Обоснование способов ПРофилактики самовозгорания угля в зонах геологических нарушений, вскрытых ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫМИ ВЫРАБОТКАМИ : Обгрунтування способів Профілактики самозагорання вугілля в зонах геологічних порушень, розкритих ПІДГОТОВЧИМИ ВИРОБЛЕННЯМИ

Краткое содержание

Перший розділ «Аналіз умов виникнення осередків самонагрівання в гірничих виробках, існуючих засобів і способів їх профілактики» присвячено обґрунтуванню актуальності роботи, аналізу умов виникнення осередків самонагрівання (ОС), існуючих засобів і способів прогнозування та профілактики ендогенних пожеж у виробках.

На основі аналізу умов виникнення ОС зроблено висновок про те, що найбільша кількість пожежонебезпечних ситуацій у підготовчих виробках, що перетинають зони геологічних порушень (ЗГП), відбувається в результаті формування зони непружних деформацій і розущільнення вугілля, появи аеродинамічних зв'язків між порожниною виробки і пустотами у вугіллі. Утворення аеродинамічних зв'язків сприяє проникненню повітря в пласт і окисненню вугілля.

Прецеденти самонагрівання вугілля за певних умов відбуваються досить часто і становлять значну загрозу безпеці праці гірників. Крім того, під час самонагрівання вугілля створюється велика кількість твердих, рідких і газоподібних речовин, які забруднюють навколишнє середовище, тому ефективна профілактика самонагрівання вугілля є і соціальним завданням, яке дозволяє поліпшити екологічні умови.

Аналіз робіт відомих учених О.О. Скочинського, В.Р. Кучера, А.Т. Айруні, В.Л. Веселовського, С.П. Грекова, Є.І. Глузберга, Б.А. Грядущого, А.Б. Захарова, М.П. Зборщика, В.Г. Ігішева, В.К. Костенка, В.М. Маєвської, В.М. Огієвського,
В.В. Осокіна, П.С. Пашковського, М.Г. Резника, В.І. Саранчука, Г.Л. Стадникова показав, що існують різні погляди на природу та механізм розвитку ОС: низькотемпературне окиснення; дія тіонових бактерій; поєднання геомеханічних і аерологічних факторів і ін. При цьому на різних стадіях розвитку останніх можливе превалювання однієї з причин або груп факторів, однак дотепер не установлено, що є| першопричиною інтенсивного зростання температури і виникнення ОС.

Під час розгляду структурних особливостей вугільного пласта встановлено, що природні пористість і тріщинуватість є основними характеристиками викопного вугілля, що не зазнало впливу гірничих робіт, які визначають колекторні, фільтраційні та міцністні властивості, а також термодинамічні процеси, які протікають у них. Із викладеного випливає необхідність дальших досліджень щодо особливостей структурної будови вугільного пласта в місцях перетинання геологічних порушень гірничими виробками, а також вивчення термодинамічних процесів, які відбуваються в тріщинуватому вугільному пласті, що призводять до утворення пожежонебезпечних зон (ПНЗ).

Недоліком розглянутих способів запобігання самонагріванню і самозайманню вугілля є можливість фільтрації повітря крізь тріщини в гірничих породах за межами ізоляційних споруд. Крім того, під впливом гірського тиску утворюються нові тріщини і, отже, поверхні вугілля, що не зазнали обробки. Таким чином, способи запобігання самозайманню вугілля, що застосовуються, мають короткострокову дію і не забезпечують надійну профілактику ендогенних пожеж.

На підставі проведеного аналізу сформульовано мету та завдання досліджень, визначено об'єкт, предмет і методи виконання роботи, які сформульовано у вступі.

Другий розділ «Дослідження умов формування осередків самозаймання вугілля в зонах геологічних порушень, що розкриті підготовчими виробками» присвячено дослідженню структурного стану вугільного пласта в місцях перетинання геологічних порушень підготовчими гірничими виробками, а також аерологічних, геомеханічних і термодинамічних процесів, які відбуваються в ньому.

За допомогою гірничого компаса та оптичного перископа проведено спостереження за тріщинуватістю вугільних і породних відслонень на стінках виробок і свердловин. Зважаючи на недостатній обсяг власних спостережень було узагальнено також опубліковані результати досліджень інших авторів. Це дозволило доповнити відомі уявлення про характеристики тріщинуватості в ЗГП.

З точки зору самонагрівання вугілля інтерес викликають умови руху газів у порожнинах тріщин. Великий діапазон зміни ширини розкриття тріщин від практично нульового значення до декількох сантиметрів визначає характер процесів, які можуть відбуватися в їх порожнинах. Так, при малому розкритті Δ=10^-6…10^-8 м довжина вільного пробігу молекули газу сумірна з відстанню між стінками тріщини, що може привести до різних ефузивних процесів. Такі тріщини прийнято вважати мікротріщинами. При більшому розкритті Δ>10^-6 м (макротріщина) ці процеси незначні. Особливий інтерес викликають випадки поєднання великих і малих тріщин, тобто систем макротріщин, оточених мережею мікротріщин. Виконані дослідження дозволили установити ряд закономірностей розподілу макро- і мікротріщин у породах, що вміщають гірничу виробку.

У незайманому гірничими роботами масиві осадних гірничих порід макротріщин практично немає. У той же час існують декілька систем мікротріщин: ендо- і екзокліважні, торцеві, осадконакопичення. У ЗГП є хаотично орієнтовані мікротріщини. Причому, порівняння розподілу частот тріщин залежно від їх типу у вигляді гістограми, робить очевидною якісну відміну тріщинуватості в ЗГП і непорушеному пласті - це велика кількість (більше 10³ м^-1) хаотично орієнтованих мікро- і макротріщин