«ИВАНОВА Инна Ивановна СОЗДАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ДОБЫЧНЫХ РАБОТ НА БУРОУГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ СИБИРИ Специальность 25.00.36 – Геоэкология (в горно-перерабатывающей промышленности) Диссертация на соискание ...»

Федеральное Государственное Образовательное Учреждение

Высшего Профессионального Образования

Иркутский Государственный Технический Университет

На правах рукописи

ИВАНОВА

Инна Ивановна

СОЗДАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

ДОБЫЧНЫХ РАБОТ НА БУРОУГОЛЬНЫХ

МЕСТОРОЖДЕНИЯХ СИБИРИ

Специальность 25.00.36 – «Геоэкология»

(в горно-перерабатывающей промышленности) Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

Д.т.н., профессор, И.М. Щадов Иркутск

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.…………………..………..………………………………………….

1 ОБЗОР И АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И

ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ НА ОТКРЫТЫХ

ГОРНЫХ РАБОТАХ.…………..………..……………………………………….. 1.1 Физические и химические свойства бурого угля………………………..…. 1.2 Влияние эндогенных и экзогенных пожаров на экологию………………... 1.3 Теории самовозгорания угля……………………………………………….... 1.4 Инкубационный период самовозгорания. Рецидивы пожаров………..….. 1.5 Зародышевый механизм самовозгорания бурого угля…………………..… 1.6 Методы исследования склонности угля к самовозгоранию……………..... 1.7 Классификация разрезов по степени пожароопасности……………….......

2 АНАЛИЗ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ

НА БУРОУГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ СИБИРИ И ИХ

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ВЛИЯНИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ……..……… 2.1 Геология исследуемых разрезов по добыче бурых углей…….…………... 2.2 Анализ систем разработки добычных работ на буроугольных месторождениях Сибири…………………………...……………………......…... 2.3 Расчеты экологического влияния открытых горных работ на окружающую среду………………………..…………………………….……. 2.4 Типизация зон возникновения эндогенных пожаров…………..……..……

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ИНКУБАЦИОННОГО ПЕРИОДА

САМОВОЗГОРАНИЯ БУРОГО УГЛЯ……………………………………….… 3.1 Определение качества исследуемых углей…..……………………….….… 3.2 Определение инкубационного периода самовозгорания бурых углей в натурных условиях………………………...…………………….. 3.3 Определение инкубационного периода самовозгорания бурых углей в лабораторных условиях……….................………….…………..

4 МЕРОПРИЯТИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ

ПО ПРОФИЛАКТИКЕ САМОВОЗГОРАНИЯ И ТУШЕНИЮ

БУРЫХ УГЛЕЙ СИБИРИ……………………………………………….……..... 4.1 Определение необходимой концентрации компонентов антипирогенного состава для профилактики самовозгорания угля разреза Бородинский им. М.И. Щадова.….…………………………..…… 4.2 Определение необходимой концентрации огнетушащего аэрозоля СБК-2М для ликвидации процесса самовозгорания бурых углей Сибири в лабораторных условиях………………..……………………….......… 4.3 Профилактические меры с использованием инертных пород…….…..…. 4.4 Рекомендации по профилактике и тушению пожароопасных буроугольных месторождений Сибири……………………... 4.4.1 Мероприятия по профилактике эндогенных пожаров………………...... 4.4.2 Мероприятия по тушению пожаров………….....……………….……….. ЗАКЛЮЧЕНИЕ……..……………………………………………………………. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………..………………………………………….…… ПРИЛОЖЕНИЯ..…………………………………………………………….……

ВВЕДЕНИЕ

За последние 10 лет мировое потребление угля выросло почти на 50 % (потребление газа – примерно на 30 %; нефти и атомной энергии – менее чем на 10 %) [52, 67, 70, 84, 121, 132]. Уголь – это один из главных энергоресурсов, способный удовлетворить основные энергетические потребности растущего населения и развивающейся мировой экономики, внести важнейший вклад в преодоление энергетической бедности и энергетического неравенства. Балансовые запасы угля в России по категориям А+В+С1+С2 – 270 млрд т., а общие ресурсы угля в недрах с учетом прогнозных – 4,4 трлн тонн.

Конкурентные преимущества российской угольной отрасли в рамках отечественного топливо-энергетического комплекса заключаются:

в наличии огромных запасов угля, которых при существующем уровне добычи хватит на 600 лет;

в значительном опыте использования данного энергоресурса; повышении устойчивости энергоснабжения (в том числе в кризисных ситуациях);

возможностях выхода на мировой рынок; наличии существенных резервов повышения эффективности;

многообразии различных видов угольной продукции;

возможностях адаптации к меняющимся условиям рынка;

интеграции с приоритетными направлениями инновационного развития экономики;

вкладе в региональную энергетическую безопасность.

Уголь разрабатывают открытым и подземным способами [2, 20, 25, 27, 77, 80, 120]. Выбор способа ведения горнодобывающих работ зависит в основном от расположения угольного пласта относительно земной поверхности. Разработка открытым способом обычно ведется при глубине его залегания не более 100 м. В настоящее время ведущее место в мировой добыче минерального сырья занимают открытые горные работы. Их удельный вес составляет около 66 %, в том числе 57 % в добыче руд различных металлов, 34 % - угля и 97 % - строительных материалов.

Изучение взаимодействия промышленного производства с окружающей природной средой необходимо для создания и обеспечения рационального функционирования природно-промышленных систем различного уровня. Экология горного производства при открытой разработке месторождений рассматривает вопросы рационального природопользования, связанные со спецификой ведения открытых горных работ [52, 21, 26, 61, 121].

Негативными сторонами современного горного производства являются, во-первых, истощение природных ресурсов и, во-вторых, опасное нарушение и загрязнение окружающей среды.

В горном деле основными видами деятельности угольного предприятия, при котором происходят те или иные нарушения окружающей среды различной интенсивности, являются: проведение горных выработок для добычи полезного ископаемого и обслуживания горных работ; транспортирование горной массы;

переработка угля; складирование угля и минеральных отходов и их последующая утилизация; пылеподавление и пылеулавливание; целенаправленное изменение свойств массива горных пород; энергоснабжение горных предприятий; эндогенные и экзогенные пожары; рекультивационные и закладочные работы; дренажные и водоотливные мероприятия.

Защита окружающей среды в горном деле сводится к двум основным направлениям:

учету влияния горных разработок на воздушную, водную, земную среду и изысканию методов инженерной защиты природной среды от вредного влияния горных работ.

При втором направлении в процессе горных работ следует обеспечивать рациональное и полное использование ресурсов недр, предупреждать их порчу, сохранять участки недр и земной поверхности, представляющие научный и культурный интерес, сокращать потери при добыче, транспортировке и переработке угля; предотвращать деформации и истощение ресурсов земной поверхности;

способствовать сохранности водных ресурсов, предотвращать энергетическое загрязнение окружающей среды, создавать горные технологии будущего.

Рациональное использование направлено на поддержание и повышение продуктивности и привлекательности природы, обеспечение и регулирование экономного, научно обоснованного использования ресурсов.

Актуальность темы. Угольная промышленность относится к отраслям с высокой экологической опасностью. Ежегодно сумма предъявляемых региональными органами Госкомэкологии России платежей за загрязнение окружающей среды растет быстрыми темпами и составляет 370 млн руб, а общие издержки производства – 1500 млрд руб. Необходимость защиты окружающей среды вызвана производственной деятельностью буроугольных разрезов, изучению подлежат причины, вызывающие изменения в природе. Специфика влияния открытых горных работ на экологию обусловлена геолого-геохимическими особенностями месторождения и применяемой техникой и технологией для его разработки.

При разработке бурых углей открытым способом загрязнению подвержены: атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера. В первую очередь негативное воздействие испытывает атмосфера за счет выбросов пыли и газов при всех основных производственных процессах при эксплуатации буроугольного месторождения. Источниками значительного выделения вредных веществ (среди которых окись углерода, сернистый газ и прочие) являются эндогенные и экзогенные пожары, возникающие при открытой добыче бурого угля в местах с наиболее благоприятными для концентрации тепла условиями. Общепризнанным является тот факт, что до 7 % добычи бурого угля ежегодно теряется в результате его самовозгорания. Если добычные работы ведутся с нарушениями технологии, то выбросы вредных веществ от пожаров будут превышать более чем в 2 раза выбросы от оборудования. На угольных разрезах нередки случаи, когда пожары и дым, выделяющийся в процессе самовозгорания, парализуют деятельность всего разреза, нарушается экология в регионе. Поэтому для повышения экологической безопасности добычных работ в первую очередь необходимо предотвратить или сократить именно эти выбросы.

Пути решения задачи по повышению экологической безопасности буроугольных разрезов заключаются в разработке комплекса мероприятий, имеющих оптимальное соотношение между уровнем безопасности и материальными затратами для их реализации. Основу этих предложений составляют меры организационного порядка, а также технические предложения, направленные на профилактику возникновения и развития пожароопасных природных и техногенных процессов. Поэтому данная работа является актуальной.

Степень научной разработанности проблемы.

Горнотехнические условия залегания буроугольных месторождений Сибири, а также применяемое оборудование и технологии относят к разряду уникальных, поэтому их изучением занимались и занимаются ведущие научноисследовательские и проектные организации страны: ВНИОСУголь, МГИ, ИГД им. А.А. Скочинского, ИОТТ, «Гипрошахт», МГГУ, НИ ИрГТУ, «Центргипрошахт», «Востсибгипрошахт», НИОГР, ЦНИЭИуголь, НКМЗ, ПО «Донецкгормаш», УЗТМ.

Изучению экологии горного производства, вопросов проектирования и технологии на пожароопасных угольных разрезах посвящено большое количество работ таких ученых как В.В. Ржевский, А.А. Скочинский, К.Н. Трубецкой, Н.В. Мельников, В.С. Веселовский, В.А. Харченко, Г.Л. Стадников, П.И. Томаков, А.С. Астахов, Е.Я. Диколенко, Е.Ю. Куликова, В.С. Коваленко, Е.Л. Счастливцев, С.П. Амельчугов, В.И. Ганицкий, Н.Н. Чаплыгин, И.М. Щадов и других.

Несмотря на изученность темы, недостаточно внимания уделено разработке методических подходов к экологии при развитии пожароопасных процессов и профилактики самовозгорания бурых углей на открытых горных работах.

Цель работы. Повысить экологическую безопасность производств, связанных с добычей и хранением бурого угля, на основе установления закономерностей процесса самовозгорания бурых углей Сибири.

Задачи, решаемые в работе, нацелены на изыскание приемлемых вариантов сохранения окружающей среды и носят оптимизационный характер с учетом длительных природно-техногенных процессов, направленных на предупреждение экстремальных ситуаций, связанных с экзогенными и эндогенными пожарами.

В работе поставлены следующие задачи:

Оценить экологические последствия горных работ при разработке буроугольных месторождений Сибири.

На основе анализа технологических схем добычных работ установить условия, способствующие возникновению эндогенных и экзогенных пожаров на буроугольных месторождениях Сибири.

Экспериментально в натурных и лабораторных условиях определить инкубационный период самовозгорания, критическую температуру самовозгорания для каждого исследуемого пласта угля.

Произвести обоснование и выбор методов снижения пожароопасности с применением профилактических и тушащих средств для исследуемых бурых углей.

Разработать технические решения и специальные рекомендации по профилактике и тушению возгораний на пожароопасных месторождениях бурых углей Сибири.

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена закономерность расположения зон наиболее вероятного возникновения пожаров от геологических условий и технологии добычи на буроугольных месторождениях Сибири. Между параметрами технологических схем добычных работ и склонностью бурых углей к самовозгоранию имеется взаимозависимость, которая определяется величиной инкубационного периода самовозгорания.

2. Определены инкубационные периоды самовозгорания исследуемых бурых углей, установлена зависимость их пожароопасности от степени метаморфизма и зольности. Продолжительность инкубационного периода самовозгорания бурого угля в адиабатических условиях определяется по степенной зависимости скорости поглощения кислорода воздуха, а в природных условиях является многовариантной функцией, зависящей от климатических, горно-геологических, технических и технологических факторов.

3. Обоснована оптимальная концентрация компонентов антипирогенного состава для разреза Бородинский; выявлена необходимая концентрация огнетушащего аэрозоля СБК-2М; установлена необходимая мощность засыпки инертными породами породоугольных отвалов на разрезах Харанорский.

Практическая значимость работы. Разработаны технические решения и специальные рекомендации по профилактике и тушению возгораний на пожароопасных буроугольных месторождениях. Применение предложенного антипирогенного состава на разрезе Бородинский в течение года привело к увеличению инкубационного периода самовозгорания обработанных данным составом вскрытых запасов угля. В результате выполненных исследований получен экономический эффект в размере 11,2 млн рублей.

Практические и методические результаты диссертационного исследования могут представлять интерес для деятельности предприятий по добыче бурого угля и использоваться в учебном процессе высших учебных заведений по специальностям «Открытые горные работы», «Безопасность технологических процессов и производств».

Методология и методы исследования. В работе использован комплекс методов исследования для решения поставленных задач, а именно осуществлено аналитическое обобщение сведений, содержащихся в научно-технической, проектной и специальной литературе. Полигонные и лабораторные исследования были проведены с использованием апробированных методик С.П. Амельчугова и И.М. Щадова. Обработка полученных данных выполнена с применением программных пакетов Microsoft Office – Excel 2011, AutoCAD 2010 и Corel Draw X6.

Основные положения, выносимые на защиту:

Систематизированы зоны наиболее вероятного возникновения эндогенных и экзогенных пожаров в зависимости от геологических особенностей и технологических параметров добычи бурых углей Сибири.

Установленные характеристики пожароопасности исследуемых бурых углей, а именно инкубационный период самовозгорания, критическая температура самовозгорания зависят от степени метаморфизма и зольности бурых углей.

Результаты натурных и лабораторных испытаний обосновывают оптимальные концентрации антипирогенного и огнетушащего составов и расход инертных пород для снижения распространения пожароопасных процессов.

Степень достоверности обеспечивается использованием современного оборудования и апробированных методик, надежностью исходных данных, удовлетворительной сопоставимостью результатов лабораторных исследований и испытаний в производственных условиях и положительными результатами внедрения на предприятиях Сибири.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Международных и Всероссийских научно-практических конференциях: «Пятая Сибирская конференция молодых ученых по наукам о Земле» (Новосибирск, 2010 г.); «Чтения памяти А.А. Игошина» (Иркутск, ИрГТУ, 2010 – 2013 гг.); «Проблемы экономики и предпринимательства» (Иркутск, ИрГТУ, 2011 и 2012 гг.); «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2012 г.).

Публикации: по материалам исследований опубликовано 9 печатных работ, в том числе 7 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

1 АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ

ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ НА ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ

Одним из источников загрязнения окружающей среды разрезов и близлежащих поселков являются эндогенные и экзогенные пожары. Угольная промышленность, как и другие горнодобывающие отрасли, обладает рядом существенных особенностей, имеющих прямое отношение к проблемам ее экологической безопасности. Источниками воздействия горного производства на окружающую природную среду являются открытые и подземные горные работы, обогатительные фабрики, отвалы, хвостохранилища и др. [1, 9, 10, 16, 61, 67, 127]. Масштабы этого воздействия определяются производственной мощностью предприятия, состоянием применяемого оборудования, совершенством технологических процессов, уровнем технологической дисциплины, размерами горного и земельного отводов, географическими и климатическими условиями и другими факторами.

Среди продуктов горения могут быть не только механические взвеси, представленные сажей, но и отравляющие и токсические вещества, среди которых окись углерода, сернистый газ, углеводороды и прочее [50, 72, 74, 78, 128].

Основа успешной борьбы с эндогенными пожарами заложена в понимании физико-химических свойств бурого угля, процессов, обуславливающих самонагревание и самовозгорание угля.

Уголь представляет собой многокомпонентную горную породу, которая состоит из неоднородной органической массы угля, влаги и минеральных включений различного состава [5, 40 - 48].

В углях, в зависимости от геологических особенностей месторождений, в разных количествах присутствуют включения горных пород и минералов. Это могут быть силикаты алюминия, железа, натрия и калия, карбонаты (CaCO3, MgCO3, FeCO3 и т.д.), сульфаты (CaSO4, FeSO4, Al2(SO4)3, оксиды (FeO, CaO и т.д.), сульфиды (FeS2), а также органоминералы – соли гуминовых кислот (гуматов). В углях также присутствуют микроэлементы, концентрация которых в угольных пластах иногда может превышать их фоновые содержания в несколько сотен раз – Ge, W, Be, U, Se, Zn, Mo, Ag, As, Sb, Pb [3, 4, 6, 33, 54, 64, 68, 69].

Петрографический состав угля характеризуется содержанием основных групп мацералов, микролитотипов, литотипов и минеральных включений. К составным частям угля, встречающимся в виде линз и прослоев в угольных пластах, относятся витрен (блестящий, однородный, хрупкий, с хорошо выраженной эндогенной трещиноватостью, перпендикулярной наслоению), фюзен (матовый, с шелковистым блеском, волокнистой структурой, сажистый, очень хрупкий), кларен (по блеску близок к витрену, относительно хрупкий, однородный и полосчатый) и дюрен (матовый, однородный, твердый, с шероховатой поверхностью) [7, 11, 23, 40 – 48, 49, 54, 90, 93].

Уголь образовался из остатков отмерших живых организмов, в первую очередь растительных, в результате их биохимических, химических и физических изменений. Превращение отмерших растений в уголь происходит в два этапа:

первый – это гумификация, когда органическая масса под влиянием кислорода и бактерий претерпевает биохимическое превращение (образуется торф); второй – это углефикация, под влиянием температуры, давления и минеральных компонентов происходят геохимические процессы превращения торфа в бурый уголь, при антрациты (Рисунок 1.1).

Ископаемые угли делятся на три основных типа: бурые, каменные и антрациты. Кроме этого существует еще несколько видов углей – гумолит, липтобиолит, сапролит, ксилит, окисленный уголь.

Повышенной склонностью к самовозгоранию среди метаморфического ряда углей обладают бурые угли, хотя, при наличии благоприятных условий для концентраций теплоты, самовозгорание имеет место на разрезах при добыче каменного угля. К бурым углям, согласно ГОСТу 25543-88 «Угли бурые, каменные и антрациты» относятся угли с высшей теплотой сгорания влажной беззольной массы угля менее 24 МДж/кг. Эти угли делятся на три группы: 1Б, 2Б и 3Б.

Группы 2Б и 3Б имеют подругруппы - 2БВ (второй бурый витринитовый) и 2БФ (второй бурый фюзинитовый), 3БВ (третий бурый витринитовый) и 3БФ (третий представлены в Таблице 1.1.

Таблица 1. Выход смолы полукоксования на любое любое 20 и любое 15 и Класс 1Б объединяет землистые бурые угли, они рыхлые и пористые, похожи на торф, это переходный класс между торфом и плотными бурыми углями.

К классу 2Б отнесены плотные матовые бурые угли, от класса 1Б они отличаются меньшей пористостью и большей механической прочностью. В класс 3Б входят угли, переходные от бурых к длиннопламенным.

Вода является одним из естественных компонентов угля, и для различных углей ее количество колеблется в широких пределах (до нескольких десятков процентов рабочей массы). Обычно в бурых углях содержание влаги больше, чем в каменных и антрацитах [26, 33, 124 – 127, 133 – 135].

В углях различают внешнюю Wpвнеш и внутреннюю (гидроскопическую) влагу Wpгигр. Внешняя влага удаляется естественным испарением и оставшийся уголь называют воздушно-сухим (при t=20 С и влажности воздуха 65%). Влага, оставшаяся в воздушно-сухом угле с зернами диаметром менее 0,2 мм – аналитическая влага Wa.

По виду и прочности удерживания влагу можно разделить на ряд составляющих:

1) гидратная вода, которая входит в состав минеральных включений в виде одного из компонентов кристаллической решетки;

2) капиллярная вода, удерживаемая под влиянием осмотического давления, создаваемого за счет поверхностной энергии;

3) адсорбционная вода, которая на поверхности трещин и под ними удерживается за счет донорно-акцепторных взаимодействий;

4) свободная вода, которая находится за монослоем адсорбированной воды.

Влага в угле является балластом и влияет на его поверхностные характеристики и реакционную способность органической массы [27, 34].

1.2 Влияние эндогенных и экзогенных пожаров на экологию При загрязнении природной среды происходят изменения состава и свойств угля, а возникновение эндогенных и экзогенных пожаров ухудшают экологию. Специфика влияния открытых горных работ на окружающую среду обусловлена геолого-геохимическими особенностями месторождения и применяемой техникой и технологией для его разработки [1, 3, 4, 6, 33, 54, 64, 122].

Загрязнение атмосферы происходит в результате возникновения эндогенных и экзогенных пожаров. Обладая непосредственным воздействием на природу, они вызывают в ней изменения. Процессы обладают высокой динамичностью и однонаправленны.

Высокая активность бурых углей определяет большую частоту возникновения эндогенных и экзогенных пожаров. Пожары на разрезах возникают и развиваются при реализации определенных условий: наличие горючего материала, возникновение теплового импульса и способность окружающей среды поддерживать горение.

Экзогенные пожары вызваны внешними тепловыми источниками. К ним относятся очаги самовозгорания, взрывные и сварочные работы, костры, искры от локомотивов, автосамосвалов, бульдозеров, окурки и прочее.

При применении взрывчатых веществ с большим отрицательным кислородным балансом очень часто возникают пожары в угольных блоках. Иногда такие пожары ошибочно классифицируют как эндогенные. На самом деле в этих случаях происходит неполная детонация взрывчатых веществ, а остаточные горючие компоненты выгорают с выделением большого количества тепла. В результате выгорания повышается температура, что многократно ускоряет развитие естественного процесса самовозгорания во взорванной горной массе. В немалой степени этому способствуют физические свойства и петрографический состав углей, а также природные факторы.

Эндогенный пожар вызван самовозгоранием угля. Самовозгорание угля – это процесс нарастания температуры в массиве или в скоплении разрыхленного угля, переходящий в пламенное горение. В процессе самовозгорания выделяют две стадии: самонагревания и возгорания. Стадия самонагревания характеризуется медленной скоростью протекания экзотермической реакции окисления угля кислородом воздуха и равномерным нарастанием температуры. Если теплота полностью рассеивается в окружающую среду, то происходит низкотемпературное окисление угля. При наличии условий для накопления тепла и разогрева угля происходит его возгорание. Стадия горения наступает при температуре угля свыше 250 – 300 °С.

К потенциально пожароопасным участкам относятся технологические объекты при добыче и хранении угля, которые характеризуются наиболее благоприятными условиями для протекания процессов самонагревания, самовозгорания, возгорания от внешних тепловых источников и распространения открытых очагов пожаров:

кровля вскрытого пласта, нарушенная при взрывании пород вскрыши и некачественно зачищенная от разрыхленного угля;

верхняя бровка угольного уступа, неудовлетворительно зачищенная при превышении высоты уступа над высотой черпания экскаватора;

откос угольного уступа, некачественно зачищенный или на оползневых участках, в районе геологических нарушений и вскрытых открытыми работами подземных горных выработок (подготовительных, дренажных и др.) целики угля на контакте с породами внутренних отвалов бестранспортной вскрыши;

угольные и смешанные уступы, оставляемые на длительную консервацию;

осыпи (породно-угольные скопления, прилегающие к откосу уступа), образующиеся за счет сбрасывания экскаватором части взорванного блока при послойной разработке пластов большой мощности без оставления транспортных берм между слоями, некачественной зачистки элементов уступа и выветривания породно-угольного массива под действием атмосферных факторов;

навалы (породно-угольные скопления конусной или плоской формы со степенью сосредоточенности более 2 м3/м2 и высотой более 2 м), образующиеся в результате неполной выемки взорванных угольных и смешанных блоков, зачистки бульдозером почвы пласта (рабочего горизонта), на переразгрузочных пунктах при ж/д и конвейерном транспорте;

насыпи под железнодорожными путями и конвейерными линиями, путепроводы тоннельного типа и автотракторные съезды, сформированные из горной массы, содержащей горючий материал;

внутренние бульдозерные отвалы, сформированные на отвалах бестранспортной вскрыши, содержащей горючий материал от зачистки кровли угольного пласта и валовой выемки маломощных пластов;

внешние породные отвалы, в горной массе которых содержится большое количество горючих материалов (угля или углесодержащих пород);

штабели резервных складов угля и разубоженных углей.

Исследования, посвященные изучению механизма самовозгорания угля, привели к появлению огромного количества теорий. В них причины самовозгорания угля сводятся к химическим особенностям отдельных компонентов, входящих в состав угольной породы.

В первую очередь этой проблемой занялись известные химики и первоначально именно на химической стороне процесса самовозгорания угля было сосредоточено основное внимание исследователей.

Одной из первых теорий, пытавших объяснить самовозгорание угля, является пиритная, разработанная в 60-х годах XIX века, принадлежащая известному химику Ю. Либиху [1, 20, 51, 29, 32]. Согласно этой теории, самовозгорание угля происходит вследствие наличия в нем пирита, способного вступать во взаимодействие с кислородом воздуха и водой. При этом реакция окисления сопровождается выделением тепла, а при его аккумулировании происходит самовозгорание угля. Однако, как показала практика, этот фактор не является решающим. Часто самовозгораются угли не только с высоким, но и с низким содержанием пирита.

Проведенные позже В.С. Крымом наблюдения за самовозгоранием угля в штабелях также показали, что однозначной зависимости между склонностью углей к самовозгоранию и содержанием в них пиритной серы нет.

Некоторые авторы считают причиной самовозгорания органическую часть углей, такую как альдегидные группы, гидроароматические соединения и фенольные группы [24, 27, 28, 35, 50, 57, 61, 79, 89]. В теории Фишера рассматриваются ненасыщенные соединения, обладающие большой химической активностью. В фенольной теории окисления, представленной Г.Л. Стадниковым, считается, что причиной самовозгорания является активное окисление иглистых аргиллитов, чья активность объясняется присутствием в них окислов железа.

Молекулярно-кинетическая теория объясняет механизм самовозгорания угля через химическое превращение, при котором молекулы реагирующих веществ должны обладать достаточно большим запасом энергии («энергией активации»), чтобы прийти в непосредственное столкновение, которое возможно при их тепловом движении [21, 25, 74, 82, 86, 91, 92, 130]. Дальнейшие опыты показали, что во многих случаях химические превращения идут быстрее, чем этого требует теория абсолютных скоростей. Академик Н.Н. Семенов объяснил это явление тем, что в таких случаях реагируют не нейтральные молекулы, а их радикалы.

В цепной теории окисления органических соединений первичными промежуточными продуктами окисления являются перекисные радикалы, которые способны вступать в реакцию с образованием новых радикалов при значительно меньшей энергии разрыва связей, чем при прямых реакциях [50, 73, 75, 92]. Возможны три варианта цепных процессов: образование неразветвленной длинной цепи; образование из одного радикала нескольких, т. е. разветвленная цепная реакция; образование дополнительных радикалов при не разветвляющейся основной цепи. При этом свободные валентные связи не исчезают и один из продуктов реакции будет радикалом, способным вступать в реакцию с насыщенной молекулой.

Совокупность протекающих эндотермических реакций, определяющихся наличием на поверхности частиц небольшого количества активных центров, является одной из теорий самовозгорания [25, 29, 33, 54, 74, 76, 94, 81, 130]. Активные центры могут иметь различную природу: на поверхности сажевых частиц наиболее вероятными являются углеродные атомы с насыщенными и перенапряженными валентными связями.

Все перечисленные теории сводят процесс горения к реакции взаимодействия углерода с кислородом. Несмотря на различные объяснения причин появления теплового импульса, их объединяет то обстоятельство, что основное внимание они сосредоточивают на чисто химическом реагировании кислорода с углем и имеющимися в нем примесями и игнорируют механизм самовозгорания и горения как химического процесса, протекающего в реальных физических условиях. Это предопределило длительный застой в решении проблемы, который был преодолен лишь работами исследователей А.А. Скочинского, Л.Д. Шевякова, В.Ф. Парусимова и др., изучавших влияние горнотехнических факторов на возникновение эндогенных пожаров.

Основные положения теории самовозгорания углей разработаны в трудах А.А. Скочинского, В.С. Веселовского, Л.Н. Быкова, В.М. Маевской и их коллег [26 – 32, 50, 65, 74, 130,136].

Исследованиями ученых установлено, что возгоранию ископаемого угля предшествует период его самонагревания, являющийся результатом низкотемпературного окисления угля и дальнейшего его взаимодействия с кислородом при средних температурах. Переход от одной стадии самонагревания к другой происходит скачкообразно по достижении некоторой критической температуры и характеризуется качественным изменением механизма окисления, что приводит к резкому ускорению скорости тепловыделения и делает процесс практически неуправляемым.

Исследованию факторов, влияющих на характер протекания начальной стадии эндогенного пожара, посвящено большое число работ.

Самонагревание угля и углесодержащих пород зависит от большого числа факторов, степень влияния которых различна. Эндогенная пожароопасность разрезов в целом определяется суммарным воздействием целого ряда этих факторов.

Основоположниками теории самовозгорания углей на основе анализа характера влияния отдельных факторов сформулированы три условия, необходимые для зарождения и развития самовозгорания [1, 26, 95, 132]: уголь должен быть способен к окислению при низких температурах; количество кислорода должно быть достаточным для протекания реакции; количество выделяющейся в результате окисления теплоты должно преобладать над его отводом в окружающую среду.

Все факторы подразделяются на три группы: геологические, горнотехнические и климатические [100, 131].

В естественных условиях главную роль в процессе самовозгорания угольных пластов играет геологическое строение и качество углей, на основании чего были выделены так называемые «геологические факторы» самовозгорания углей.

Эти факторы можно объединить в две группы:

1. Собственно геологические:

Приток воздуха к угольному пласту влияет на генерацию тепла (так как приток увеличивает концентрацию кислорода), и на вынос тепла воздухом;

Мощность пласта. С увеличением мощности повышается вероятность самовозгорания, это связано с теплоизоляционными свойствами угля, препятствующими оттоку теплоты;

Глубина залегания пласта. Известно, что с глубиной температурный градиент увеличивается, и температура угля приближается к критической; с другой стороны близко с земной поверхностью опасность самовозгорания увеличивается вследствие проникновения воздуха;

Тектоническая нарушенность. При нарушении первичной структуры угольного пласта увеличивается трещиноватость и облегчается дегазация пласта, создаются трудности при выемке угля, увеличивается аварийность горных работ и потери угля, в оставленных на местах тектонических нарушений целиках часто развивается самовозгорание;

При сдваивании и страивании уступов при разработке мощных пластов осложняется проведение любых технических мероприятий по борьбе с эндогенными пожарами.

2. Физико-химические:

Химическая активность углей может служить показателем только относительной или потенциальной склонности к самовозгоранию, т. е. при равных горногеологических условиях для химически активных углей пожарная опасность больше, чем для малоактивных. По химической активности бурые угли относятся к высокоактивным;

Степень метаморфизма. Химическая активность бурых углей в среднем в 3 раза превышает химическую активность каменных углей, хотя угли одной степени метаморфизма могут различаться по химической активности вследствие различных факторов: пористости, тектонической нарушенности и др. Снижение реакционной способности углей объясняют закономерным изменением их химического состава и внутреннего строения вещества в ряду углефикации;

Окисление углистого вещества. Молекулярный механизм окисления угля объясняется следующими закономерностями: 1) все угли при комнатной температуре поглощают кислород из воздуха; 2) скорость поглощения кислорода пропорциональна его концентрации в газовой среде; 3) скорость сорбции уменьшается со временем, т. е. со временем происходит дезактивация угля; 4) после нагревания угля без доступа воздуха его активность увеличивается; 5) сложная зависимость между скоростью сорбции и степенью измельчения угля. Для не окисленного угля скорость сорбции тем больше, чем меньше размер зерен, однако чем меньше размер зерен, тем быстрее уменьшается скорость сорбции со временем. Поэтому, если сравнивать угли при мелком измельчении, первые могут быть активнее, чем вторые, а при крупном измельчении – наоборот; 6) ускорение сорбции не вполне обратимо, т.е. активность угля после охлаждения становится больше активности угля, который не подвергался нагреванию; 7) скорость сорбции кислорода углем зависит от степени метаморфизма угля и его петрографической структуры, т. е. чем плотнее структура, тем меньше химическая активность угля при одной и той же степени метаморфизма; 8) метан, содержащийся в угле, препятствует его окислению;

Петрографический состав. Активность угля создается наименее устойчивыми к воздействию атмосферных агентов микрокомпонентами группы витринита. Причиной этого является наличие в нем активного водорода и его повышенная микропористость, увеличивающая «проницаемость по отношению к окислителю». Содержащийся в углях фюзинит имеет слабую связь с самовозгоранием углей, а влияние липтинита еще меньше, чем фюзинита, поскольку липтиниты индифферентны как к окислителям, так и к микробиологическому воздействию;

Накопление теплоты. Окисление угля, а следовательно, и генерация тепла, происходят в объеме скопления угля. Отдача тепла всегда идет через внешнюю поверхность этого скопления. Поэтому скорость самонагревания зависит от отношения объема скопления к его поверхности. Чем большая часть идет на нагревание угля, тем больше опасность его самовозгорания;

Критическая температура – время, которое требуется для того, чтобы в результате самонагревания температура угля достигла критического значения.

Критической обычно считается температура 70 – 80°С, при которой самонагревание быстро переходит в самовозгорание;

Газоносность. Присутствие метана препятствует окислению угля и понижает его химическую активность;

Зольность. С увеличением минеральной части углей, а следовательно, и с повышением зольности, возрастает вероятность наличия в них активных к окислению минералов, например, сульфидов железа;

Сернистость влияет на самовозгорание углей в том случае, если она связана с содержанием сульфидов железа – пирита и марказита, которые являются химическими инициаторами реакций окисления и самовозгорания. Химически воздействуя на уголь, продукты окисления пирита образуются «активные сульфопроизводные» угля, обладающие повышенной активностью по сравнению с исходным углем;

Влажность. В сухих образцах угля тепловой обмен, вызываемый окислителем, имеет одинаковый характер как в угле, так и в пирите. Однако если уголь увлажнить, то реакционная способность его удвоится, а реакционная способность тонкодисперсного пирита возрастет в 10 раз.

К горнотехническим факторам обуславливающим самовозгорания угля при открытых горных работах относятся [26, 36 – 39, 50, 53, 87, 89, 92, 108, 136]:

Суммарная длина фронта работ – с ее увеличением возрастает вероятность возникновения очагов самовозгорания;

Цикл обновления угольных уступов. Если угольный уступ длительное время не обновлялся, то под воздействием атмосферных условий и сейсмических колебаний при взрывных работах происходит разрушение поверхностных элементов уступов;

Высота угольного уступа. При большой высоте уступов экскаватор не обеспечивает качественной обработки верхней части уступа, нарушенной взрывными работами, где возникают пожары;

Значительные объемы разрыхленной породно-угольной массы в виде автотракторных съездов, искусственно возводимых и сохраняемых в течение всего периода отработки уступа и являющихся потенциально-пожароопасными объектами;

Когда взорванный угольный блок, по различным причинам, не обрабатывается или обрабатывается не полностью, его часть остается на длительное время - это приводит к возникновению в нем очагов эндогенных пожаров.

На частоту и периодичность возникновения эндогенных пожаров, кроме состава и свойств угля и углистых пород, геологических и технологических условий, существенное влияние оказывает целый ряд атмосферных факторов. Это относительная влажность воздуха, количество атмосферных осадков, изменение барометрического давления, температура воздуха и скорость ветра. Их параметры при разработке месторождений открытым способом крайне непостоянны. Из перечисленных факторов особое значение имеют два: температура воздуха и скорость ветра. В условиях открытой добычи даже при значительных колебаниях температуры воздуха от +30 до -30°С, частота возникновения эндогенных пожаров в летний и зимний периоды почти одинакова. Действие температуры проявляется только на определенных стадиях развития процесса самовозгорания, т. е. в летний период повышение температуры лишь ускоряет процесс окисления в начальной стадии. Наблюдения на Харанорском, Бородинском разрезах так же показали, что пожары в скоплениях чаще возникают со стороны господствующих ветров. Сильные ветры содействуют ускорению возгорания, обеспечивая усиленный приток воздуха и интенсивное испарение влаги на завершающей стадии.

Самовозгорание штабелей угля обусловлено в основном циркуляцией в них воздуха. Факторы, увеличивающие циркуляцию:

Высота штабеля. Чем она больше, тем интенсивнее вертикальные движения воздуха внутри штабеля.

Сегрегация угля по крупности кусков во время насыпания штабеля.

Вследствие этого в местах скопления крупных кусков создаются воздушные каналы. В связи с этим неоднородные по крупности кусков угли, особенно содержащие штыб, самовозгораются чаще, чем грохоченные.

Переваливание угля к стенке или столбу создает благоприятные условия для образования вертикальных каналов.

Значительное влияние оказывает погода – ветер и температура воздуха. Зимой температура внутри штабеля обычно выше, чем снаружи. Это усиливает восходящие токи воздуха в штабеле. Поэтому самонагревание штаблей в холодные месяцы активируется.

1.4 Инкубационный период самовозгорания. Рецидивы пожаров Указанные факторы обуславливают инкубационный период, а именно время, необходимое для возникновения эндогенного пожара. Его обычно отсчитывают от начала очистной выемки угля. Длительность инкубационного периода различна для разных природных и горнотехнических условий и систем разработки и может служить характеристикой их пожарной опасности [1, 7, 68, 69, 122, 124].

Активация угля в промышленных условиях способствует рецидивам эндогенных пожаров, что объясняется следующим: температура горной массы от центра очага пожара к периферии осыпи или уступа понижается. После тушения пожара водой или другими антипирогенами в угольной массе сохранится сильно активированный нагретый уголь (до 110 – 150С). Если к нему будет приток воздуха, то произойдет быстрое самонагревание (рецидив). Указанные условия самовозгорания и свойства активированного нагретого угля указывают на необходимость охлаждения всей нагретой угольной массы до температуры разрабатываемых горных пород, с последующей отгрузкой и вывозкой их с разреза. Повторный, или рецидивный, пожар может возникнуть в сроки меньше, чем длительность инкубационного периода, определяемая физическими условиями и факторами самовозгорания угля.

В производственной обстановке часто бывает трудно убедиться в том, что предыдущий пожар был полностью ликвидирован, особенно в том случае, когда его очаг недоступен для непосредственного обследования. Поэтому на практике обычно рецидивным называют всякий пожар, возникший на месте ранее потушенного пожара или поблизости от него.

Как для рецидивных пожаров, так и для активизации старых пожаров характерно, что они возникают в сроки, значительно меньшие, чем длительность инкубационного периода, обычная для данных условий и систем разработки.

1.5 Зародышевый механизм самовозгорания бурого угля Процессы самовозгорания бурого угля связаны с твердофазными превращениями. В процессе самовозгорания бурого угля твердофазные превращения начинаются в отдельных центрах, которые образуются в местах наиболее благоприятных для протекания реакций. Буроугольное скопление представляет собой пористую среду, состоящую из частиц угля и окружающей их среды [8, 20, 50, 55, 58, 64 – 66].

Развитие реакций превращения в одной из частиц угля сталкивается с необходимостью преодоления границы раздела фаз «твердое вещество-газ». В пространстве между частицами скорость реакции самовозгорания практически равна нулю вследствие отсутствия реагирующего вещества. Выделяемое тепло экзотермических реакций от частицы удаляется конвективными потоками окружающей среды и передается теплопроводностью соседним частицам, количество которого определятся площадью контакта, т. е. формой частиц и может быть представлена следующим уравнением:

где Q – тепловой поток, Вт; а – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К); F – площадь изотермической поверхности, м2; Т2 и Т1 – температуры смежных частиц угля, К.

Рост зародыша ограничивается величиной угольной частицы, в которой он зародился. При превышении температуры зародыша свыше температуры плавления происходит спекание смежных частиц, при этом их среднеобъемная температура несколько снижается. Для того чтобы зародыш «поглотил» следующую соседнюю частицу, необходимо время, в течение которого температура зародыша, возрастающая за счет внутренних реакций, превысит температуру плавления угля.

Поверхность массы угля в процессе его самовозгорания может быть представлена как поверхность, состоящая из набора элементарных площадок, определяемая крупностью частиц угля. Частицы угля с зарождающимися процессами горения имеют более высокую температуру, чем остальные. На поверхности массы угля обеспечиваются наиболее благоприятные условия для диффузии кислорода воздуха и прохождения экзотермических реакций, которые при определенных условиях теплоотвода приводят к низкотемпературному горению. Поэтому эти частицы имеют температуру тления.

Учитывая, что для технических поверхностей зависимость коэффициента теплового излучения от температуры достаточно слабая, поверхностная плотность потока интегрального излучения описывается законом Стефана-Больцмана для реального тела:

Разрез Переясловский Разрез Мугунский Разрез Харанорский Из экспериментальных исследований по определению инкубационного периода самовозгорания бурых углей исследуемых разрезов в лабораторных условиях следует, что наиболее химически активны угли Харанорского разреза – пласта Новый II, угли пласта Бородинский-1 – разреза Бородинский, из углей категории 3Б наиболее активны угли с пласта I А разреза Мугунский.

Из экспериментальных исследований также следует, что температура возгорания для углей категории 2Б была на 5 – 10 градусов ниже, чем у углей категории 3Б. Это объясняется тем, что теплота сгорания на рабочую массу угля у углей категории 3Б выше, чем у углей категории 2Б.

Определен инкубационный период самовозгорания в натуральных и лабораторных условиях для каждого разрабатываемого пласта угля на исследуемых разрезах. При моделировании критических условий самовозгорания в лабораторных условиях, с применением продувки через пробу угля кислорода воздуха, инкубационный период самовозгорания составляет от 0,67 до 1,29 суток для углей категории 2Б, и от 1,52 до 2,13 суток для углей категории 3Б. Определена зависимость пожароопасности от степени метаморфизма.

4 МЕРОПРИЯТИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПО ПРОФИЛАКТИКЕ

САМОВОЗГОРАНИЯ И ТУШЕНИЮ БУРЫХ УГЛЕЙ СИБИРИ

4.1 Определение необходимой концентрации компонентов антипирогенного состава для профилактики самовозгорания углей Антипирогены это вещества, препятствующие возгоранию угля, действие которых состоит в том, что они замедляют процесс окисления или препятствуют переходу окисления в процесс горения [14, 104, 105, 119, 124, 125].

По механизму действия разделяются на пять групп:

Химическое ингибирование реакции окисления, т. е. уменьшение скорости этих реакций. Антипирогены приводят в неактивное состояние молекулы реагирующих веществ.

Блокировка горючих материалов различными веществами путем нанесения их на поверхность.

Блокировка пор в угле путем заполнения их соответствующей жидкостью, это затрудняет диффузию кислорода внутрь куска угля.

Изолирующие покрытия трещиноватых целиков. Принципиальное отличие этой группы от 3 состоит в том, что в этом случае покрытие препятствует не диффузии кислорода, а фильтрации воздуха через угольный целик.

Тампонаж трещин, который достигается путем нагнетания в шпуры различных растворов.

В последнее время к антипирогенам стали причислять пленочные покрытия кусков угля, растворы извести, глины и другие вещества, тампонирующие трещины.

В окислительно-восстановительных процессах принимает участие как органическая, так и минеральная масса, что определяет общие требования к антипирогенам:

- дезактивирующее действие должно оказываться на органическую и минеральную части;

- для эффективного воздействия антипирогенный состав должен иметь максимальную смачивающую и проникающую способность;

- компоненты антипирогенного состава должны быть технологичны в приготовлении и использовании, совместимы;

- иметь невысокую стоимость;

- быть нетоксичными;

- иметь длительные сроки хранения.

Для промышленного испытания рекомендуется состав Применяемый в эксперименте антипирогенный состав показал хорошие результаты на разрезах Харанорский, Азейский и др., они описаны в работах Щадова И.М. [125].

Для исследования был выбран разрез Бородинский, в связи с тем, что тушение возгораний бурого угля осуществляется только водой, без применения антипирогенных составов, что не всегда является эффективным.

Целью исследования было определение необходимой концентрации антипирогенного состава, для профилактики самовозгорания бурого угля с разреза Бородинский.

Имеет следующий состав:

- собственно антипироген – фосфорная кислота, активно воздействует на зону автоокисления;

- поверхностно-активное вещество (ПАВ), способствует проникновению состава в глубину материала и его смачиванию. Смачиванию наиболее активно способствует, при применении фосфорной кислоты, ионогенные ПАВ, в нашем случае используется катионоактивный класс;

- вода.

Фосфорная кислота является перспективным антипирогеном, поскольку способна дезактивировать как органическую, так и минеральную массу углей, кроме этого стабильна, нетоксична, относительно дешева, технологична в использовании. Создаваемая ею кислая среда значительно облегчает смачивание углей раствором ПАВ.

Для промышленной проверки эффективности антипирогенного состава на основе фосфорной кислоты и ПАВ, были проведены испытания на разрезе Бородинский, по методике Щадова И.М., с целью определения достаточной концентрации ПАВ.

На почве пласта Бородинский-I были сформированы штабели угля объемом 500 м3:

1 штабель – контрольный, из свежего не обработанного угля с пласта Бородинский-I.

2 штабель – экспериментальный 1, свежий уголь был обработан 5 % раствором фосфорной кислоты с добавкой 0,5 % ПАВ.

3 штабель – экспериментальный 2, свежий уголь был обработан 5 % раствором фосфорной кислоты с добавкой 1 % ПАВ.

4 штабель – экспериментальный 3, свежий уголь был обработан 5 % раствором фосфорной кислоты с добавкой 1,5 % ПАВ.

5 штабель – экспериментальный 4, свежий уголь был обработан 5 % раствором фосфорной кислоты с добавкой 2 % ПАВ.

В каждый штабель на глубину 1,0 м были помещены термодатчики для измерения температуры в процессе хранения угля. Температура угля в исследуемых штабелях на первый день эксперимента составляла 15 С.

В результате наблюдений, была установлена существенная разница в динамике изменения температуры, а именно: в контрольном штабеле температура непрерывно возрастала, в то время как в экспериментальных, обработанных антипирогенными составами, температура оставалась практически стабильной, либо незначительно снизилась.

В результате наблюдений была установлена существенная разница в динамике изменения температуры (Рисунок 4.1 и Приложение К): в контрольном штабеле температура непрерывно возрастала, что привело к самовозгоранию контрольного штабеля на 21 сутки; второй штабель, обработанный раствором с содержанием ПАВ 0,5 %, возгорелся на 73 сутки; третий штабель, обработанный раствором с содержанием ПАВ 1,0 %, возгорелся на 101 сутки; в четвертом и пятом штабелях в течении 180 суток возгорание не произошло.

Рисунок 4.1 Диаграмма изменения температуры в исследуемых Таким образом применение раствора H3PO4 (5%) + ПАВ (0,5%) + H2O дает необходимый профилактический результат.

Апробация предложенного антипирогенного состава на разрезе Бородинский в течение года привела к увеличению инкубационного периода самовозгорания обработанных данным составом вскрытых запасов угля. Применение антипирогенного состава для профилактики самовозгорания бурых углей пласта Бородинский-I при удельном расходе от 0,01 до 0,03 м3 на 1 м3 покрываемой площади позволило увеличить инкубационный период самовозгорания в 2,3 раза. Получен экономический эффект в размере 11,2 млн рублей (Приложение Н).

Противопожарную профилактику при поверхностном покрытии угля антипирогенным составом целесообразно проводить распылением состава с помощью пожарного оборудования.

В распоряжении разреза Бородинский есть следующее оборудование:

Пожарный поезд:

Гидропоезд состоит из 4 платформ: 2 платформы с цистернами объемом по 60 м3; 2 платформы с цистернами объемом по 25 м3; размещен насос и бензиновым приводом и гидромонитором (напор1,4 Мпа, дальность струи 50 м) Поливочные машины:

БелАЗ-7648 (2 шт) и КрАЗ (3 шт), емкость баков 32 и 9 м3 соответственно, Гидромонитор (БелАЗ) имеет напор 0,78 Мпа, дальность струи 50 м.

Рыбинский-2, Бородинский-1, Бородинский-2 в случае, если время взаимодействия с воздухом зачищенного угля, породно-угольных навалов превышает продолжительность инкубационного периода, следует производить орошение антипирогенами верхнего слоя кровли угольного зачищенного пласта и поверхности породно-угольных навалов, антипирогенным составом H3PO4 (5%) + ПАВ (0,5%) + H2O. Обработку орошением рекомендуется проводить путем однократного, или двукратного (с интервалом в одну неделю) нанесения антипирогена на профилактируемую поверхность.

При первичной обработке смачивание антипирогеном должно производиться равномерно по всей площади защищаемой поверхности угольного обнажения, из расчета 5 – 8 л/м3. При повторном нанесении удельный расход антипирогена снижается о 4 – 5 л/м3.

После каждого продолжительного периода дождей (более 3 – 5 дней) требуется обновление защитной пленки антипирогена.

Определение необходимой концентрации огнетушащего аэрозоля СБК-2М для ликвидации процесса самовозгорания Аэрозолеобразущие огнетушащие составы являются разновидностью газопорошковых систем [119]. К настоящему времени разработано и продолжает разрабатываться значительное количество аэрозолеобразующих огнетушащих составов. В состав огнетушащих аэрозолей входят следующие компоненты:

- азотосодержащие органические вещества для повышения газопроизводительности, огнетушащей способности и снижения температуры аэрозоля;

- металличесий порошок для интенсификации горения;

- карбонаты, хлориды калия и натрия для снижения температуры аэрозоля;

- хроматы калия и аммония для интенсификации процесса горения.

Состав СБК-2М ТУ 08-192-33-91 по своей огнетушащей эффективности в 5-6 раз превышает все известные огнетушащие средства, в т.ч. огнетушащие порошки и хладоны.

Основными токсичными компонентами огнетушащего аэрозоля СБК-2М являются CO, NxOy, HNC, Cl. Твердые частицы огнетушащего аэрозоля представленные различными соединениями калия и натрия имеют достаточно высокую растворимость в воде; в тропосфере и они служат центрами конденсации влаги и вымываются дождями, поэтому КОД для них применяется равным нулю. Из газообразных соединений наиболее озоноопасными являются соединения NOx и HNC, в составе аэрозоля их содержится не более 10-2 и 10-3 объема продуктов сгорания, их КОД, в сравнении с хладонами, составляет на два-три порядка меньше. В следствие чего, данный аэрозоль является экологически безопасным.

Механизм огнетушащего действия аэрозолеобразующего состава состоит в подавлении очагов горения в условиях возникновения пожара или предотвращение пожара по принципу действия относится к объемному способу комбинированного газового и порошкового пожаротушения.

Основные физико-химические показатели состава СБК-2М представлены в Таблице 4.1.

Целью исследования было определение необходимого количества огнетушащего аэрозоля СБК – 2М для тушения углей исследуемых разрезов в лабораторных условиях.

По методике С.П. Амельчугова [10], пробы свежего угля (Приложения А – Д) измельчались до фракции 0+5. Пробу массой 1 кг помещали в сушильный шкаф, разогретый до 300 С, выдерживали до возникновения признаков самовозгорания. После появления обильного дымовыделения пробу помещали в реакционную камеру, где поднимали температуру пробы до 150 С (Рисунок 4.2). После чего воспламеняли состав огнетушащего аэрозоля СБК-2М массой 5 – 20*10- кг/м3, полученную аэрозольную смесь продували через слой угля. Контроль за температурой осуществлялся по показателям потенциометра. Подача аэрозоля прекращалась при фиксации снижения температуры навески. Эксперимент прекращался при снижении температуры в центе сосуда до 30 С. Результаты представлены в Таблице 4.2.

Таблица 4. Основные физико-химические свойства состава СБК-2М Внешний вид огнетушащего заряда Цилиндрическая шашка Огнетушащий удельный расход, кг/м3 До 0, Масса заряда огнетушащих веществ в устрой- 0,1- стве, кг Масса устройства с огнетушащим веществом, кг 0,25-20, Во всех опытах подача огнетушащего аэрозоля в концентрации от до 1,5 % от объема угольной пробы приводила к прекращению горения. Обобщенный график изменения температуры при тушении аэрозолем представлен на Рисунке 4.3. На графике отчетливо видно, что после введения аэрозоля, температура стремительно снижалась, характерно, что для углей категории 3Б потребовалось большее количество аэрозольной смеси, чем для углей категории 2Б, это объясняется тем, что угли категории 3Б имеют более высокую теплоту сгорания, и, как следствие, им необходима несколько большая концентрация огнетушащего вещества.

Рисунок 4.2 Прибор для исследования влияния аэрозольных составов:

1 – крышка; 2 – корпус; 3 – потенциометр; 4 – термопара;

7 – заряд огнетушащего состава; 8 – электровоспламенитель.

Рисунок 4.3 График изменения температуры пробы угля при тушении аэрозолем.

Обобщенный. Красный график характерен для углей 2Б;

При сгорании СБК-2М в объем выделяется аэрозоль, состоящий из частиц со средним размером 1 – 5 мкм соединений калия и негорючих газов, паров. Такой аэрозоль в течении десятков минут сохраняет высокую стабильность задаваемой концентрации, обладает высокой проникающей способностью, закупоривая поры угля, не дает доступа кислорода воздуха, в результате окисление прекращается, снижается температура угля, горение прекращается.

Во всех опытах подача огнетушащего аэрозоля СБК-2М в концентрации от 10*10-3 до 15*10-3 кг/м3 приводила к прекращению горения (Таблица 4.2 и Приложение М). Из табл. 2 следует, что для углей категории 3Б потребовалось большее количество аэрозольной смеси, чем для углей категории 2Б, так как угли категории 3Б имеют более высокую теплоту сгорания.

4.3 Профилактические меры с использованием инертных пород При отсутствии антипирогенов предпринимаются профилактические меры с использованием инертных пород.

Требования к инертным материалам:

Не должны содержать горючие компоненты, не быть токсичными, не являться абразивными веществами.

Породы должны состоять из не менее чем 30 % мелких фракций, от – 13 мм, остальные не должны превышать 300 мм в поперечнике.

Должны разрушаться под действием атмосферных факторов и уплотняться, что способствует снижению воздухопроницаемости изолирующего покрытия.

Цель эксперимента: определение необходимой мощности изоляции инертными материалами для предупреждения самовозгорания породоугольных отвалов на разрезе Харанорский. Эксперимент проводился в течении 12 месяцев с марта 2011 по апрель 2012 года [119].

В связи с тем, что на разрезе Харанорский присутствуют пласты угля незначительной мощности 0,1 – 2,0 м, которые не отрабатываются (Рисунок 4.4), а поступают в отвал, проблема пожаров в отвальной массе является актуальной (Рисунок 4.5). Горящие породные отвалы выделяют от 5,3 до 22,6 кг/год оксида углерода на 1 т породы, а выделение газов с удельной поверхности такого породного отвала составляет 180 м3/ч.

Были сформированы 4 породно-угольных навала с использованием углей разреза Бородинский с пласта Новый II. Как показали исследования, на месторождении Харанорском, угли пласта Новый II являются наиболее активными.

Навалы были изолированы инертным материалом различной мощности: 0,5 м, м, 1,5 м, 2 м (Рисунок 4.6.). В проведенном экспериментальном исследовании использовался изоляционный материал песчано-алевролитового состава, которым представлена вскрыша.

Таблица 4. Концентрация аэрозоля для проб бурого угля исследуемых разрезов Красноярский край Иркутская область Пласт I Пласт I А Пласт I Б Пласт II Пласт I Пласт II Забайкальский край Линза Новый IA Новый IБ Новый II Рисунок 4.4 Вскрышные работы. Разрез Харанорский Рисунок 4.5 Пожар в отвале. Разрез Харанорский Рисунок 4.6 покрытие насыпи угля инертными породами различной мощности: а) 0,5 м, б) 1 м, в) 1,5 м, г) 2 м В результате было установлено, что критическая температура при изоляции 0,5 м слое инертных пород была достигнута через 47 суток, в результате чего на восточном склоне отвала произошло самовозгорание насыпи. Через 65 суток во втором навале с изоляцией инертными породами мощностью 1 м так же произошло самовозгорание навала. В оставшихся двух навалах в течение 360 дней самовозгорания не произошло.

При мощности засыпки инертными породами до 1,5 м существует вероятность самовозгорания, в то время как мощности в 1,5 м достаточно для изоляции, в результате доступ кислорода воздуха к углистым породам отсутствует, не происходит активация угля и, как следствие, навал не самовозгорается.

При возникновении пожароопасной обстановки на разрезах часто в качестве огнетушащих и профилактических мер применяю воду, которую для данных целей необходимо применять исключительно совместно с антипирогенными составами, поскольку нагретый или самовозгоревшийся уголь при тушении водой получает из воды необходимый для окисления кислород, в результате чего – нагретые угольные скопления могут загореть, а пожар стать более интенсивным, также пожар может уйти в глубь массива, что еще больше затруднит его ликвидацию.

4.4 Рекомендации по профилактике и тушению пожароопасных 4.4.1 Мероприятия по профилактике эндогенных пожаров На основе существующих руководств по профилактике тушению очагов самовозгорания на угольных разрезах [2, 3, 6, 9, 10, 12, 17, 19, 21, 22, 24 – 26, 30, 35, 39, 55, 71, 76, 85, 88 – 90, 98, 102 – 104, 109, 121], в результате проеденных лабораторных и полигонных испытаний нами рекомендуются следующие мероприятия.

Сроки проведения профилактических мероприятий должны согласовываться с продолжительностью инкубационного периода самовозгорания угля на потенциально пожароопасных участках. Выбор способов и средств профилактики и тушения пожаров на разрезах в зависимости от степени пожароопасности производятся в зависимости от категории пожароопасности. Не нарушенные целики, как правило, не горят.

Для целиков IV и VI категории пожароопасности, нарушенных взрывными работами, инкубационный период составляет 150 – 210 и 90 – 120 суток соответственно.

Целики с геологическими нарушениями или деформированные оползнями имеют значительно меньший инкубационный период, для углей IV категории пожароопасности составляет 120 – 180 суток, для VI категории 45 – 90.

При выветривании кондиционных или некондиционных целиков бурого угля, находящихся на дневной поверхности, образуются трещины и порода выветривается, в результате чего в трещинах и угольной мелочи могут развиваться тепловые процессы, которые приводят к самовозгоранию. Их необходимо либо засыпать слоем инертных пород, либо обрабатывать антипирогенным составом.

Наименьший инкубационный период самовозгорания для бурых углей исследуемых разрезов имеют целики со вскрытыми горными подземными выработками, склады и блоки взорванного угля, отвалы, навалы и осыпи объемом более 200 м3, и составляют для IV категории – 60 – 180 суток, для VI категории пожароопасности 20 – 60 суток.

Высота рабочих угольных и породно-угольных уступов на исследуемых разрезах не должна превышать высоту или глубину черпания применяемых экскаваторов. Все элементы угольных уступов должны быть зачищены от разрыхленного угля, так как в разрыхленном угольном скоплении фильтрация кислородом воздуха возрастает, что способствует окислению угля и приводит к его самовозгоранию.

При отработке угольного забоя экскаватором или при поползновении парно сближенных подуступов, образуются трещины и осыпи на полках, кровле и почве забоя, такие борта должны быть отработаны в сроки меньшие, чем инкубационный период самовозгорания, для данного отрабатываемого пласта бурого угля. Образовавшиеся в результате ведения добычных работ осыпи на почве и/или кровле забоя, зачищаются бульдозером для предотвращения самовозгорания, либо возгорания от внешних источников.

Отгрузка или рассредоточение прогретых породно-угольных просыпей по площади, должна производиться тонким слоем с последующей изоляцией инертными породами толщиной слоя, не менее 1,5 м, с помощью бульдозеров или скреперов (разрез Харанорский). Следует организовать складирование и первоочередную отгрузку потребителям угля, вынутого из наиболее пожароопасных участков. Необходимо производить тщательную зачистку кровли угольного пласта от разрыхленного угля.

Для всех разрезов необходимо применять антипирогенные составы для профилактики эндогенных пожаров. Для разреза Бородинский рекомендованно применять антипирогенный состав на основе ортофосфорной кислоты, воды и ПАВ (АТМ), в концентрациях рекомендованных в главе 4. При первичной обработке смачивание антипирогеном должно производиться равномерно по всей площади защищаемой поверхности угольного обнажения, из расчета 5 – 8 л/м3.

При повторном нанесении удельный расход антипирогена снижается о 4 – 5 л/м3.

После каждого продолжительного периода дождей (более 3 – 5 дней) требуется обновление защитной пленки антипирогена.

превышать ширины заходки экскаватора. Перебур скважин в угольном массиве не допускается.

Взрывные работы необходимо производить: в теплый период времени за 14 дней до срабатывания блока; в холодный период – за 30 – 40 дней до срабатывания блока. В летний период перед взрывом необходимо производить орошение угольного бока водой. Необходимо производить своевременную – не более 15 суток отгрузку взорванного угля.

При проведении буровзрывных работ, в местах детонации ВВ образуются трещины, в которых может произойти самовозгорание породы. Для профилактики таких пожаров, необходимо в сроки меньшие, чем инкубационный период самовозгорания, для нарушенного пласта, произвести выемку бурого угля.

Взрывные работы по междупластью (разрез Бородинский) производить не ранее чем за 30 – 40 дней до начала работ по бестранспортной вскрыше. В случае если время взаимодействия с воздухом зачищенного угля породно-угольных навалов превышает продолжительность инкубационного периода самовозгорания, следует применять обработку антипирогенным составом. Орошение антипирогенным составом производить в верхнем слое кровли угольного зачищенного пласта и поверхности породно-угольных навалов.

При приемке углесодержащей породы в отвал их необходимо укладывать только вперед с углом поворота от приемной ямы не более 90°. Внешний откос отвала формируется только из пород, не содержащих горючие материалы. Запрещается укладывать углесодержащую породу на борт отвала.

При погрузке в авто- и железнодорожный транспорт независимо от типа экскаватора образуются просыпи бурого угля, которые могут возгореться от целого ряда причин как экзогенных так от самовозгорания, что может привести к возгоранию ж/д или автополотна, для профилактики самовозгорания необходимо зачищать автодороги бульдозером или грейдерами и либо засыпать инертными породами, либо обрабатываются антипирогенными составами.

Сроки эксплуатации насыпей под временные ж/д. пути, автотракторные съезды и другие временные сооружения, содержащие самовозгорающийся материал не должны превышать продолжительность инкубационного периода, для Харанорского и Бородинского разрезов – 20 – 60 суток, для Переясловского, Азейского и Мугунского разрезов - 60 – 180 суток. При устройстве таких сооружений на более длительный срок эксплуатации следует применять специальные способы профилактики эндогенных пожаров. После демонтажа ж/д. пути на отвалах, необходимо произвести рассредоточение подпутевой призмы, состоящей из угольной массы, мощностью от 0,4 до 0,6 м, по площади тонким слоем с последующей изоляцией прогретой угольной массы инертными породами, толщиной слоя не менее 1,5 м, с помощью бульдозеров или скреперов.

Способ тушения и средства тушения выбираются в зависимости от степени пожароопасности разреза, вида и состояния объекта, а так же местонахождения очага.

Тушение пожаров инертными породами следует производить на внутренних и внешних отвалах рассматриваемых разрезов. На разрезах Харанорский и Бородинский, тушение пожаров следует производить на угольных уступах нерабочих бортов и выездных траншеях и в угольных уступах рабочих бортов, при значительных размерах очагов пожаров.

При возникновении пожаров в угольных уступах рабочих бортов и выездных траншеях тушение необходимо производить водой и антипирогенами. Вода на разрезах всех категорий пожароопасности должна применяться только для поверхностной обработки очагов пожаров. Все работы по ликвидации пожаров и их последствий могут производиться только при постоянном охлаждении горящего участка.

Тушения очагов открытого огня производится по периферии очага к центру. Зона, в которой проводятся работы по ликвидации пожара, периодически орошается водой из поливочной машины для предотвращения распространения пожара.

Обнаружив парение, дым, очаг горения в глубине или открытый огонь, необходимо очаг пожара отвезти в безопасное место или рассредоточить парящие и/или дымящиеся угольные навалы по площади тонким слоем. Произвести орошение очага и площадь за пределами очага на ширину 10 – 15 метров водой с целью снижения температуры или ликвидации пламени на поверхности объекта, рассредоточить с последующим орошением и изоляцией инертными породами, на ширину 10 – 15 метров за его пределами. Толщина слоя инертных пород не менее 1м.

При обнаружении очага самовозгорания в отвале, необходимо предотвратить доступ кислорода воздуха к окисляющимся поверхностям активных компонентов угля и углистых пород внешней, наиболее воздухопроницаемой части отвала, путем полной или частичной изоляции поверхности отвалов инертными материалами, с предварительной обработкой очага водой. Толщина инертных пород должна составлять не менее 1,5 м.

Признаками потушенного эндогенного пожара считаются:

1. Снижение содержания СО до санитарных норм.

2. Снижение температуры угля и пород до +30С.

За потушенным объектом ведется непрерывный контроль.

Для тушения пожаров на месторождениях Восточной Сибири и Забайкальского края рекомендуется применять новый огнетушащий состав СБК-2М, в количествах рекомендуемых в главе 4.

Проведены полигонные испытания, определена концентрация ПАВ для антипирогенного состава на основе ортофосфорной кислоты, разработанного для разреза Бородинский: H3PO4 (5%) + ПАВ (0,5%) + H2O. Даны рекомендации по применению его в условиях разреза. Применение разработанного антипирогенного состава на разрезе Бородинский в течение года привело к увеличению инкубационного периода самовозгорания обработанных данным составом вскрытых запасов угля в 2,3 раза. Получен экономический эффект в размере 11,2 млн рублей.

Рекомендовано использование данного состава на других буроугольных разрезах.

Вычислена необходимая концентрации огнетушащего аэрозоля СБК-2М для ликвидации процесса горения в лабораторных условиях для углей категории 3Б – (10 – 13)*10-3 кг/м3; для углей категории 2Б – (11 – 15)*10-3 кг/м3.

Определена необходимая мощность засыпки инертными породами, для изоляции породоугольных отвалов разреза Харанорский – 1,5 м и более, что снижает возможность возникновения пожаров.

Разработаны рекомендации по профилактике и тушению самовозгораний на пожароопасных буроугольных месторождениях Сибири. Результаты работы внедрены на ведущих предприятиях Сибири.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой решена актуальная задача по повышению экологической безопасности буроугольных разрезов Сибири за счет профилактики возникновения и развития пожароопасных природных и техногенных процессов.

Выявлены геологические особенности месторождений Сибири, влияющие на условия самовозгорания угля.

Разработана типизация зон возникновения эндогенных пожаров в условиях исследуемых месторождений и определено экологическое влияние на окружающую среду.

Определен инкубационный период самовозгорания в натуральных и лабораторных условиях для каждого разрабатываемого пласта угля на исследуемых разрезах. При моделировании критических условий самовозгорания в лабораторных условиях, с применением продувки через пробу угля кислорода воздуха, инкубационный период самовозгорания составляет от 0,67 до 1,29 суток для углей категории 2Б, и от 1,52 до 2,13 суток для углей категории 3Б. Определена зависимость пожароопасности от степени метаморфизма.

Проведены полигонные испытания, определена концентрация ПАВ для антипирогенного состава на основе ортофосфорной кислоты, разработанного для разреза Бородинский: H3PO4 (5%) + ПАВ (0,5%) + H2O. Даны рекомендации по применению его в условиях разреза. Применение разработанного антипирогенного состава на разрезе Бородинский в течение года привело к увеличению инкубационного периода самовозгорания обработанных данным составом вскрытых запасов угля в 2,3 раза. Получен экономический эффект в размере 11,2 млн рублей. Рекомендовано использование данного состава на других буроугольных разрезах.

Вычислена необходимая концентрации огнетушащего аэрозоля СБКМ для ликвидации процесса горения в лабораторных условиях для углей категории 3Б – (10 – 13)*10-3 кг/м3; для углей категории 2Б – (11 – 15)*10-3 кг/м3.

Определена необходимая мощность засыпки инертными породами, для изоляции породоугольных отвалов разреза Харанорский – 1,5 м и более, что снижает возможность возникновения пожаров.

Разработаны рекомендации по профилактике и тушению самовозгораний на пожароопасных буроугольных месторождениях Сибири. Результаты работы внедрены на ведущих предприятиях Сибири.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Абдурагимов И.М., Андросов А.С, Исаева Л.А. Процессы горения. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1984. – 267 с.

Абдурагимов И.Н., Говорин В.Ю., Макаров В.Е. Физико-химические основы развития и тушения пожаров.–М.: Редакционный изд. отдел, 1980. – 250 с.

Агафонов В.В., Амельчугов С.П., Киселев В.Я. Новый способ локализации очагов самовозгорания бурых углей // Научно-техническое обеспечение противопожарных и аварийно-спасательных работ: материалы XII Всероссийской науч.-практ. конф. – М., 1994. – С. 234.

Агроскин А.А. Бурые угли как технологическое сырье. – М.: Недра 1976. – 245 с.

Агроскин А.А. Физика угля. – М.: Недра, 1965. – 352 с.

Алексеев М.В. Предупреждение пожаров от технологических причин.

– М.: Изд-во МКХ РСФСР, 1963.

Алехин В.И. Свойства бурого угля.– Новосибирск: Наука, 1973.–214 с.

Амелин И.Э., Горшков В.И., Киселев В.Я. Моделирование диффузионного и фильтрационного тепломассообмена при самовозгорании веществ и материалов // Пожаровзрывобезопасность. – 1992. – № 3. – С. 10–13.

Амельчугов С.П. Научно-техническое обеспечение пожарной безопасности объектов теплоэнергетики // Проблема исследования Канско-Ачинских углей на элетростанциях: Материалы Всероссийской науч.-практ. конф. г. Красноярск, 2000. – С. 124–129.

10. Амельчугов С.П. Особенности теплофизических процессов при добыче, хранении, транспортировке и использовании бурого угля: дис. д-ра техн.

наук. – Красноярск, 2002. – 364 с.

11. Амельчугов С.П. Пожаровзыроопасность бурых углей // Проблема исследования канско-ачинских углей на элетростанциях: материалы Всероссийской науч.-практ. конф. г. Красноярск, 2000 – С. 91–93.

12. Амельчугов С.П. Рекомендации по обеспечению пожарной безопасности при хранении бурого угля Канско-Ачинского месторождения. – Красноярск:

УГПС УВД администрации Красноярского края, 1996. – 24 с.

13. Анистратов Ю.И., Анистратов К.Ю. Технология открытых горных работ. – М.: ООО «НТЦ «Горное дело», 2008. – 472 с.

14. Артамонов В.Н. Изменения энергии активации процесса окисления углей под воздействием ПАВ // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2000. – № 12. – С. 20–24.

15. Артамонов В.Н. Прогноз опасности самовозгорания угля в зонах геологических нарушений // «Неделя горняка – 2003».– 2003.– Семинар № 4-5. С 3–5.

16. Астахов А.С., Диколенко Е.Я., Харченко В.А. Экологическая безопасность и эффективность природопользования. – М.: МГГУ, 2009. – 328 с.

17. Бабкин Р.Л. Хранение угля и торфа на электростанциях. – М.: Энергоиздат, 1982. – 166 с.

18. Бараносвкий В.И. Влияние горных факторов на выбор способа разработки угольных пластов на глубоких горизонтах. – М.: Госгортехизат, 1963.–176с.

19. Баратов А.Н. Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов и средств их тушения. – М.: 1989. – 217 с.

20. Баратов А.Н., Иванов Е.Н., Корольченко А.Я. Пожарная опасность.

Взыроопасность: справочник. – М.: Химия, 1987. – 272 с.

21. Брушлинский Н.Н. Системный анализ и проблемы пожарной безопасности народного хозяйства. – М.: Стройиздат, 1988. – 413 с.

22. Агафонов В.В., Амельчугов С.П., Киселев В.Я. Новый способ локализации очагов самовозгорания бурых углей // Научно-техническое обеспечение противопожарных и аварийно-спасательных работ: материалы XII Всероссийской науч.-практ. конф. – Москва, 1994. – С. 234.

23. Варгтафтинг Н.Б., Филиппов Л.П. и др. Справочник по теплопроизводности жидкостей и газов. – М.: Энергоатомиздат,1990. – 352 с.

24. Васильев П.В. Контроль и профилактика самовозгорания многолетнемерзлых углей // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2001. – № 8. – С. 134–136.

25. Васильев П.Н. Предупреждение самовозгорания угля в штабелях в условиях многолетней мерзлоты // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2003. – Т. 3. – С. 8.

26. Веселовский B.C. Научные основы борьбы с самовозгоранием углей.

– М. : Наука, 1964. – 154 с.

27. Веселовский B.C. Прогноз и профилактика эндогенных пожаров. – М.: Наука, 1975. – 160 с.

28. Веселовский В.С. Испытания горючих ископаемых. – М.: Наука, 1951. – 198 с.

29. Веселовский В.С. Исследование процессов приводящих к самовозгоранию углей и руд в шахтах и на складах. – 1963.

30. Веселовский В.С. Методическое руководство по прогнозу и профилактике самовозгорания угля. – М.: Недра, 1971. – 198 с.

31. Веселовский В.С. Физические основы самовозгорания угля и руд. – М., 1978. – 147 с.

32. Веселовский В.С. Химическая природа горючих ископаемых. – М.:

Наука, 1955. – 257 с.

33. Виленский Т.В., Хзмалян Д.М. Динамика горения пылевидного топлива. – М.: Энергия, 1977. – 248 с.

34. Влияние отработки соляной кислоты на окисление кислородом угля Ирша-Бородинского месторождения // Химия твердого топлива. – 1976. – № 4. – С. 51–55.

35. Глузберг Е.И. Теоретические основы прогноза и профилактики шахтных эндогенных пожаров. – М.: Недра, 1986. – 161 с.

36. Голынская Ф.А. Влияние нарушенности угольного пласта на самовозгорание углей // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2010. – № 10. – С. 135–141.

37. Голынская Ф.А. Геологические факторы, определяющие самовозгораемость углей // Разведка и охрана недр. – 2001. – № 6. – С. 20–23.

38. Голынская Ф.А. Концептуальные положения о геологических факторов самовозгорания углей // Горный информационно-аналитический бюллетень – 2009. – № 1. – С. 35–39.

39. Голынская Ф.А., Киселев М.Г. Разработка экспертной системы предрасположенности углей к самовозгоранию, и ее основные характеристики // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2009. – № 3. – С. 46–47.

40. ГОСТ 10742 – 71. Угли бурые, каменные, антрацит, горючие сланцы и угольные брикеты. Методы отбора и подготовки проб для лабораторных испытаний.

41. ГОСТ 12.1.004 – 91. Пожарная безопасность. Общие требования.

42. ГОСТ 12.1.044 – 89. Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения 43. ГОСТ 17070 – 87. Угли. Термины и определения.

44. ГОСТ 24764 – 81. Брикеты буроугольные. Транспортирование и хранение.

45. ГОСТ 25543 – 88. Угли бурые, каменные и антрациты. Классификация по генетическим и технологическим параметрам.

46. ГОСТ Р 51591 – 2000. Угли бурые, каменные и антрацит. Общие технические требования.

47. ГОСТ Р 51971 – 2002. Угли Восточной Сибири для энергетических целей.

48. ГОСТ Р 51972 – 2002. Угли Восточной Сибири для энерготехнологических целей.

49. Гришин A.M. О гетерогенном воспламенении реагирующих веществ // Физика горения и взрыва. – 1971. – № 4. – С. 510– 518.

50. Гюльмалиев А.М. Головин Г.С., Гладун Т.Г. Теоретические основы химии угля. – М. : Изд-во МГГУ, 2003. – 556 с.

51. Демидов П.Г., Шандыба В.А., Щеглов П.П. Горение и свойства горючих веществ. – М. : Химия, 1981. – 272 с.

52. Демченко И.И. Ресурсосберегающие экологичные технологии обеспечения качества углепродукции: моногорафия / И.И. Демченко, В.Д. Буткин, А.И. Косолапов. – М. : МАКС Пресс, 2006. – 344 с.

53. Жучков В.В. Оценка склонности углей к самовозгоранию // Подземная разработка тонкой и средней мощности угольных пластов. – Тула, 1991.

– С. 87–91.

54. Зельдович Я.Б. Химическая физика и гидродинамика: избранные труды. – М. : Наука, 1984. – С. 143–281.

55. Игишев В.Г. Борьба с самовозгоранием углей в шахтах. – М.: Недра, 1987. – 176 с.

56. Исаченко В.П., Осипова В.Ф. Теплопередача. – М. : Энергия, 1975. – 486 с.

57. К вопросу о применимости пергидрольного метода для оценки склонности углей к самовозгоранию / М.В. Александров, С.Г. Патрушев, Т.Н. Гусева [и др.] // Науч. тр. МХТИ им. Д.И. Менделеева, 1974. –Вып. 80. – С. 3–7.

58. Каледин Н.В., Альперович В.Я., Пашковский В.С., Кошевский Б.И., Заборская А.Н. О роли диффузии кислорода в самовозгорании углей // Разраб. месторожд. полезн. ископ. – Киев, 1982. – № 62. – С. 108–113.

59. Каледина Н.О. Требования к технологии безопасной обработки пластов, склонных к самовозгоранию // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2000. – № 4. – С. 12–15.

60. Каминский А.Я. Очаги самовозгорания угля в целиках и борьба с ними // Вестник научного центра по безопасности работ уч. Промышленности. – 2000. – № 2. – С. 89–93.

61. Каталог углей СССР, склонных к самовозгоранию. – М. : Недра, 1982. – 410 с.

62. Киселев В.Я. Условия самовозгорания восточных бурых углей // Пожаровзрывобезопасность. – 1992. – № 3. – С. 17, 21,95.

63. Киселев Я.С., Киселев В.Я., Амельчугов С.П. Условия самовозгорания восточных углей // Пожаровзрывобезопасность. – 1992. – № 3. – С. 7–21.

64. Киселев Я.С., Киселев В.Я. Проблемы самовозгорания органических материалов. Физика самовозгорания // Пожаровзрывобезопасность. –1992. –№ 1. – С. 78–86.

65. Князева А.Г. Об одной причине существования быстротвердеющих режимов твердофазных превращений // Химическая физика процессов горения и взрыва: XII Симпозиум по горению и взрыву. – Ч. З. –Черноголовка, 2000.

– С. 89–91.

66. Князева А.Г., Буркина Р.С. Роят сферического зародыша продукта твердофазной реакции в изотермических условиях // Химическая физика процессов горения и взрыва: XII Симпозиум по горению и взрыву. – Ч. З. – Черноголовка, 2000. – С. 91–43.

67. Козловский Е.А., Щадов М.И. Минерально-сырьевые проблемы национальной безопасности России. – М. : МГГУ., 1997. – 210 с.

68. Кольцов К.С, Попов Б.Г. Самовозгорание твердых веществ и материалов и его профилактика. – М. : Химия, 1978. – 160 с.

69. Ксандопуло Г.И. Химия пламени. – М. : Химия, 1980. – 256 с.

70. Куликова Е.Ю. Теоретические основы защиты окружающей среды в горном деле. – М. : МГГУ, 2009. – 612 с.

71. Лебедев С.А. Профилактика очагов самовозгорания на угольных разрезах // Вестник научного центра. – 2008. – № 2. – С.15–18.

72. Линденау Н.И., Маевская В.М., Вахрушева Е.С. Каталог углей СССР, склонных к самовозгоранию. – М.: Недра, 1981. – 416 с.

73. Матвеева И.И. Справочник химика-энергетика: в 3 т. – Т. 3: Энергетическое топливо (характеристика о контроль качества). – М. : Энергия, 1972. – 216 с.

74. Мержанов А.Г. Неизотермические методы химической кинетики // Физика горения и взрыва. – 1973. – № 1. – С. 4–36.

75. Монахов В.Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. – М. : Химия, 1972. – 267 с.

76. Монахов Н.Г. Методы испытаний материалов и конструкций // Итоги науки и техники. Серия: Пожарная охрана. –Т. 6. – М. : ВИНиТИ, 1985.

– С. 105–155.

77. Мурашев В.И. К анализу техногенных аварий с катастрофическими последствиями, произошедших на предприятиях угольной промышленности России. // Вестник научного центра по безопасности работ уч. Промышленности. – 2010. – № 1. – С. 55–60.

78. Нагибин Г.П. Когда возгорается бурый уголь // Уголь. – 1990. – № (сентябрь). – С. 35.

79. Отчет по доразведке Ирша-Бородинского месторождения. – ВостНИИ, 1967. – 358 с.

80. Певзнер М.Е. Горная экология. – М. : МГГУ, 2003. – 402 с.

81. Померанцев В.В. Основы практической теории горения. – Л. : Энергоатомиздат, 1986. – 312 с.

82. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации: приказ МВД от 14 декабря 1994 г. № 536 // Российские вести № 12. 19.01.94. – № 36.

01.03.94.; – № 189. 05.10.95.; – № 36. 26.02.98.; –№ 41. 05.03. 83. Проблемы расширения масштабов использования канско-ачинских углей / М.С. Пронин, В.В. Васильев, Б.В. Цедров [и др.] // В кн.: Повышение эффективности и экологической безопасности сжигания углей на электростанциях Сибири. – Красноярск: 1995. – С. 70–80.

84. Романов С.М. Стратегия развития добычи, переработки и использования бурых углей в России // Горный информационно-аналитический бюллетень.

– 2008. – № 11. – С. 160–166.

85. Руководство по использованию комплекса техногенных мероприятий для профилактики и тушения пожаров на разрезах. – Челябинск., 1994. – 83 с.

86. Русьянова Н.Д. Углехимия. – М. : Наука, 2003. – 316 с.

87. Рябин В.А., Остроумов М.А., Свит Т.Ф. Термодинамические свойства веществ: справочник. – Л. : Химия, 1977. – 392 с.

88. Саранчук В.И. Борьба с горением породных отвалов. – Киев: Наукова думка, 1978. – С. 163.

89. Саранчук В.И. Окисление и самовозгорание угля. – Киев: Наукова думка, 1982. – 166 с.

90. Саранчук В.И. Исследование окисления и самовозгорания угля и отвальной массы угольных предприятий: дис.... д-ра техн. наук. – Донецк, 1979. – 330 с.

91. Святец И.Е., Агроскин А.А. Бурые угли как технологическое сырье. – М. : Недра, 1976. – 215 с.

92. Семенов Н.Н. О некоторых проблемах химической кинетики реакционной способности. – М. : АН СССР, 1959. – 418 с.

93. Семенов Н.Н. Теория горения и взрыва.– М.: Наука, 1981.– С. 33–149.

94. Сергеев И.В. Оценка технологических схем разработки пласта по самовозгоранию угля и рекомендации по его предупреждению // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2001. – № 5. – С. 21–26.

95. Смирнова Т.С., Кирсанов В.И., Маркина Т.И., Зырянов В.М. Термическое облагораживание бурых углей Канско-Ачинского бассейна. – В кн.: Синтетические топлива из углей // Тр. ИГИ. – М. : ИОТТ. – 1984. С. 110–121.

96. Соколовский А.В. Оценка возможности развития производственной системы угольного разреза // Горный информационно-аналитический бюллетень.

– 2006. – С. 52–59.

97. Таубкин С.И.. Баратов А.Н., Никитина Н.С. Справочник пожарной опасности твердых веществ и материалов. – М. : Изд-во МКХ СРСФСР, 1961. – 206 с.

98. Твердов А.А. Профилактика и ликвидация горения породных отвалов // Уголь. – 2010. – № 2. – С. 3–6.

99. Тименский М.Н., Зуйков Г.М. Контрольно-измерительные приборы для противопожарной и противовзрывной защиты: справочник. – М. : Стройиздат, 1982. – 256 с.

100. Томаков П.И., Коваленко В.С., Михайлов А.М., Калашников А.Т.

Экология и охрана природы при открытых горных работах. – М. : МГГУ, 1994. – 416 с.

101. Томаков П.И., Манкевич В.В. Открытая разработка угольных и открытых месторождений. – М. : МГГУ, 1995. – 611 с.

102. Устав ВГСЧ по организации и ведению спасательных работ. – М. :

Недра, 1986. – 254 с.

103. Федорова С.Е. Теоретическое обоснование методов профилактики самовозгорания угля // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2009. – Т 12, № 12. – С. 334–337.

104. Федорова С.Е. Технологии складирования угля для предотвращения самовозгорания // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2005. – Т12, №12 – С. 183–189.

105. Федорович А.П. Об эффективности применения антипирогенов // Вестник научного центра по безопасности работ в уч. Промышленности. – 2010, №1 – С. 81–88.

106. Федотов А.И., Ливчиков А.П., Ульянов Л.Н. Пожарно-техническая экспертиза. – М. : Стройиздат, 1986. – 271 с.

107. Хзмалян Д.М., Каган Я.А. Теория горения и топочные устройства. – М. : Энергия, 1976. – 487 с.

108. Хитрин Л.П. Физика горения и взрыва. – М. : МГУ, 1957. – 442 с.

109. Хрисанфова А.И. и др. Мероприятия по сокращению потерь топлива.

– М. : Недра, 1968. – 325 с.

110. Хрисанфова А.И. Оценка склонности к самовозгоранию углей КанскоАчинского бассейна, полуокисла из них и возможные пути его предотвращения // Материалы научной конференции (Красноярск, 1968). –Новосибирск: Наука, 1968. – С. 97–102.

111. Хрисанфова А.И., Казаков Е.И., Крохин В.Н. Исследование и разработка условий предотвращения самовозгорания углей и полуокисдов КанскоАчинского бассейна // Тр. института горючих ископаемых МУП СССР, 1970. – № 4. – С. 3–13.

112. Чеховских А.М. К вопросу выбора безопасных параметров высокопроизводительной обработки углей, склонных к самовозгоранию // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2006. – Т13, № 1. – С. 362–370.

113. Шестакова И.И. Геология буроугольных месторождений Восточной Сибири и Забайкалья / И.И. Шестакова // Известия Сибирского отделения, Секции наук о Земле Российской Академии Естественных Наук. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. 2011. Т 39. № 2. С. 110 –116.

114. Шестакова И.И. О создании сибирского регионального научноисследовательского комплекса по изучению техногенного воздействия предприятий ТЭК на окружающую природную среду (на базе угольного разреза «Бородинский» и тепловой станции «Красноярск ГРЭС-2» / И.М. Щадов, И.В. Зеньков, И.И. Шестакова // Уголь. 2011. № 9. С.71 – 75.

115. Шестакова И.И. Условия возникновения эндогенных пожаров на разрезе «Харанорский» / И.И. Шестакова // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2011. № 12(59). С. 85 – 88.

116. Шестакова И.И. Технология добычных работ на пожароопасных буроугольных месторождениях Восточной Сибири и Забайкалья / И.И. Шестакова, И.М. Щадов // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2012. № 8 (67). С. 69 – 73.

117. Шестакова И.И. Оценка экологической опасности самовозгорания бурых углей / И.И. Шестакова // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2012. № 4(63). С. 77 – 80.

118. Шестакова И.И. Физико-химические свойства бурых углей Восточной Сибири и Забайкальского края/ И.И. Шестакова, И.М. Щадов // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2012. № 7(66). С. 81 – 85.