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 | ∑С3-С6 | ||
| 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 С3-С6 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 С3-С6 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 С3-С6 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 С3-С6 (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
- Забурдяев Г.С. О предупреждении взрывов метано-и пылевоздушных смесей в угольных шахтах. – Уголь, 2003, № 10. – С. 36-41.
- 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.
- 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.
- Мамаев В.И., Ибраев Ж.А., Лигай В.А. и др. Предупреждение взрывов пылеметановоздушных смесей.- М.: Недра, 1990. — 159 с.
- Нецепляев М.И., Любимов А.И., Петрухин П.М. и др. Борьба со взрывами угольной пыли в шахтах. – М.: Неддра, 1992. — 298 с.
- Пучков Л.А., Каледина Н.О., Кобылкин С.С. Системные решения обеспечения метанобезопасности угольных шахт // Горный журнал, 2014, № 5. — С. 12-16.[schema type=»book» name=»ОСТАТОЧНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ И ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТЬ В УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ» description=»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.» author=»Лебедев Владимир Сергеевич, Скопинцева Ольга Васильевна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-01-20″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_28.11.15_11(20)» ebook=»yes» ]