Введение к работе
Актуальность работы. Основными направлениями экономического и социального развития СССР на період до 2000 года предусмотрено непрерывное увеличение добычи угля за счет концентрации работ и внедрения высокопроизводительной техники при постоянном повышении безопасности труда и культуры производства. Однако с углублением горных работ расширение подземной добычи угля сдерживается ухудшающимися горно-геологическими условиями и ростом числа аварий, происходящих в шахтах.
Наиболее распространенными авариями в шахтах отрасли являются эндогенные пожары, которые наносят большой материальный ущерб предприятиям и являются в ряде случаев источником взрыва метановоздушных смесей. Так, ущерб от одного пожара составляет в среднем 150-200 тыс.рублей, а убытки в целом по Кузбассу достигают 3,6 млн.рублей в год. Серьезные осложнения в технологический процесс добычи угля вносят эндогенные пожары, возникающие при отработке пологих и наклонных пластов. При этом потері добыч.1 на один пожарный участок в 10 раз и более і:ревьшают аналогичный показатель для крутых пластов.
Суть применяемых до выполнения настоящей работы мероприятий по предупреждению самовозгорания угля сводилась, главным образом, к изоляции отработанных выемочных участков и заиливанию их глинистой пульпой. Однако с увеличением глубины в связи с концентрацией горных-работ указанные профилактические мероприятия перестали соответствовать прогрессивной технологии угледобычи и требованиям технической эксплуатации угольных шахт. Поэтому задача разработки эффективных способов и техьологаческих схем борьбы с самовозгоранием угля является весьма актуальной.
В основу диссертации положены результаты исследований, проведенных в 1984-1990 гг. в соответствии с тематическим плацом БостНИИ (№ Г Р 0160067860, 001860057922, 0І88004І590 и др.) при непосредственном участии автора в качестве научного руководителя и ответственного исполнителя.
Цель работы - разработка технологических схем борьбы с самовозгоранием угля в ппхтах на основе применения гелеобразу-ющих актипирогенов.
Идея работы заключается в использовании актипирогенов с заданными свойствами для комплексного воздействия на сененкыз
факторы , обусловливающие торможение процесса окисления и самонагревания угля.
Научные положения, защищаемые в диссертации и разработанные лиано соискателем:
эффект комплексного воздействия гелеобраэующих антипирогенов (гель, пеногель) на торможение процесса окисления и самонагревания угля определяется снижением его химической активности, инер-тиоащей рудничной атмосферы и сокращением утечек воздуха через выработанное пространство;
скорость движения антипирогена с заданным временем гелеоб-разования в обрушенных породах находится в параболической зависимости от угла падения пласта и пустотности выработанного пространства;
целесообразность применения конкретного вида гелеобраэующих антипирогенов (гель, пеногель) определяется стадией развития процесса самовозгорания угля и местоположением очага его в системе горных выработок.
Достоверность научных положений подтверждается удовлетворительной сходимостью расчетных и.экспериментальных данных, достаточным объемом натурных наблюдений на 20 шахтах Кузбасса, производственных объединений "Востсибуголь" и "Сахалинуголь", а также положительными результатами внедрения разработанных технологических схем профилактики, локализации и тушения эндогенных пожаров с применением гелеобраэующих антипирогенов при выемке пологих и наклонных пластов самовозгорающегося угля в сложных горнотехнических условиях шахт.
Научная новизна работы заключается:
в определении роли влияния гелеобраэующих антипирогенов на торможение процесса окисления и самонагревания угля применительно к совершенствованию пожарно-профилактических мероприятий;
в обосновании оптимальных соотношщй компонентов в гелеоб-разующих составах, обеспечивающих получение антипирогенов с заданными свойствами (гель, пеногель);
в разработке:
математической модели процесса теплообмена в скоплении самонагревающегося угля, позволяющей оценить влияние гелеобраэующих антипярогенов на тепловые условия формирования очагов эндогенных пожаров;
зависимостей параметров распространения антипирогенов с
заданным временем гелеобразования (скорость движения, угол растекания) в обрушенных породах от угла падения пласта и пустотное-ти выработанного пространства;
оборудования для приготовления вспененного голеобразупцего антипирогена (а.с. ІЯІ46468);
технологических схем и параметров обработки выработанного пространства и угольных целиков гелеобразующими антипирогенами, позволяющими предупредить и локализовать очаги самовозгорания угля без остановки очистных забоев.
Практическая ценность работы заключается в том, что результаты исследований позволи обосновать параметры обработки выработанного пространства и угольных целиков гелеобразующими антипирогенами (гелем, пеногелем) и на базе их разработать и внедрить технологические схемы профилактики, локализации и тушения эндогенных пожаров, использование которых дает возможность расширить область применения высокопроизводительной техники и прогрессивной технологии на пологих и наклонных пластах угля,склонного к самовозгоранию, в услоеїях шахт восточных районов страны.
Реализация работы в промышленности. Предлагаемые технологические схемы, оборудование, практические рекомендации и требования внедрены на 160 участках 34 шахт Кузбасса, Приморья, Восточной Сибири и о.Сахалина. Применение этих разработок позволило локализовать 25 очагов самонагревания угля и ликвидировать четыре эндогенных пожара. Основные положения диссертационной работы использованы также при составлении ряда бассейновых инструкций по прздупреждению и тушению подземных эндогенных пожаров в,шахтах Кузнецкого; бассейна, производственных объединений "Востсиб-уголь", "Сахалинуголь", которые являются дополнениями к 482 ПБ, отраслевого "Руководства по применению гелеобразующіх составов для предупреждения самовозгорания угля в шахтах".
Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты диссертации докладывались на Есесопзной научно-тэхнической конфе- * ренции "Современные способы борьбы с подземными пожарами и ведение аварийно-спасательных работ на горноруді:ьіх предприятиях" (Свердловск, 1980г.), научно-практическом семинаре по вопросам Совершенствования способов и средств борьбы с эндогенными пожарами (Кшо-СахалинскД988г.), техническом совете производственного объединения "Востсибуголь" (Иркутск,1969г.), научных семинарах лабораторий ВостКЩ: методов.снижения эндогенной пожароспа-сностя шахт; профилактики и изоляции выработанного пространстве-
(Кемерово, I986-I99I гг.).
Публикации. Ка тему диссертации опубликовано 10 статей; имеется одно авторское свидетельство ла изобретение.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложена на 92 страницах машинописного текста, содержит 19 таблиц, 24 рисунка, список литературы из 70 наименований и приложения.
Диссертационная работа выполнена на основании исследований, проведенных под руководством и при непосредственном участии автора, с привлечением на различных этапах научных сотрудников лабораторий профилактики и изоляции выработанных пространств, физико-химических методов исследований, Карагандинского отделения и Приморского филиала .ВостНИИ, работников шахт и производственных объединений по добыче угля востонтах районов страны. Автор признателен им за оказанную помощь в проведении исследований и при внедрении результатов работы.
Автор выражает благодарность, научному руководителю работы докт.техн.наук Л.П.Еелавенцеву и заведующему лабораторией канд. техн.наук Ю.А.Миллеру за ценную помощь при подготовке диссертации.
