ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ВО ВМЕЩАЮЩИЕ ПОРОДЫ И ДИФФУЗИИ КИСЛОРОДА НА ПРОЦЕСС САМОНАГРЕВАНИЯ МЕТАНОНАСЫЩЕННОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА

summary

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі наведений аналіз стану вивченості процесів самонагрівання і самозаймання вугільної речовини як причин виникнення ендогенних пожеж.

Основні положення теорії виникнення і розвитку підземних пожеж внаслідок самозаймання вугілля розроблені в роботах А.А. Скочинського, В.С. Веселовського, С.П. Грекова, Е.І. Глузберга, Б.А. Грядущого, В.Г. Ігишева, А.Б. Захарова, М.П. Зборщика, Н.Ф. Кременчуцького,                      В. К. Костенка, В.М. Маєвської, В.С. Маєвського, В.М. Огієвського, В.В. Осокіна,                           П.С. Пашковського, І.М. Печука, В.І. Саранчука, Г.Л. Стадникова, отримали розвиток в роботах учених і дослідників України, Росії, Японії, Німеччини, Польщі, Чехії та інших країн.

При цьому одні дослідники пов'язують температурні зміни у вугіллі з хемосорбцією кисню повітрям, інші - з окисленням радикалів, що утворюються при руйнуванні аліфатичної структури вугілля, або з розвитком мікроорганізмів на поверхні вугільних часток, що містять сірчані і залізисті з'єднання.

Як показав аналіз існуючих фізико-математичних моделей, процеси самонагрівання і самозаймання вугілля (засновані на реакції окислення їх киснем) з різним ступенем імовірності прогнозують температурний режим розпушеного об'єму вугільної маси. В той же час значна кількість (понад 30%) ендогенних пожеж розвиваються тривалий час в частково порушених гірськими роботами газонасичених вугільних пластах, зберігаючих свою цілісність, для яких не встановлена кінетика температурного режиму.

У цьому плані задача встановлення закономірностей формування процесів самонагрівання і самозаймання порушеного вугільного пласта є актуальною до цього часу. Її вирішення пов'язане з урахуванням сукупності теплофізичних властивостей вугілля і довколишніх порід, геометрією пластів і величиною тиску метану в них і взаємозв'язку цих параметрів при оцінці температури і часу формування ендогенної пожежі. На основі проведеного аналізу визначені цілі і завдання дослідження.

У другому розділі досліджується кінетика розподілу температури за протяжністю вугільного пласта з урахуванням його теплового контакту з вміщуючими породами і навколишнім середовищем.

Відомі методи розрахунку температурного режиму вугільного пласта або взагалі не враховують теплопередачу у вміщуючи породи, або враховують лише тепловий потік через межу розділу вугілля-повітря. У зв'язку з цим в даному розділі для розрахунку температурного режиму вугільного пласта враховуються одночасно і його теплопровідність, теплопередача в навколишні породи і у вироблений простір.

4

Фізична модель процесу задається таким чином. Вугільний пласт вважаємо однорідним середовищем з ефективною теплопровідністю λ, густиною ρ і питомою теплоємністю С_γ. На початку терміну температура в пласті дорівнює T₀, пласт граничить з виробленим простором, що має температуру T_е.