CC BY
30
п
'ш ■„— .....I
С. В. Бычков serguei58@rambler. ru
УДК 622.235:622.281.4
ЗАВИСИМОСТЬ ВЗРЫВОВ ГАЗОПЫЛЕВЫХ СМЕСЕЙ В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ ОТ ВРЕМЕНИ ГОДА И ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ НАРУЖНОЙ АТМОСФЕРЫ DEPENDENCE OF GAS-DUST MIXTURE EXPLOSIONS IN COAL MINES ON THE SEASON AND OUTER ATMOSPHERE WEATHER CONDITIONS
С. В. Бычков - горный инженер, Ванкувер, S. V. Bychkov - mining engineer, Vancouver,
Канада Canada
В статье дан анализ научной работы выполненной группой учёных из Украины и республики Беларусь о зависимости взрывов газопылевых смесей в угольных шахтах от времени года и погодных условий. Наряду с тем, что выдвинутая авторами оригинальная гипотеза заслуживает пристального внимания и дальнейшего изучения, её теоретическое обоснование и выводы являются ошибочными. Главная ошибка авторов - рассмотрение поставленной задани с позиции прохождения взрыва в подземных выработках шахт по механизму теплового взрыва, что в современных условиях хоть и возможно, но маловероятно. В настоящей статье сделана попытка подкорректировать предложенную гипотезу с учётом положений о цепных химических реакциях, потенциала адсорбции и термодинамического состояния рудничной атмосферы при низком атмосферном давлении и высокой влажности поступающего в шахту воздуха.
The article analyzes the scientific work performed by a group of scientists from the Ukraine and the Republic of Belarus on the dependence of gas-dust mixture explosions in coal mines on the season and weather conditions. Along with the fact that the original hypothesis put forward by the authors deserves close attention and further study, its theoretical justification and conclusions are erroneous. The main mistake of the authors is to consider the task posed from the point of view of the explosion in underground mines by the mechanism of a thermal explosion, which in modern conditions is possible, but unlikely. In this article, an attempt is made to correct the proposed hypothesis, taking into account the provisions on chain chemical reactions, the adsorption potential and the thermodynamic state of the mine atmosphere at low atmospheric pressure and high humidity of the mine entering air.
Ключевые слова: ТЕПЛОВОЙ ВЗРЫВ, СКРЫТЫЙ МЕТАН, УГОЛЬНАЯ ПЫЛЬ, ЦЕПНАЯ ХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ, КИСЛОРОДНЫЙ КЛАСТЕР, СВОБОДНЫЙ РАДИКАЛ, ПОТЕНЦИАЛ АДСОРБЦИИ, ВЗРЫВ НА ШАХТЕ УЛЬЯНОВСКАЯ, ВЗРЫВ НА ШАХТЕ БАРАКОВА
Key words: THERMAL EXPLOSION, LATENT METHANE, COAL DUST, CHAIN CHEMICAL REACTION, OXYGEN CLUSTER, FREE RADICAL, ADSORPTION POTENTIAL, EXPLOSION AT ULYANOVSKAYA MINE, EXPLOSION AT BARAKOVA MINE
Интернациональная группа авторов опубликовала научную статью [1 в которой обосновала оригинальную гипотезу о зависимости взрывов в подземных выработках от времени года и погодных условий. В статье исследован природный феномен, который имеет под собой реальное основание - по статистике взрывы в угольных шахтах чаще всего происходят в период неустойчивой погоды при низких температурах. Основная суть гипотезы заключается в следующем: в осенне-зимний-ве-сенний периоды, результате повышенного процентного содержания кислорода в ат-
мосфере земли (21,1 % против 18,9 %), а, следовательно, и в рудничной атмосфере шахт, и в зависимости от неблагоприятных погодных условий, образуются кластеры молекул кислорода и азота. Кластерные образования молекул кислорода и азота в атмосфере земли авторы объясняют энергией бинарного взаимодействия, а сам кластер должен по мнению авторов состоять из 13 молекул, "слипшихся в комок*. Особое внимание в работе уделено молекулам воды, которые поступают в горные выработки с воздухом в виде паров воды, тумана, снега. Именно молекулы воды по мнению авторов является переносчи-
ваучна-тсхничсский журнал № 1-2017
ВЕСТНИК
ком кластеров кислорода и при их достаточно длительном времени пребывания в атмосфере поверхность воды полностью покроется кислородными кластерами, которые превратятся в своеобразную кислородную пленку на её поверхности. Особенно это явление должно проявляться на частицах тумана, в дождь и в пургу на снежных частицах. Попадая в шахту, такие частицы привносят туда огромное количество молекул кислорода, которые адсорбируются метаном и угольной пылью, то есть происходит химическая реакция адсорбции молекул кислорода с выделением тепла, т.е. реализуется процесс окисления метана и углерода пылинок кислородом кластера, который может привести к тепловому взрыву. Помимо процесса взрыва, авторы статьи описывают необычный механизм его инициации. Кинематика подземных взрывов метана, по словам авторов статьи, требует большой энергии активации и высокого давления, а взрыв угольной пыли в шахтах практически невозможен по причине ещё большой энергии активации, чем у газа метана. Авторы статьи полагают, что кислородные кластеры работают, как катализаторы реакции окисления на водяной подложке. Причём, каталитические реакция возгорания молекул метана на угольных частицах, которые покрыты споем кислорода, авторы рассматривают в виде протекания последовательной цепочки, т.е. возгорание молекулы метана на одной частице пыли инициирует возгорание близлежащих частиц путем их возбуждения ударной волной, возникающей при микровзрыве угольной пылинки, пока реакция не перейдёт в тепловой взрыв. К сожалению авторам не удалось привести серьёзные доводы в пользу этой гипотезы, хотя рациональное зерно зависимости взрывов в шахтах от влажности воздуха следует рассмотреть более подробно. Ошибка авторов, по нашему мнению, системная, которая присуща подавляющему большинству современных исследователей взрывов в горных выработках угольных шахт. Эта большая группа исследователей объясняет процесс возникновения и протекания взрыва в горных выработках шахт с точки зрения кинематики теплового взрыва, который в настоящее время в современной шахте хоть и возможен, но неприменим. Как правильно указывают авторы статьи, для удовлетворения условий теплового взрыва метана и угольной пыли в шахтах необходима большая энергия активации. Источником такой активации в шахтах являются: открытый огонь - (подземные пожары, самовозгорание угля в выработанном пространстве, сварочные работы), взрывные работы ве-
ществами, не отвечающими требованиям безопасности, взрывоопасная электроаппаратура и силовые электрические коммуникации, машины и оборудование, разряды статического электричества и др. Указанные и подобные источники высокоэнергетического, теплового инициирования и комплексные проблемы, связанные с ними, были устранены в горной области ещё в конце двадцатого века и невозможны при современном развитии горно-шахтного оборудования и систем пылегазового контроля. В наше время объяснять взрывы в шахтах с позиции теплового взрыва, это всё равно, что шахтёрам использовать в качестве индивидуального светильника лампу Дэви, изобретённую в 1815 году. Это отлично понимают авторы статьи и поэтому их катализатор выглядит оригинальной находкой объясняющий подземные взрывы в зависимости от погоды на поверхности. Идея авторов хорошо понятна: за счёт дополнительной подпитки реакции окисления метана кислородом выделившегося с катализатора, попытаться преодолеть порог самовозгорания метана и угольной пыли с последующим тепловым разгоном реакции до высоких скоростей и давлений необходимых для взрыва. Прямое каталитическое окисление метана по задумке авторов должно выглядеть так: 2СН4 + 02 (cat) = 2СН3ОН Но на самом деле эта реакция будет протекать только в таком виде:
2СН4 + 02 (t, cat) = 2СН3ОН Авторы почему-то решили, что прямое каталитическое окисление с внесением в реакцию дополнительных молекул кислорода заменит тепловой импульс необходимый для протекания реакции. При этом авторы ссылаются на ошибочное мнение некоторых официальных лиц о причинах взрыва на шахте Н.П. Баракова 11.03. 2000 года, где воспламенение угольной пыли с последующим её взрывом якобы произошло от прямого воздействия на пыль молекул кислорода в момент разгерметизации баллона с жидким кислородом в запыленной горной выработке. Основываясь на этом заблуждении, авторы ошибочно посчитали, что их кислородный кластер также способен прямым воздействием воспламенить газопылевую смесь. Возникает вопрос: - А почему на других шахтах молекулы кислорода рудничной атмосферы не проявляют такую активность, как на шахте Баракова и не желают вступать в реакции с метаном в обычных условиях и температурах? Может дело не в них и всё, что мы имеем в результате идеи кислородного кластера - это появление в рудничной атмосфере избыточных молекул кислорода, которые, тем
не менее, не будут вступать в реакцию без подвода тепла? В противном случае взрывы в шахтах происходили бы в любой непогожий день, когда в атмосфере повышенное содержание влаги и молекул кислорода. Причём, что не маловажно и на что не обратили внимание авторы идеи, при образовании кластера кислорода дисперсионное межмолекулярное взаимодействие молекул будет определяться корреляцией движения электронов, а это неминуемо приведёт к увеличению расстояния между электронами, что в свою очередь, согласно формуле Ф. Лондона [2], приведёт к уменьшению энергии взаимодействия молекул кластера и, следовательно, всей системы в целом.
где: аА и ав - средние статическое значение поляризуемости молекул А и В, 1Л и /я-потенциалы ионизации молекул А и В, Я - расстояние между молекулами.
То есть выходит, что вместо того, чтобы повысить энергию химической реакции, мы наоборот её понижаем. На что ещё должен повлиять предложенный катализатор, чтобы задуманная авторами реакция осуществилась? На скорость химической реакции. В данном случае это также не работает, ибо при существующих температурах воздуха внутри шахты, скорость окислительной реакция метана и кислорода будет незначительно отличаться от нуля и резервный кислород не повлияет на скорость реакции. На основании приведённых аргументов мы приходим к выводу, что в таком виде, в каком её предложили авторы, гипотеза работать не будет. Мы предлагаем скорректировать представленную авторами гипотезу с целью приведения её в рабочее состояние.
Давайте избавимся от системной ошибки авторов и попробуем взглянуть на проблему зависимости взрывов в шахтах от плохой погоды, с другой стороны. Первое и главное, что необходимо сделать, это признать не корректность теории теплового взрыва углеводородных газов и угольной пыли в шахтах в современных условиях. Как мы отметили выше, вызвать взрыв метана и угольной пыли тепловым инициированием (открытым огнём) в шахте возможно, но при современном уровне развития взрывобезопас-ной техники и оборудования, совсем не просто и сценарий такого события выполним только при самых невероятных стечениях обстоятельств и условий. Например, при таком невероятном развитии событий, какое описано в акте государственной комиссии по расследованию взрыва на шахте Ульяновская: при работе добычного
комбайна, из завала лавы по неизвестным причинам, чего никогда раньше не случалось, выдувает концентрированное облако метана. Именно в этот момент аппаратура газового контроля не срабатывает и отключение напряжения сети комбайна не происходит. Облаку метана (к примеру) требуется 7 секунд, чтобы разбавиться воздухом проветривания лавы до взрывной концентрации и именно на этой седьмой секунде, не раньше и не позже, происходит авария с силовым кабелем добычного комбайна, что при надёжной работе кабелеукладчика комбайна происходит в очень редких случаях. Но, по неизвестным причинам, именно в эту секунду не срабатывает реле утечки, которая должна обесточить электросеть при аварии с кабелем. Происходит возникновение электрической дуги, которая и даёт разбавленному до нужной концентрации (не ниже и не выше пределов взрываемости) метановому облаку, которое как раз в эту секунду подошло к месту, где находится добычной комбайн, тепловой импульс. Происходит тепловой взрыв метана, который поднимает облако угольной пыли и инициирует его взрыв. Это типичный случай взрыва метана, описываемый после каждой аварии. Как вы видите, все предшествующие взрыву метана события должны сойтись в одной точке шахты и в одно время с точностью до секунды, иначе взрыва не произойдёт. Если кто-то захочет специально устроить взрыв в шахте, то это будет не совсем легко выполнить. К сожалению, грандиозные термические и гидродинамические эффекты пламени, дыма и катастрофических разрушений горных выработок заслонили и продолжают заслонять исследователям реальную картину и механизм взрыва газа и пыли в шахтах и не позволяют им увидеть второй, более эффективный путь развития подземных катастроф, который намного легче и вполне может произойти независимо от участия в процессе людей. Это тихий и незаметный путь за счёт участия свободных радикалов в реакциях окисления, приводящий к не менее ужасным последствиям и всё, что для этого необходимо, это свободный радикал, который образовавшись в рудничной атмосфере, найдёт и взорвёт газопылевую смесь в шахте. В настоящий момент именно непонимание механизма цепной химической реакции взрыва углеводородных газов и угольной пыли является системной ошибкой, ведущей проводимые исследования подземных взрывов в тупик - количество научных исследований по подземным взрывам растёт, а количество взрывов на шахтах не уменьшается. По какой-то странной причине идеи лауреата нобелевской пре-
мии по химии академика Н.Н.Семёнова никак не пробьют себе путь в горную область. Горные инженеры на производстве на основании застарелых и некорректных научных выводов безрезультатно ведут борьбу с метаном, ибо свято верят в распространённую, но ложную идею о зависимости верхнего предела взрываемости метана от концентрации кислорода в рудничной атмосфере шахты и доверяют двухсотлетней сказке о том, что медная сетка лампы Дэви рассеивает теплоту горения пламени лампы, вследствие чего не происходит воспламенение облака окружающего её метана [3 . А в заблуждения их вводят коллеги - научные работники исследовательских организаций, которые продолжают упорно тиражировать метановые небылицы в своих научных статьях. Посмотрите, как созвучны им слова самого Г. Дэви, который в 1815 году писал, что основной причиной прекращения горения сквозь сетку изобретённой им лампы является рассеивание тепла медной сеткой в окружающую среду. В девятнадцатом веке о цепных химических реакциях ещё ничего не было известно и авторитетное мнение самого Гемфри Дэви считалось чистой правдой. Но, как это часто бывает, правда не всегда оказывается истиной и повторять заблуждение гениального химика и тем более на этом строить свою научную деятельность, по крайней мере не серьёзно. А если кто из современных исследователей захочет это оспорить и доказать, что Г. Дэви был прав и теплоотвод в стенку трубки не позволяет поддерживать температуру горения, то пусть проведёт простые опыты с трубками из материалов разной теплопроводности и убедится, что дело не в теплоотводе. К примеру, стеклянные и медные трубки покажут одинаковый результат критической ячейки сетки в то время, когда их теплопроводность отличается в тысячи раз! Сколько ещё произойдёт подземных взрывов, чтобы понять - взрыв углеводородных газопылевых смесей в шахтах в основном проходит по механизму цепной химический реакции за счёт свободных радикалов, активных молекул и свободных атомов, а метан в подземной горной выработке не может вспыхнуть от лампы Дэви не по причине отвода тепла в стенку, а потому, что свободные радикалы реакции окисления метана гибнут на медной сетке (на стенке сосуда), блокируя прохождение цепной химической реакции (обрывая цепи реакции). Так может сегодня исследователям необходимо, как когда-то сделал Гемфри Дэви, искать свою *медную сетку*, которая будет обезвреживать свободные радикалы, но уже не в под сеточном объёме лампы Дэви, а
в рудничной атмосфере всей шахты? Второй момент, который вызывает сомнение и недоверие в работоспособности цепных реакций у современных исследователей, является их огромная, фантастическая по сравнению с тепловым взрывом энергоэффективность. Сравните энергии инициации взрыва цепной химической реакций и тепловых взрывов. Разница в несколько порядков! И в этом нет никаких чудес и нарушений законов термодинамики, всё дело в электронной изомеризации в результате которой исходная ковалентная химическая связь, для разрушения которой необходима энергия около 400 кДж/молъ, в присутствии свободных радикалов и активных частиц, трансформируется в ван-дер-ваальсовую связь с энергией диссоциации менее 20кДж/моль с последующим бесконечным увеличением числа активных центров за миллиардные доли секунд. Разве примеры взрывов газа инициированных энергией электрической искрой в пару десятков мДж. не красноречиво говорят о огромных возможностях цепных химических реакций? К сожалению, формат данной статьи не позволяет здесь рассмотреть вопрос цепных химических реакций при взрывах в шахтах ввиду большого объёма материала и сложности описания цепной реакции горения метана, ибо даже реакция взрыва самого простейшего Гремучего газа состоит из более чем двадцати составляющих элементарных реакций и огромного количества разветвлений за миллиардную долю секунды , а если включить в схему углерод, метан и азот рудничной атмосферы, то количество элементарных реакций существенно возрастёт. Сравните:
Н2 + 0,502 и СН4+2(02+3.76П) Предложенный авторами критикуемой статьи механизм взрыва предполагает, что образованный при плохой погоде кластер кислорода реагирует с одной угольной пылинкой. При этом происходит реакция каталектического окисления, метан вокруг угольной пылинки загорается и передаёт энергию пылинке, которая в свою очередь загорается с микровзрывом. Цепочка из нескольких пылинок, взрывающихся последовательно разгоняют реакцию теплового взрыва до режима детонации. Теория взрыва угольной пылинки в пузырьке молекул десорбированного газа метана хорошо известна и не нова. Многие авторы описали этот процесс, теоретические основы которого основаны на формуле адсорбции Поляни 5], физический смысл которой состоит в определении потенциала адсорбции:
е = ЯТ- 1п(Р/Р) где: Р - давление рудничной атмосферы, Р -дав-
ление у поверхности пылинки, R- газовая постоянная, Т-температура атмосферы.
Согласно этой модели, над поверхностью твердого тепа (в нашем случае это угольная пылинка) существует потенциальное поле, убывающее с удалением от её поверхности. Если у поверхности пылинки находятся молекулы метана, то они будут притягиваются к поверхности пылинки с потенциалом адсорбции от величины которого будет зависеть покинут ли молекулы метана пылинку или нет. Характер сорбцион-ных процессов на поверхности угольных пылинок определяется соотношением давлений Ps/P. Если это отношение больше единицы происходит удержание молекул метана и адсорбция его угольной пылинкой, меньше единицы - десорбция молекул метана и потеря их пылинкой. Давайте рассмотрим работу формулы Поляни с учётом погодных условий. Если на поверхности шахты стоит хорошая погода (высокое атмосферное давление), то соотношение Р/Р окажется меньше единицы и, следовательно, будет происходить десорбция метана с поверхности угольных пылинок, бортов, кровли и почвы выработок. Произойдёт своего рода компрессионное выделение пузырьков молекул метана. При этом внутренняя энергия молекул газовоздушной смеси резко увеличивается, что будет способствовать не только отрыву молекул метана от пылинок, но и интенсивному перемешиванию их с воздухом рудничной атмосферы и выводом метана исходящей струёй проветривания на поверхность шахты, в атмосферу земли. Теперь представим себе поведение молекул метана при плохой погоде (низком атмосферном давлении). В этом случае соотношение Р/Р окажется больше единицы и будет происходить адсорбция молекул метана из рудничной атмосферы на поверхность угольных пылинок, бортов, кровли и почвы выработок. Таким образом, при плохой погоде, угольная пыль, как витающая в воздухе, так и осевшая в горных выработках будет представлять из себя метановый пузырёк внутри которого находится угольное тело. Толщина такой метановой оболочки будет зависеть от ряда факторов: газообильности угля, его сорбционных свойств, размера угольных частиц, термодинамических параметров вентиляционной системы шахты и участка.
Такая ситуация представляет огромную
опасность для безопасной работы шахты. Содержание метана в воздухе выработки может быть гораздо ниже, чем нижний порог взрыва-емости, но он может неожиданно взорваться за счёт концентрации скрытого, абсорбированного угольной пылью метана, так как суммированная концентрация фактического и скрытого метана может незаметно для аппаратуры контроля превысить нижний предел взрываемости. Теперь становиться понятно, почему в плохую погоду, при наличии в рудничной атмосфере низкой концентрации метана и незначительной запылённости выработки ниже порога взрываемости возможен взрыв пылегазовой смеси. Угольная пыль оказывается, как бы *инфицирована оспами молекул* скрытого метана, которые только и ждут своего часа, чтобы начать реакцию и следовательно, вероятность взрыва такой смеси в плохую погоду существенно возрастает согласно таблице 1.
Теперь, стоит в рудничной атмосфере появиться свободному радикалу, как может начаться цепная химическая реакция, которая может привести к взрыву. Из теории цепных реакций следует, что если один нейтрон в цепной ядерной реакции может вызвать ядерный взрыв, то один свободный радикал в цепных химических реакциях может вызвать взрыв углеводородных газов и угольной пыли в шахте. В качестве свободного радикала может выступить и любая активная молекула, обладающая достаточной большой энергией для инициирования цепной реакции или свободные атомы кислорода, которые, как мы знаем, очень агрессивны и способны выступать, как свободные радикалы. Теперь представьте себе кислородный кластер, образованный в атмосфере на поверхности шахты в плохую погоду по рассматриваемой нами гипотезе. При его движении по горным выработкам одна или сразу несколько из тринадцати образовавших его молекул, в результате химико-ме-ханических воздействий и термодинамических параметров вентиляционной системы, начнут терять электроны. Кластер превратится в агрессивную, суперактивную высокоэнергетическую частицу, стремящуюся вступить в реакцию окисления с любой встречной молекулой и такой "ущербный" кластер способен начать цепную химическую реакцию, хотя вероятность такого исхода незначительна ввиду короткого проме-
Таблица 1. Нижний предел взрываемости угольной пыли в зависимости от концентрации метана и угольной пыли "инфицированной" скрытым метаном
Содержание метана СН4 в рудничной атмосфере шахты 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5% 3,0%
Нижний предел взрывоопасной концентрации пыли, г/м3 30 20 15 10 8 5
жутка времени существования такого кластера. При потере электрона(ов) дисперсионное межмолекулярное взаимодействие молекул будет нарушено и кластер или разрушится, или свободные атом(ы) кислорода будут вытолкнуты из кластера, а их место займут молекулы кислорода из рудничной атмосферы. А это значит, что в плохую погоду, в рудничной атмосфере появятся свободные атомы кислорода, которые при взаимодействии с молекулами кислорода будут образовывать газ озон по элементарной формуле:
о + о2 = о3
Молекулы озона состоят из трёх атомов кислорода. Кислород 02 и озон 03 - единственный пример образования одним химическим элементом двух газообразных простых веществ. Молекула озона получается в результате «прилипания» к молекуле кислорода 02 свободного атома кислорода О, который в большинстве случаев образуются при избытке кислорода в воздухе, ряда технических процессов и при соответствующих погодных условиях.
Реакции озона с органическими соединениями идут с выделением большого количества энергии. Метан, угольная пыль и другие органические вещества самовоспламеняются при соприкосновении с озонированным воздухом, что само по себе уже способно привести к пожару и взрыву. Очень важное отличие озона от кислорода в том, что озон проявляет окислительные свойства уже при комнатной температуре и сохраняет это свойство при низких температурах. Следует отметить немаловажную деталь, чем ниже температура воздуха в шахте, тем дольше молекулы озона будут существовать в рудничной атмосфере, следовательно, этот факты косвенно подтверждают гипотезу зависимости взрывов от плохой погоды, и она становится вполне отчётливой и реальной.
Ещё одним важным фактором влияния погодных условий на взрывы в шахтах является влажность воздуха, которой в гипотезе авторов отводится роль получения дополнительных молекул кислорода за счёт упомянутого катализатора на водяной подложке. Как мы разобрали выше, в таком виде, как задумали авторы гипотезы, катализатор работать не будет. Но, существует другой путь, о котором авторы не догадались - влажный воздух в атмосфере шахты будет работать не как поставщик резервного кислорода, а как катализатор цепных химических реакций! То, что вода и водяные пары являются катализатором цепных химических реакций, легко доказывается реакцией окисления моноксида углерода СО кислородом, которая идёт только в
присутствии паров воды:
н2о->он+н он+со->со2+н н+о2^он+о со + он^со2+н со + о-> со2 н+о2 = он+о
Эта реакция доказывает очень и очень важный момент - если цепная химическая реакция идёт только и строго при наличии водяных паров, то это значит, что влага служит катализатором цепных химических реакций, то есть, чем влажнее воздух в атмосфере шахты, тем больше вероятность взрыва пылегазовой смеси в выработках шахты!
В акте расследования 6] взрыва на шахте Ульяновская 19 марта 2007 года говорится, что за 52 минут до взрыва, по распоряжению главного инженера шахты, с целью понижения концентраций метана на нижнем сопряжении лавы 50-11 бис, был включен в работу резервный вентилятор ВЦ-15 [7]. Возможно, это и послужило причиной взрыва в шахте: весенняя ненастная погода и попытка увеличенная подачи воздуха в шахту привели к повышению концентрации свободных и очень реактивных атомов кислорода в рудничной атмосфере, которые моментально стали образовывать в рудничной атмосфере молекулы озона, а они в свою очередь вступили в химическую реакцию с угольной пылью или метаном, или со смесью пыли и метана, что и привело к самопроизвольному первому взрыву в монтажной камере 50-15, который инициировал последующие четыре взрыва в других выработках шахты. Что же касается взрыва на шахте Баракова 11 марта 2000 года, о котором шла речь выше, то не стоит доверять некомпетентным специалистам от горной науки в лице бывшего министр топлива и энергетики Украины и ссылаться на заведомые заблужения [8]: - "Причиной взрыва пылевоздушной смеси на шахте им. Баракова в Луганской области стало возгорание масла и корпуса редуктора кислородного баллона керосинореза. В керосинорезе произошел обрыв шланга, в результате чего направленная струя кислорода попала на подшипник барабана редуктора, покрытого маслом, что вызвало возгорание и пробитие кожуха редуктора. Эта же струя кислорода подняла в воздух пылевую угольную смесь, которая взорвалась, нагревшись до температуры 560—600 градусов*. Спрашивается: если в шахте опасной по взрыву газа и пыли проводили запрещённые сварочные
работы, то зачем ещё выдумывать несуразную причину взрыва о кислородном редукторе покрытым (!) маслом и порванном кислородном шланге? "Инфицированной" метаном угольной пыли вполне было достаточно, чтобы пыль, просто лежащая на почве выработки, вспыхнула как порох с последующим взрывом. Кстати, следует сказать, что, взрыв на шахте Баракова был тем редким случаем, когда он произошёл по тепловому механизму - тепловой импульс - возгорание - тепловой разгон - детонация.
образования в нём молекул озона. Наряду с разработкой и внедрением приборов и систем газовой безопасности и систем мониторинга пылео-бразования и пылеотложения, контролирующих обстановку в горных выработках, следует уже сегодня разрабатывать и внедрять аппаратуру следующего поколения - аппаратуру активного воздействия на состояние рудничной атмосферы в виде общешахтовых и даже участковых кондиционеров, которые должны контролировать не только заданные параметры рудничной атмосферы: температуру, влажность, скорость воздушного потока, запылённость, концентрацию кислорода, но и подавлять нахождение в рудничной атмосфере углеводородных газов, угольной пыли, свободных радикалов веществ, активных молекул и свободных атомов. Это должны быть такие комплексные системы кондиционирования воздуха, которые будут способны самостоятельно, в автоматическом режиме приводить рудничную атмосферу в соответствие с правилами и нормами безопасности.
Заключение
Гипотеза авторов научной статьи о влиянии времени года и погодных условий на состояние рудничной атмосферы заслуживает самого пристального внимания и дальнейшего изучения, особенно если рассматривать эту гипотезу с позиции цепных химических реакций. Следуя выводам критикуемой и данной статей необходимо держать под строгим контролем концентрацию кислорода в рудничной атмосфере и не допускать в шахту переувлажнённый воздух и
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Гречихин Л.И. Шевцов Н.Р. Куненко И.В. Куць Н.Г. Физика горения и взрыва метановоздушной смеси и угольной пыли. HayKOBi пращ ДонНТУ, Вып.1 2014 г. Стр.104
2. Кнорре Д.Г., Крылова Л.Ф., Музыкантов B.C., Физическая химия, "Высшая школа", Москва 1990г.
3. Кизильштейн Л.Я. Журнал Химия и Жизнь. №1, 2008 г.
4. Бычков С.В. Химические реакции в процессе землетрясений. Взрывы пород горного массива как источник толчков, внезапных выбросов и горных ударов. Журнал Вестник № 4, 2016 г.
5. Пальтиель Л.Р. Зенин Г.С. Волынец Н.Ф.Поляни. Физическая химия. Поверхностные явления и дисперсные системы: Учебное пособие.
6. Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору. Приказ № 451 от 05.07.2007 г. Об аварии в филиале *Шахта Ульяновская* ОАО *ОУК Южкузбассуголь* с изменениями на 22.04.2009г. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/902052681
7. Бычков С.В. Десятилетие взрыва на шахте Ульяновская. Анализ выводов государственной комиссии и горных специалистов. Журнал Вестник, № 4, 2016 г.
8. Взрыв на шахте Баракова. Режим доступа: http://gazeta.zn.ua/LAW/opredelena_prichina_vzryva_na_ shahte_im_barakova.html
REFERENCES
1. Grechikhin, L.I., Shevtsov, N.R., Kunenko.l.V., & Kuts, N.G. (2014) Fizika gorenia i vzryva metanovozdushnoi smesi i ugolnoi pyli [Physics of methane-air mixture and coal dust combustion and explosion], Nakovy pratsi DonNTU, 1 [in Russian],
2. Knorre, D.G., Krylova, L.F., & Muzykantov, V.S. (1990). Fizicheskaia khimlia [Physical chemistry]. Moscow: Vysshaia shkola [in Russian].
3. Kuzilshtein, L.Ya. (2008). Ugolnyi metan - demon podzemnogo tsarstva [Coal methane - demon of the underground kingdom]. Khimiia i zhizn-XXI vek - Chemistry and life-XXI century, 1,46-49 [in Russian],
4. Bychkov, S.V. (2016). Khimicheskiie reaktsii v protsesse zemletriasenii. Vzryvy porod gornogo massiva kak istochnlk tolchkov, vnezapnykh vybrosov I gornykh udarov. Vestnik nauchnogo tsentra po bezopasnosti rabot v ugolnoi promyshlennosti - Gerald of scientific center for safety in coal Industry, 4 [In Russian],
5. Paltiel, L.R., Zenin, G.S., & Volynets, N.F. (2004). Fizicheskaia khimiia. Poverkhnostnyie yavleniia i dispersnyie sistemy [Physical chemistry. Surface phenomena and dispersed systems]. Sankt-Peterburg: SZTU [in Russian],
6. Federal Service for Environmental, Technological and Nuclear Supervision. Order No. 451 of 05.07.2007. On the accident In the branch of "Mine Ulyanovskaya" ОАО 'OUK Yuzhkuzbassugol" as amended on April 22, 2009. Retrieved from: http://docs.cntd.ru/document/902052681.
7. Bychkov, S.V. (2016). Desiatiletiie vzryva na shakhte Ulianovskaia. Analiz vyvodov gosudarstvennoi komissii I gomykh specialistov [Ten years after the explosion at Ulianovskaia mine. The State Commission and mining specialists' conclusions analysis]. Vestnik nauchnogo tsentra po bezopasnosti rabot v ugolnoi promyshlennosti - Gerald of scientific center for safety in coal industry, 4 [in Russian].
8. Vzryv na shakhte Barakova {Explosion at Barakov mine] Retrieved from: http://gazeta.zn.ua/ LAW/opredelena_ prichina_vzryva_na_shahte_im_barakova.html
научно-технический журнал № 1-2017
ВЕСТНИК
