENCE POINTS-CONCENTRATORS

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Голынская Ф.А.

Выполнены исследование и прогноз самовозгорания углей в Подмосковном буроугольном бассейне. Применена методика, основанная на использовании данных об угольном пласте, полученных на стадии геологоразведочных работ. В результате изучения геологического строения исследуемого пласта, физико-химических исследований и анализа статистических данных о самовозгорании углей установлены геологические факторы самовозгорания углей: мощность угольного пласта, глубина залегания, карстовая нарушенность, влажность, зольность, выход летучих веществ, сернистость, содержание микрокомпонентов групп витринита и инертинита. Рассмотрены характеристики параметров геологических факторов самовозгорания подмосковных углей, определена степень опасности углей по самовозгоранию: высокая; средняя; низкая. Установлены граничные значения параметров геологических факторов разной степени опасности самовозгорания. В основе методики прогноза лежит ранговая модель данных и идея, состоящая в классификации этих данных по «близости» к эталонным группам наблюдений. Параметрам в преобразованной ранговой шкале присваиваются веса (коэффициенты) тем более высокие, чем больше их значимость для повышения степени опасности самовозгорания углей. Методика была применена на поле шахты «Бельцевская» для II основного рабочего пласта. Установлено, что исследуемый пласт является в значительной степени опасным по самовозгоранию, что обусловлено увеличенной мощностью пласта, низкой степенью метаморфизма, высокой сернистостью и карстонарушенностью, повышенным содержанием микрокомпонентов группы инертинита. Все необходимые преобразования исходных данных и вычисления производились автоматически программой (макросом) на языке Visual Basic для Excel.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Голынская Ф.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Problem of spontaneous fires and self-ignition prediction in the Moscow Coal Basin

In focus of the article is the investigation and prediction of spontaneous ignition of coal in the Moscow Basin. The investigation procedure is based on the coal bed data obtained at the stage of geological exploration. As a result of studying geological structure of a coal bed, physicochemical analysis and statistics on spontaneous ignition of coal, the geological factors of coal self-ignition are identified, namely: coal bed thickness and occurrence depth, damage due to karst, moisture content, ash content, volatile yield, sulphur content, content of microcomponents of vitrinite and inertinite groups. The characteristics of these geological factors of coal self-ignition in the Moscow Basin are discussed, and the spontaneous firing hazard is categorized as high, medium and low. The ranges are set for the parameters of the geological factors belonging to different categories of the spontaneous ignition hazard. The coal self-ignition prediction is based on the data ranging model and on the idea on classifying these data with respect to their «closeness» to reference observation groups. The parameters in the new ranking scale are given weights (factors) which grow with their influence on the increase in the degree of spontaneous firing of coal. The procedure has been implemented in terms of the main operating coal bed II in the the Beltsevskaya Mine. It is found that this bed presents essential self-ignition hazard conditioned by high thickness and low rank of coal, high sulphur content and damage due to karts, and increased content of microcomponents of vitrinite and inertinite groups. All required transformations of source data and computations are carried out automatically, using macros, in the VisualBasic language for Excel.

Текст научной работы на тему «Проблема эндогенных пожаров и прогноз самовозгорания углей в Подмосковном бассейне»

УДК 622.82:552.57

Ф.А. Голынская

ПРОБЛЕМА ЭНДОГЕННЫХ ПОЖАРОВ И ПРОГНОЗ САМОВОЗГОРАНИЯ УГЛЕЙ В ПОДМОСКОВНОМ БАССЕЙНЕ

Аннотация. Выполнены исследование и прогноз самовозгорания углей в Подмосковном буроугольном бассейне. Применена методика, основанная на использовании данных об угольном пласте, полученных на стадии геологоразведочных работ. В результате изучения геологического строения исследуемого пласта, физико-химических исследований и анализа статистических данных о самовозгорании углей установлены геологические факторы самовозгорания углей: мощность угольного пласта, глубина залегания, карстовая нарушенность, влажность, зольность, выход летучих веществ, сернистость, содержание микрокомпонентов групп витринита и инертинита. Рассмотрены характеристики параметров геологических факторов самовозгорания подмосковных углей, определена степень опасности углей по самовозгоранию: высокая; средняя; низкая. Установлены граничные значения параметров геологических факторов разной степени опасности самовозгорания. В основе методики прогноза лежит ранговая модель данных и идея, состоящая в классификации этих данных по «близости» к эталонным группам наблюдений. Параметрам в преобразованной ранговой шкале присваиваются веса (коэффициенты) тем более высокие, чем больше их значимость для повышения степени опасности самовозгорания углей. Методика была применена на поле шахты «Бель-цевская» для II основного рабочего пласта. Установлено, что исследуемый пласт является в значительной степени опасным по самовозгоранию, что обусловлено увеличенной мощностью пласта, низкой степенью метаморфизма, высокой сернистостью и карстонарушенно-стью, повышенным содержанием микрокомпонентов группы инертинита. Все необходимые преобразования исходных данных и вычисления производились автоматически программой (макросом) на языке Visual Basic для Excel.

Ключевые слова: самовозгорание углей, угольный пласт, геологические факторы, степень опасности самовозгорания, ранговая модель, эталонные группы, нормативы, эталонные точки-концентраторы.

DOI: 10.25018/0236-1493-2018-6-0-185-192

Подмосковный угольный бассейн является одним из старейших центров угледобычи в России, который разрабатывается с середины XIX в. Пик добычи угля пришелся на 60-е гг. XX столетия, когда количество работающих шахт превысило сотню. Более чем за полтора столетия активного развития горнодобывающей отрасли и тесно связанной с ней теплоэнергетической, машиностроительной, химической и др. промышленностей эко-

лого-геологические условия района претерпели кардинальные изменения [1].

В период активной разработки угольных месторождений Подмосковный буро-угольный бассейн занимал лидирующее положение по числу подземных пожаров от самовозгорания углей. На их долю в разные годы приходись от 40 до 50% (табл. 1). Это обусловлено в первую очередь низкой степенью их углефикации и спецификой вещественного состава.

ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. № 6. С. 185-192. © Ф.А. Голынская. 2018.

Таблица 1

Статистические данные о самовозгорании углей в Подмосковном бассейне [5] Statistics on self-ignition in the Moscow Coal Basin [5]

№ пп Наименование месторождения Число самовозгораний углей за 13 лет эксплуатации месторождения

1 Ломинцевское 100

2 Ширино-Сокольническое 79

3 Зубовское 44

4 Гранковское 30

5 Жданковское 26

6 Смородинское 26

7 Глубоковское 23

8 Липковское 12

9 Бегичевское 10

10 Щекинское 7

11 Поплевинское 7

12 Выглядовское 6

Проводимые в разное время в Подмосковном бассейне исследования эндогенных пожаров [2, 3, 7] состояли в комплексном изучении физико-химических процессов, приводящих к самовозгоранию углей, установлению опасных по самовозгоранию угольных пластов и разработке методов профилактики и ликвидации подземных пожаров. Была подробно изучена статистика эндогенных пожаров от самовозгорания углей за полтора десятилетия.

Основные причины возникновения эндогенных пожаров ученые видели, главным образом, в горнотехнических условиях разработки угольных пластов: технологии выемки угля, схеме проветривания, способе управления кровлей и др. Наряду с этим учитывались и некоторые геологические факторы самовозгорания углей: мощность угольного пласта, характер вмещающих пород, вещественный состав угля.

В результате проводимых исследований было установлено, что в условиях шахт Подмосковного бассейна сорбци-онная способность углей, обуславливающая их самовозгорание, зависит от

мощности угольного пласта, влажности угля и петрографического состава.

Однако сопоставление результатов оценки степени самовозгораемости ранее разработанными методами с данными о фактическом самовозгорании угольных пластов свидетельствовало о недостаточной надежности предложенных методов прогноза.

В 80-х годах в Подмосковном бассейне начались исследования, целью которых было установление геологических факторов и разработка методики прогноза самовозгорания углей в пластах для месторождений Подмосковного бассейна на стадии геологоразведочных работ. На основании детального и разностороннего изучения геологического строения, угленосности и качества углей, а также наблюдения и опробования углей в очагах самовозгорания в горных выработках, были установлены наиболее действенные геологические факторы и их параметры, обуславливающие самовозгорание углей как в промышленной обстановке, так и в естественных условиях. Выделенный комплекс геологических факторов включает мощность

угольного пласта, нарушенность, глубину залегания угольного пласта, вмещающие породы, степень метаморфизма, петрографический состав органической части углей, зольность, влажность, сер-нистость [5].

Мощность угольного пласта. В Подмосковном бассейне основная продуктивная толща относится к бобриковкому горизонту С±ЬЬ. Средние рабочие мощности угольных пластов II, III, IV изменяются в пределах 1,40—2,80 м. Наиболее устойчивую мощность имеет основной рабочий угольный пласт II в пределах южного крыла бассейна — в среднем 2,0 м. В результате проведенных в бассейне исследований, была установлена связь повышения склонности углей к самовозгоранию с увеличением мощности угольного пласта. Анализ статистических данных показал, что более двух третей пожаров от самовозгорания углей в Подмосковном бассейне произошло в пластах мощностью более 3,0 м.

Глубина залегания кровли угольного пласта. Глубина залегания угольного пласта как на опасных, так и неопасных по самовозгоранию месторождениях, изменяется в пределах 40—60 м. Глубина обнаружения очагов самовозгорания углей также не превышала 50—60 м. Незначительное колебание глубин залегания в 10—20 м не позволяет этому фактору существенно дифференцировать угольный пласт по степени опасности самовозгорания углей.

Строение угольного пласта. Основные рабочие пласты в бассейне имеют обычно сложное строение (1—5, редко 8—12). Рабочий пласт II содержит до 5 прослоев мощностью 0,01—0,05 м. В очагах самовозгорания, как и всего бассейна, строение угольного пласта умеренно сложное (1—3 породных прослоя). Породные прослои представлены главным образом углистыми глинами, в которых встречены активные к окислению

включения: линзы блестящих углей и конкреции марказита. Однако приуроченности очагов самовозгорания к породным прослоям отмечено не было.

Вмещающие породы. В исследуемом бассейне, на фоне преобладания в кровле и подошве глинистых пород, отмечены территории, где во вмещающих породах в значительной степени развиты песчаные отложения, особенно в кровле. Установлено, что для месторождений Подмосковного бассейна характерна тенденция уменьшения содержания песков в кровле вмещающих породах от опасных по самовозгоранию месторождений к неопасным, вплоть до полного их отсутствия в последних.

Нарушенность. На территории бассейна нарушенность связана с развитием постформационного карста в подстилающих угольный пласт известняках упинского горизонта. Карстонарушенные угольные пласты отличаются сильной трещиноватостью и измельченностью углей, вплоть до пылеватой и сажистой массы. Установлено, что более 80% эндогенных пожаров произошло в зоне интенсивной карстонарушенности. При ранжировании карстонарушенности угольных пластов был использован показатель закарстованности сС [8].

Влажность. Исследование влажности в очагах самовозгорания позволило определить интервал значений,при которых уголь наиболее склонен к самовозгоранию. Этот интервал соответствует 10—15% и установлен в 90% точек наблюдения. Анализ влажности отдельных месторождений показал, что угли более чем 70% опасных по самовозгоранию месторождений имеют преобладающую М в интервале 10—15%. Результаты исследований М1 в Подмосковном бассейне подтверждают выводы С.П. Панасей-ко о существовании «критической» влажности углей, при которой скорость их окисления максимальна [10]. Для под-

московных углей она установлена в интервале от 10 до 15% (в среднем 12%).

Зольность. Зольность в исследуемых углях колеблется от 8 до 45% и выше, в среднем составляет 30—35%. Высокозольные угли имеются практически на всех месторождениях. Так, наибольшее распространение в очагах самовозгорания Западно-Щекинского месторождения имеют среднезольные угли (А" от 25 до 35%), но более всего встречено углей многозольных (А" от 35 до 45%). Эти данные указывают на то, что наиболее опасными по самовозгоранию на исследуемом месторождении являются среднезольные угли. Изменчивость параметров зольности в пределах угольной залежи позволяет дифференцировать угольные пласты по степени склонности их к самовозгоранию по этому фактору.

Сернистость. Угли Подмосковного бассейна отличаются высокой сернисто-стью, которая обусловлена значительным содержанием в них дисульфидов железа (пирита и марказита). В очагах самовозгорания низкосернистые угли

менее 1,5%) не встречены. Наибольшее распространение имеют здесь сред-несернистые 1,5—2,5%) и сернистые

2,5—4,0%) угли, которые встречены в более чем 90% очагов самовозгорания, при этом 60% тонкодисперсного марказита в этих очагах рассеяно в основной массе, 38% выполняет полости клеток растительных тканей и 2% образует псевдоморфозы по растительным тканям. Эти данные подтверждают ранее сделанные выводы об инициирующей роли тонкодисперсных дисульфидов при самовозгорании углей.

Петрографический состав органической части углей. Особенностью петрографического состава подмосковных углей является сравнительно низкое для гумолитов содержание микрокомпонентов группы гуминита (20—40%) и вы-

сокое содержание микрокомпонентов группы инертинита (25—35%). Микрокомпоненты группы липтинита и альгинита находятся в подчиненном положении. Инертинит химически менее активен по отношению к кислороду, чем гуминит, что обусловлено большей восстановлен-ностью его соединений. Однако опыты, проведенные ранее с углями других бассейнов, показали, что склонность их к самовозгоранию повышается с увеличением содержания фюзинизированных микрокомпонентов. Опыты показали, что в подмосковных углях содержание микрокомпонентов группы гуминита в среднем 40%, инертитнита — 30,5%. Эти данные подтверждают выводы о влиянии на самовозгорание углей инертинита с хорошо сохранившейся клеточной структурой при высоком его содержании в угле [11].

Газоносность. Подмосковные угли не метаноносны, но по выделению углекислого газа (СО2) исследуемый бассейн занимает лидирующее положение среди буроугольных бассейнов. По мнению разработчиков угольных месторождений Мосбасса повышенное содержание СО2 является основной причиной подземных эндогенных пожаров. Следует заметить, что этот параметр газоносности, измеряемый в м3/час, непостоянен в пространстве и во времени, поэтому применение его для дифференциации углей по степени опасности самовозгорания требует проведения опробования с учетом этих особенностей. По этой причине нецелесообразно применение выхода летучих веществ в качестве оценочного фактора самовозгорания углей.

Цепень метаморфизма. В современной угольной геологии для ранжирования углей по степени метаморфизма применяется показатель отражательной способности витринита (Я0) [12]. Особенностью гумусовых углей Подмосковного бассейна является низкая степень

Таблица 2

Геологические факторы самовозгорания углей II основного рабочего пласта Подмосковного бассейна Geological factors of self-ignition of the main operating coal bed II in the Moscow Basin

Уровень опасности самовозгораемости углей Мощность, м Глубина залегания, м Строение (кол-во угольных пачек) Угол наклона, град Степень тектонической нарушенное™, км/км2 Карстовая нарушен-ность, d j Влажность, wa,% Зольность, Ad,% Мета-нос-нось, м3/т Сернисто сть, sdt,% Выход летучих веществ Vs1,% Содержание микрокомпонентов группы

витринита, vt,% инертини- та, J,%

Низкий >2,0 0,0-60,0 1 — — 0,00-0,01 <10 <10 — <1,5 >30,0 <20,0 <15,0

Средний 1,0-2,0 60,0-100,0 2-3 — — 0,01-0,03 >15 >20 — 1,5-2,5 8,0-30,0 20,0-40,0 15,0-25,0

Высокий <1,0 >100,0 >3 - - >0,03 10-15 10-20 - >2,5 <8,0 >40,0 >25,0

Таблица 3

Таблица рангов по степени опасности самовозгорания углей II основного рабочего пласта поля шахты «Бельцевская» Подмосковного бассейна

Table of ranks of self-ignition hazard for the main operating coal bed II in the Beltsevskaya Mine of the Moscow Basin

Веса 6 5 4 6 6 6 6 4 5 6 5 4 5 Уровень опасности самовозгорания углей

Нижняя граница 1,0 60,0 2 20,0 2,0 0,01 10,0 20,0 5,0 1,5 8,0 20,0 15,0

Верхняя граница 2,0 100,0 3 30,0 4,0 0,03 15,0 10,0 8,0 2,5 30,0 40,0 25,0

№ скважин мощность, м глубина залегания угольного пласта, м строение (кол-во угольн. пачек) угол наклона, град тектоническая на-рушеннось км/км2 карстовая нарушен-ность, D влажность, ил % Ad, % сн4, % sdt, % Vdaf, %' vt, % 1, %

102 309 2,1 104,5 3 0 0 0,01 15,24 26,4 0 3,6 46,2 16,3 13,4 средний

102 310 1,4 90,4 2 0 0 0,005 22,64 41,4 0 2,8 50,7 15,4 13,0 средний

102 312 0,0 97,1 2 0 0 0,24 25,95 38,7 0 3,0 50,2 16,4 10,4 средний

102 312 1,2 106,6 4 0 0 0,06 15,94 36,4 0 2,9 52,0 13,8 1,9 высокий

102 354 1,6 99,1 1 0 0 0,03 13,14 28,8 0 1,6 47,9 19,2 9,6 средний

метаморфизма, которые находятся на бу-роугольной стадии преобразования (2Б) при весьма древнем возрасте. Установлено, что при разработке бурых углей самовозгорание происходит чаще, чем в пластах каменных углей. Из этого следует, что все гумусовые угли Подмосковного бассейна по степени метаморфизма следует отнести к углям высокой степени опасности самовозгорания.

Задача исследований состояла в том, чтобы, используя данные об угольном пласте, полученные на стадии геологоразведочных работ, составить прогноз самовозгорания углей в Подмосковном бассейне. Ранжирование исследуемых углей по степени опасности их самовозгорания и определение этой степени в каждой точке наблюдения (скважине) осуществлялось на сновании данных о самовозгорании углей. С этой целью была разработана методика прогноза, в основе которой лежит «разработанная авторами новая оригинальная методика, в основе которой лежит ранговая модель данных и идея, состоящая в классификации этих данных по «близости» к эталонным группам наблюдений» [6, с. 18]. Методика была применена для углей рабочего угольного пласта II поля шахты «Бельцевская». В результате изучения геологического строения исследуемого пласта, физико-химических исследований и анализа статистических данных о самовозгорании углей установлены геологические факторы самовозгорания углей; определена степень опасности углей по самовозгоранию: высокая, средняя, низкая; установлены граничные значения параметров геологических факторов разной степени опасности самовозгорания (табл. 2).

Переход от исходных данных угольного пласта к ранговой шкале осуществлялся с использованием нормативов (граничных значений) уровней опасности самовозгорания углей (табл. 3).

Отсутствующие параметры в ранговой шкале заменяются нулями. Параметрам в преобразованной ранговой таблице присваиваются веса (коэффициенты) тем более высокие, чем больше их значимость для повышения степени опасности самовозгорания углей. Точки многомерного пространства рангов классифицируются по близости (минимуму расстояния) к трем эталонным точкам-концентраторам, являющихся центрами тяжести эталонных групп, составленных из высокой, средней и низкой степени опасности наборов рангов. Все необходимые преобразования исходных данных и вычисления производились автоматически программой (макросом) на языке Visual Basic для Excel» [9, с. 131-132].

В результате проведенных расчетов в каждой точке наблюдений (скважине) в пределах поля шахты «Бельковская» установлена степень опасности самовозгорания углей. Полученные данные могут быть использованы для построения карты прогноза самовозгорания углей исследуемого шахтного поля. Таким образом, установлено, что II основной рабочий угольный пласт поля шахты «Бельцевская» Подмосковного бассейна является в значительной степени опасным по самовозгоранию, что обусловлено увеличенной мощностью пласта, низкой степенью метаморфизма, высокой сернистостью и карстонарушенностью, повышенным содержанием микрокомпонентов группы инертинита.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Барабошкина Т.А., Соболеева А. Н., Голынская Ф.А. Эколого-геохимические особенности Подмосковного угольного бассейна // Экология и промышленность России. — 2012. — Июнь. — С. 56—59.

2. Быков Л. Н., Захаров Е. И., Соколов Э. М. Оценка и прогноз пожарной опасности шахт Подмосковного бассейна // Известия вузов. Горный журнал. — 1968. — т. 11. — № 8. — С. 62—64.

3. Веселовский В. С., Виноградова Л. П., Орлеанская Г.Л., Терпогосова Е. А. Методическое руководство по прогнозу и профилактике самовозгорания угля. — М.: ИГД им. Скочинского, 1971. — 60 с.

4. Голынская Ф.А. Характеристика наиболее действенных факторов самовозгорания углей в пластах // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2011. — № 2. — С. 19—23.

5. Голынская Ф.А., Максюк С. В. Исследование глубины залегания и строения угольного пласта как факторов самовозгорания углей Подмосковного бассейна // Известия Тульского государственного университета. Серия: Экология и рациональное природопользование. — 2004. — Вып. 1. — С. 271—273.

6. Голынская Ф.А., Смирнова О. С., Никонов Р.А. Применение метода многомерной классификации по эталонным точкам для определения степени самовозгораемости углей на примере шахты «Распадская» Кузнецкого бассейна // Известия вузов. Серия: Геология и разведка. — 2015. — № 4. — С. 15—21.

7. Захаров Е. И., Панферова И. В., Савичева Л. Н. Природа самонагревания углей. Анализ проблемы. Вып. 12. — Р.-н.-Д.: Изд-во СКНЦ ВШ, 1994. — С. 20.

8. Севостьянов Ю.А. Исследование карста на южном крыле Подмосковного бассейна применительно к практике разведки и эксплуатации угольных месторождений. Дисс. на со-иск. уч. степ. канд. геол.-мин. наук. — Тула, 1970. — 159 с.

9. Смирнова О.С., Голынская Ф.А. Статистические методы в прогнозировании самовозгорания углей // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2016. — № 3. — С. 127—133.

10. Панасейко С. П. Влияние влаги на процесс, низкотемпературного окисления углей // Химия твердого топлива. — 1974. — № 1. — С. 26—30.

11. daudio Avila, Tao Wu, Edward Lester Petrographic characterization of coals as a tool to detect spontaneous combustion potential // International Journal of Coal Geology 125 (2014) 173—182.

12. Nadudvari А., Fabianska М.J. Use of geochemical analysis and vitrinite reflectance to assess different self-heating processes in coal-waste dumps (Upper Silesia, Poland) // International Journal of Coal Geology 181 (2016), pp. 102—119. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ

Голынская Фарида Асхатовна — кандидат геолого-минералогических наук, доцент, e-mail: golynskaya@yandex.ru, НИТУ «МИСиС».

ISSN 0236-1493. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2018. No. 6, pp. 185-192.

Problem of spontaneous fires and self-ignition prediction in the Moscow Coal Basin

Golynskaya F.A., Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Assistant Professor, e-mail: golynskaya@yandex.ru, National University of Science and Technology «MISiS», 119049, Moscow, Russia.

Abstract. In focus of the article is the investigation and prediction of spontaneous ignition of coal in the Moscow Basin. The investigation procedure is based on the coal bed data obtained at the stage of geological exploration. As a result of studying geological structure of a coal bed, physicochemical analysis and statistics on spontaneous ignition of coal, the geological factors of coal self-ignition are identified, namely: coal bed thickness and occurrence depth, damage due to karst, moisture content, ash content, volatile yield, sulphur content, content of microcomponents of vitrinite and inertinite groups. The characteristics of these geological factors of coal self-ignition in the Moscow Basin are discussed, and the spontaneous firing hazard is categorized as high, medium and low. The ranges are set for the parameters of the geological factors belonging to different categories of the spontaneous ignition hazard. The coal self-ignition prediction is based on the data ranging model and on the idea on classifying these data with respect to their «closeness» to reference observation groups. The parameters in the new ranking scale are given weights

(factors) which grow with their influence on the increase in the degree of spontaneous firing of coal. The procedure has been implemented in terms of the main operating coal bed II in the the Beltsevskaya Mine. It is found that this bed presents essential self-ignition hazard conditioned by high thickness and low rank of coal, high sulphur content and damage due to karts, and increased content of microcomponents of vitrinite and inertinite groups. All required transformations of source data and computations are carried out automatically, using macros, in the VisualBasic language for Excel.

Key words: spontaneous coal ignition, coal bed, geological factors, self-ignition hazard degree, ranking model, reference groups, norms, reference points-concentrators.

DOI: 10.25018/0236-1493-2018-6-0-185-192

REFERENCES

1. Baraboshkina T. A., Soboleeva A. N., Golynskaya F. A. Ekologo-geokhimicheskie osobennosti Podmosk-ovnogo ugol'nogo basseyna [Ecological and geochemical peculiarities of the Moscow Coal Basin]. Ekologiya i promyshlennost' Rossii. 2012. June, pp. 56—59.

2. Bykov L. N., Zakharov E. I., Sokolov E. M. Otsenka i prognoz pozharnoy opasnosti shakht Podmosko-vnogo basseyna [Estimation and prediction of fire hazard in mines in the Moscow Coal Basin]. Izvestiya vuzov. Gornyyzhurnal. 1968, vol. 11, no 8, pp. 62—64. [In Russ].

3. Veselovskiy V. S., Vinogradova L. P., Orleanskaya G. L., Terpogosova E. A. Metodicheskoe rukovodstvo po prognozu i profilaktike samovozgoraniya uglya [Methodical guidelines on prediction and prevention of spontaneous coal ignition], Moscow, IGD im. Skochinskogo, 1971, 60 p.

4. Golynskaya F. A. Kharakteristika naibolee deystvennykh faktorov samovozgoraniya ugley v plastakh [Characteristics of factors having the highest effect on spontaneous ignition of coal]. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2011, no 2, pp. 19—23. [In Russ].

5. Golynskaya F. A., Maksyuk S. V. Issledovanie glubiny zaleganiya i stroeniya ugol'nogo plasta kak faktorov samovozgoraniya ugley Podmoskovnogo basseyna [Studies into occurrence depth and structure of coal beds as factors of spontaneous coal ignition in the Moscow Basin]. Izvestiya Tul'skogo gosudarst-vennogo universiteta. Seriya: Ekologiya i ratsional'noe prirodopol'zovanie. 2004, issue 1, pp. 271—273. [In Russ].

6. Golynskaya F. A., Smirnova O. S., Nikonov R. A. Primenenie metoda mnogomernoy klassifikatsii po etalonnym tochkam dlya opredeleniya stepeni samovozgoraemosti ugley na primere shakhty «Raspadskaya» Kuznetskogo basseyna [Application of multi-dimensional classification method by reference points to determine spontaneous ignition hazard of coal in terms of the Raspadskaya Mine in the Kuznetsk Basin]. Izvestiya vuzov. Geologiya i razvedka. 2015, no 4, pp. 15—21. [In Russ].

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

7. Zakharov E. I., Panferova I. V., Savicheva L. N. Priroda samonagrevaniya ugley. Analiz problemy. Vyp. 12. [Nature of self-heating of coal. The problem analysis, issue 12], Rostov-on-Don, Izd-vo SKNTs VSh, 1994, pp. 20.

8. Sevost'yanov Yu. A. Issledovanie karsta na yuzhnom kryle Podmoskovnogo basseyna primenitel'no k praktike razvedki i ekspluatatsii ugol'nykh mestorozhdeniy [Investigation of karst in the south of the Moscow Coal Basin with regard to practice of coal exploration and extraction], Candidate's thesis, Tula, 1970, 159 p.

9. Smirnova O. S., Golynskaya F. A. Statisticheskie metody v prognozirovanii samovozgoraniya ugley [Statistical methods in prediction of spontaneous ignition of coal]. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2016, no 3, pp. 127—133. [In Russ].

10. Panaseyko S. P. Vliyanie vlagi na protsess, nizkotemperaturnogo okisleniya ugley [Influence of moisture content on low-temperature oxidation of coal]. Khimiya tverdogo topliva. 1974, no 1, pp. 26—30. [In Russ].

11. Claudio Avila, Tao Wu, Edward Lester Petrographic characterization of coals as a tool to detect spontaneous combustion potential. International Journal of Coal Geology, 125 (2014) pp. 173—182.

12. Nadudvari A., Fabianska M. J. Use of geochemical analysis and vitrinite reflectance to assess different self-heating processes in coal-waste dumps (Upper Silesia, Poland). International Journal of Coal Geology, 181 (2016), pp. 102—119.

A

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.