Исследование температуры и выделения газов в очагах эндогенных пожаров на породных отвалах
В.А. Портола1, С.И. Протасов2, Е.А. Серегин2
1 Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, г. Кемерово, Российская Федерация
2 Новационная фирма «КУЗБАСС-НИИОГР», г. Кемерово, Российская Федерация
Горная Промышленность №4 / 2024 стр.140-145
Резюме: Потери угля, допускаемые в процессе его добычи, и создание условий, способствующих притоку воздуха к окисляющимся горючим компонентам, могут приводить к развитию процесса самовозгорания и возникновению эндогенных пожаров в скоплениях угля и углесодержащих пород в местах ведения добычных работ и на породных отвалах. Наиболее опасны эндогенные пожары в шахтах из-за возможности отравления людей токсичными продуктами окисления углерода, выделяющимися в рудничную атмосферу. Очаги самовозгорания могут инициировать взрывы скоплений горючих газов, угольной пыли. В связи с опасностью эндогенных пожаров для угольных предприятий проводятся широкие исследования процесса самовозгорания угля. В статье приведены результаты замера температуры и концентрации выделяющихся газов в очаге самовозгорания, возникшего в углесодержащих породах отвала. Температуру измеряли в скважинах, пробуренных на глубину 2,5 м. Расстояние между скважинами 10 м. При температуре окружающего воздуха 0 °С, верхний слой породы над очагом самовозгорания прогрет от +5 до +14 °С, что позволяет использовать тепловизоры для выявления очагов самовозгорания. Исследования показали неравномерность прогрева пород, что можно объяснить различным содержанием угля в отвале и различным притоком воздуха к горючим компонентам. Выявлен разный характер увеличения или наоборот уменьшения температуры пород отвала до глубины 2,5 м, поэтому рекомендуемая в настоящее время методика обнаружения и контроля эндогенной пожароопасности породных отвалов не позволяет определить реальные размеры очага. В части скважин обнаружены сероводород и диоксид серы, что подтверждает участие серы в процессе самовозгорания отвалов. Оксид углерода обнаружен практически во всех скважинах, однако не выявлена прямая зависимость между температурой пород и концентрацией оксида углерода.
Ключевые слова: породный отвал, углесодержащие породы, эндогенный пожар, очаги самовозгорания, температура, выделение газов, обнаружение самовозгорания, контактный термометр, скважина
Для цитирования: Портола В.А., Протасов С.И., Серегин Е.А. Исследование температуры и выделения газов в очагах эндогенных пожаров на породных отвалах. Горная промышленность. 2024;(4):140–145. https://doi.org/10.30686/1609-91922024-4-140-145
Информация о статье
Поступила в редакцию: 06.06.2024
Поступила после рецензирования: 04.07.2024
Принята к публикации: 15.07.2024
Информация об авторах
Портола Вячеслав Алексеевич – доктор технических наук, профессор, Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, г. Кемерово, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-7920-1248; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Протасов Сергей Иванович – кандидат технических наук, директор Новационной фирмы «КУЗБАСС-НИИОГР», г. Кемерово, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Серегин Евгений Алексеевич – главный инженер, Новационная фирма «КУЗБАСС-НИИОГР», г. Кемерово, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы
1. Скочинский А.А., Огиевский В.М. Рудничные пожары. М.: Горное дело; Киммерийский центр; 2011. 375 с.
2. Timofeeva S.S., Lugovtsova N.Yu., Yankova P, Timofeev S S Assessing the unaccounted environmental pressure caused by endogenous fires on the rock dumps of Kuzbass Overburden Rocks. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019;224:012057. https://doi.org/10.1088/1755-1315/224/1/012057
3. Портола В.А., Жданов А.Н., Бобровникова А.А. Анализ условий, способствующих развитию процесса самовозгорания в штабелях угля. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022;(6-1):187–197. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_61_0_187 Portola V.A., Zhdanov A.N., Bobrovnikova A.A. Analysis of the conditions facilitate to the development of the process of selfcarrierburning in coal stacks. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022;(6-1):187–197. (In Russ.) https://doi.org/1 0.25018/0236_1493_2022_61_0_187
4. Mohtaderi B., Dlugogorski B.Z., Kennedy E.M. Effects of wind flow on self-heating characteristics of coal stockpiles. Process Safety and Environmental Protection. 2000;78(6):445–453. https://doi.org/10.1205/095758200530998
5. Lin Q., Wang S., Liang Y., Song S., Ren T. Analytical prediction of coal spontaneous combustion tendency: Velocity range with high possibility of self-ignition. Fuel Processing Technology. 2017;159: 38–47. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2016.09.027
6. Ютяев Е.П., Портола В.А., Мешков А.А., Харитонов И.Л., Жданов А.Н. Развитие процесса самонагревания в скоплениях угля под действием молекулярной диффузии кислорода. Уголь. 2018;(10):42–46. https://doi.org/10.18796/0041-5790-201810-42-46 Yutyaev E.P., Portola V.A., Meshkov A.A., Kharitonov I.L., Zhdanov A.N. Development of self-heating process in coal stocks under molecular diffusion of oxygen. Ugol’. 2018;(10):42–46. (In Russ.) https://doi.org/10.18796/0041-5790-2018-10-42-46
7. Song S., Wang S., Jiang S., Liang Y., Hu P. Multifield coupled dynamic simulation of coal oxidation and self-heating in longwall coal mine gob. Mathematical Problems in Engineering. 2020;(1):075657. https://doi.org/10.1155/2020/9075657
8. Акбаров Т.Г., Исраилов М.А., Махмудов Д.Р. Изучение и предупреждение самовозгораемости углей Ангренского месторождения. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021;(1):170–177. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2021-1-0-170-177 Akbarov T.G., Israilov M.A., Makhmudov D.R. Analysis and prevention of spontaneous combustion of Angren coal. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2021;(1):170–177. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2021-1-0-170-177
9. Докучаева А.И. Особенности газообменных процессов при нагреве в углях, склонных к самовозгоранию. Маркшейдерия и недропользование. 2023;(2):56–61. https://doi.org/10.56195/20793332_2023_2_66_61 Dokuchaeva A.I. Features of gas exchange processes during heating in coals prone to spontaneous combustion. Mine Surveying and Subsurface Use. 2023;(2):56–61. (In Russ.) https://doi.org/10.56195/20793332_2023_2_66_61
10. Родионов В.А., Турсенев С.А., Скрипник И.Л., Ксенофонтов Ю.Г. Результаты исследования кинетических параметров самовозгорания каменноугольной пыли. Записки Горного института. 2020;246:617–622. https://doi.org/10.31897/PMI.2020.6.3 Rodionov V.A., Tursenev S.A., Skripnik I.L., Ksenofontov Y.G. Results of the study of kinetic parameters of spontaneous combustion of coal dust. Journal of Mining Institute. 2020;246:617–622. https://doi.org/10.31897/PMI.2020.6.3
11. Liang Y., Zhang J., Wang L., Luo H., Ren T. Forecasting spontaneous combustion of coal in underground coal mines by index gases: A review. Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2019;57:208–222. https://doi.org/10.1016/j.jlp.2018.12.003 12. Портола В.А., Бобровникова А.А., Син С.А., Игишев В.Г. Особенности выделения индикаторных пожарных газов при подаче азота в очаг самовозгорания угля. Безопасность труда в промышленности. 2022;(4):47–52. https://doi.org/10.24000/0409-2961-2022-4-47-52 Portola V.A., Bobrovnikova A.A., Sin S.A., Igishev V.G. Special features of the release of indicator fire gases at the nitrogen supply to the foci of coal spontaneous combustion. Occupational Safety in Industry. 2022;(4):47–52. (In Russ.) https://doi.org/10.24000/0409-2961-2022-4-47-52
13. Портола В.А., Серегин Е.А., Протасов С.И., Ярош А.С., Бобровникова А.А. Контроль теплового состояния породных отвалов и объектов открытых горных работ с использованием беспилотных летательных аппаратов. Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2023;(4):84–90. Portola V.A., Seregin E.A., Protasov S.I., Yarosh A.S., Bobrovnikova A.A. Control of the thermal condition of rock dumps and open mining facilities using unpiloted aircraft vehicles. Bulletin of Research Center for Safety in Coal Industry (Industial Safety). 2023;(4):84–90. (In Russ.)
