28 Ноя

ОСТАТОЧНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ И ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТЬ В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Проблема пожаровзрывоопсности в угольных шахтах является общемировой и требует еще своего решения. В многочисленных публикациях [1, с.40], [2, с.87],  [6, с.12] отмечается, что пожаровзрывоопасность (ПВО) в угольных шахтах в основном связана со взрывами метановоздушных и пылеметановоздушных смесей, и лишь косвенно отмечается, что присутствие тяжелых углеводородов (ТУ) повышает пожаровзрывоопасность (ПВО) в угольных шахтах. Ранее нами было установлено [2, с.88],  [3, с.247], что  в ископаемых углях присутствуют ОУВ, выделяемые из угля при термическом воздействии. Также было установлено существенное обогащение ОУВ углей ТУ и высказано предположение, что выделение ОУВ в процессе добычи угля может быть пусковым фактором для развития ПВО в угольных шахтах [2, с.88],  [3, с.250]. Угольная пыль образуется в результате дробления и размельчения углей в процессе добычи и других, протекающих в шахтном пространстве процессах. В связи с отмеченным, было проведено исследование ОУВ угольной пыли и углей, за счет которых формируется угольная пыль.

Для выделения и определения состава ОУВ угольной пыли и углей был использован метод термической дегазации – нагревание при температуре 150-250 0С в атмосфере аргона и определение состава выделившихся УВ [2, с.87]. Результаты измерений представлены в см3/кг пыли или угля, а состав УВ (от С1 до С6) — в относительных процентах в сумме УВ.

Объектами исследований являлась осевшая пыль пласта Е-5 и уголь пластов Е-5, Е-6 и К-5 шахты «Осинниковская» Кузбасса. Результаты представлены в табл. и на рис. 1, 2 и 3.

Установлено присутствие ОУВ в исходной угольной пыли. Суммарное количество ОУВ, выделивщихся при температуре 150-250 0С, варьировало от 28 до 41 см3/кг. Установлена четкая зависимость «выхода» суммы УВ от  температуры: с увеличением температуры увеличивается количество выделяемых УВ, причем зависимость выхода УВ от температуры из исходной пыли и ее фракций (по размеру частиц) близкая (табл.).

Таблица

Состав остаточных углеводородов угольной пыли и углей шахты «Осинниковская»

Проба Фракция, мм Содержание, отн.%
СН4 ∑С36
Пыль 0,25-0,5 19,4 75,1
То же 0,1-0,25 14,8 80,2
То же 0,07-0,1 11,4 85,6
То же ˂0,07 13,1 82,8
Уголь Е-5 0,25-0,5 3,1 89,4
То же ˂0,07 7,1 91,7
Уголь Е-6 0,25-0,5 6,3 89,7
То же ˂0,07 5,9 91,9
Уголь К-5 0,25-0,5 5,7 88,0
То же ˂0,07 5,8 87,2

На рис. 1 представлен состав ОУВ, выделяющихся из исходной пыли при температуре от 150-250 0С – во всем исследованном температурном интервале состав ОУВ практически одинаков, причем во всех случаях установлено существенное обогащение ТУ. На рис. 2 представлен состав ОУВ отдельных фракций угольной пыли, выделяющихся при температуре 200 0С. ОУВ всех исследованных фракций пыли обогащены ТУ – доля суммы  С36 варьирует от  82,6 до 88 отн. %.

На рис. 2 представлен состав ОУВ фракции 0,07-0,1 мм угольной пыли, выделяющихся при температурах 150, 200 и 250 0С. Четко видна близость состава ОУВ при различном температурном воздействии, доля суммы С36 составляет от 77,8 до 82,2 (среднее значение 80,7) относительных процентов.

В составе угольной пыли превалируют «тонкие» (от 100 микрон и ниже) фракции. Важно было сопоставить «тонкие» фракции пыли с «тонкими» фракциями угля Е-5, из которого и образуется угольная пыль.

Рисунок 2. Состав ОУВ фракций угольной

пыли (Т-200 0С)

1- (0,25-0,5) мм; 2- (0,07-0,1) мм;

3 — менее 0,07 мм

Рисунок 3. Сопоставление состава ОУВ

угольной пыли и угля Е-5 фракции менее 0,07 мм (Т-200 0С)

1- угольная пыль: 2- уголь 

На рис. 3 представлено сопоставление состава ОУВ угольной пыли и угля   Е-5 ( фракции пыли и угля менее 0,07 мм, температура 200 0С). В целом, состав ОУВ пыли и угля практически одинаков.

В таблице приводится состав ОУВ угольной пыли и угля угольных пластов шахты «Осинниковская». Следует отметить, что в ОУВ угольной пыли и углях практически одинаковая доля  ТУ – доля суммы С36 в ОУВ пыли и угля варьирует  в пределах от 75 до 92 отн. %.

Резюмируя результаты исследования ОУВ угольной пыли, следует отметить следующее.

Главное – это то, что остаточные углеводороды пыли обогащены тяжелыми углеводородами С36 (от 75 до 85,6  отн. %), и угольная пыль унаследует остаточные углеводороды углей, из которых она формируется. Высокая доля тяжелых углеводородов в остаточных углеводородах угольной пыли повышает пожаровзрывоопасность в угольных шахтах. При оценке пожаровзрывоопасности в угольных шахтах необходимо учитывать присутствие в угольной  пыли и углях остаточных углеводородов, существенно обогащенных тяжелыми углеводородами.

Список литературы

  1. Забурдяев Г.С. О предупреждении взрывов метано-и пылевоздушных смесей в угольных шахтах. – Уголь, 2003, № 10. – С. 36-41.
  2. Лебедев В.С., Иванов Д.В., Скопинцева О.В. , Савельев Д.И. Оценка роли глубокосорбированных углеводородов угольных пластов в возникновении пожароопасных ситуаций в угольных шахтах // Изв. Вузов. Геология и разведка, 2010, №2. – С. 86-88.
  3. Лебедев В.С., Скопинцева О.В., Савельев Д.И. Глубокосорбированные углеводороды в каменных углях Кузнецкого бассейна // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2013, №5. С. 244-250.
  4. Мамаев В.И., Ибраев Ж.А., Лигай В.А. и др. Предупреждение взрывов пылеметановоздушных смесей.- М.: Недра, 1990. — 159 с.
  5. Нецепляев М.И., Любимов А.И., Петрухин П.М. и др. Борьба со взрывами угольной пыли в шахтах. – М.: Неддра, 1992. — 298 с.
  6. Пучков Л.А., Каледина Н.О., Кобылкин С.С. Системные решения обеспечения метанобезопасности угольных шахт // Горный журнал, 2014, № 5. — С. 12-16.
    ОСТАТОЧНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ И ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТЬ В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ
    Исследовано содержание и состав остаточных углеводородов (ОУВ) угольной пыли, выделяющихся при термическом воздействии на пыль. Установлено обогащение ОУВ угольной пыли тяжелыми углеводородами (ТУ), доля которых в сумме ОУВ достигает 88 относительных процентов. ОУВ угольной пыли шахты «Осинниковская» (Кузбасс) по содержанию и составу близки к ОУВ углей угольных пластов этой же шахты. Высокая доля ТУ в ОУВ угольной пыли повышает пожароопасность в угольных шахтах.
    Written by: Лебедев Владимир Сергеевич, Скопинцева Ольга Васильевна
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 01/20/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_28.11.15_11(20)
    Available in: Ebook