Состав остаточных газов ископаемых углей и оценка их роли в создании пожаровзрывоопасных ситуаций в угольных шахтах

Приведены результаты исследования газов, выделяющихся из ископаемых углей различных марок при их нагревании до 200 °C. Определено содержание как углеводородных (метан и его гомологи), так и неуглеводородных (N₂, CO₂, H₂) компонентов в остаточном газе. Выполнена прогнозная оценка роли остаточных газов углей в создании пожароопасных ситуаций в угольных шахтах с учетом присутствия в них негорючих балластных компонентов. Установлено, что газы, выделяющиеся при нагревании из бурых углей и антрацитов, содержание в которых балластных негорючих газов превышает 85%, не представляют серьезной пожаровзрывоопасности. Наличие балластных газов в остаточных газах угля средней стадии метаморфизма хотя и увеличивает концентрационные пределы взрываемости в несколько раз, но не обеспечивает полной пожаровзрывобезопасности. Содержание тяжелых углеводородов С₃–С₆ в углях марок Д, Ж и ОС достаточно высокое, что позволяет предположить, что температура воспламенения остаточных газов из этих марок будет определяться в первую очередь парциальным давлением тяжелых углеводородов в воздушно-газовой смеси и малыми значениями нижних концентрационных пределов взрываемости этих компонентов, несмотря на наличие балластной составляющей. Выделяемые при нагревании углей остаточные газы могут быть пусковым механизмом дальнейшего развития пожаровзрывных процессов при повышенных концентрациях метана и угольной пыли в атмосфере шахты.

Лебедев В. С., Скопинцева О. В., Иванов Д. В., Иванов П. Д. Состав остаточных газов ископаемых углей и оценка их роли в создании пожаровзрывоопасных ситуаций в угольных шахтах // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2020. – № 2. – С. 152– 160. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-2-0-152-160.

Лебедев Владимир Сергеевич¹ — д-р геол.-мин. наук, профессор, e-mail: vslebed@yandex.ru,
Скопинцева Ольга Васильевна¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: skopintseva54@mail.ru,
Иванов Дмитрий Владимирович — канд. геол.-мин. наук, инженер, Научно-производственное предприятие «Строительство», e-mail: ivanovdv2007@yandex.ru,
Иванов Павел Дмитриевич — старший преподаватель, e-mail: ivanovpd@yandex.ru, МГТУ им. Н.Э. Баумана,
¹ Российский государственный геологоразведочный университет им. Серго Орджоникидзе (МГРИ-РГГРУ).

Скопинцева О.В., e-mail: skopintseva54@mail.ru.

1. Лебедев В. С., Стукалова И. Е. Содержание и состав глубокосорбированных углеводородов в гумусовых углях Донецкого угольного бассейна // Известия вузов. Геология и разведка. — 2013. — № 2. — С. 79—82.
2. Лебедев В. С., Скопинцева О. В., Савельев Д. И. Исследование остаточной газоносности угля при тепловом воздействии // Горный журнал. — 2014. — № 5. — С. 20—21.
3. Лебедев В. С., Стукалова И. Е. Особенности состава углеводородов остаточных газов бурых углей // Известия вузов. Геология и разведка. — 2014. — № 4. — С. 49—53.
4. 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 // Известия вузов. Геология и разведка. — 2010. — № 2. — С. 86—88.
5. Wei Jianping, Wang Honglei, Wang Dengke, Yao Banghua An improved model of gas flow in coal based on the effect of penetration and diffusion // Journal of China University of Mining and Technology. 2016. Iss. 5. Pp. 873—878.
6. Yao Banghua, Ma Qingqing, Wei Jianping, Ma Jianhong, Cai Donglin Effect of protective coal seam mining and gas extraction on gas transport in a coal seam // International Journal of Mining Science and Technology. 2016. Vol. 26. Iss. 4. Pp. 637—643.
7. Xuelong Li, Enyuan Wang, Zhonghui Li, Zhentang Liu, Dazhao Song, Liming Qiu Rock burst monitoring by integrated microseismic and electromagnetic radiation methods // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2016. Vol. 49. Iss. 11. Pp. 4393—4406.
8. Dorostkar O., Guyer R. A., Johnson P. A., Marone Ch., Carmeliet J. On the role of fluids in stick-slip dynamics of saturated granular fault gouge using a coupled computational fluid dynamics-discrete element approach // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2017. Vol. 122. Iss. 5. Pp. 3689—3700.
9. Баловцев С. В. Оценка схем вентиляции с учетом горно-геологических и горнотехнологических условий отработки угольных пластов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 6. — С. 173—183. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-06-0-173-183.
10. Баловцев С. В. К методике прогноза взрывобезопасности выемочных участков угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — № 11. — С. 218— 226. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-11-0-218-226.
11. Баловцев С. В. Оценка аэрологического риска аварий на выемочных участках угольных шахт, опасных по взрывам газа и пыли // Горный журнал. — 2015. — № 5. — С. 91—93. DOI: 10.17580/gzh.2015.05.19.
12. Веселовский В. С. Химическая природа горючих ископаемых. — М.: Изд-во АН СССР, 1955. — 423 с.
13. Гаврилов Е. Я., Теплинский Г. А., Осипова М. Г. Изотопный состав углерода метана и его гомологов во фракциях дегазации угля / XX всесоюзный симпозиум по геохимии стабильных изотопов. — М., 1989. — С. 296—298.
14. Потокина Р. Р., Журавлева Н. В., Исмагилов З. Р., Трясунов Б. Г., Малышева В. Ю. Изучение системы уголь—газ углей Печорского угольного бассейна // Химия в интересах устойчивого развития. — 2015. — № 23. — С. 125—129.
15. ГОСТ 12.1.011-78. Система стандартов безопасности труда. Смеси взрывоопасные. — 530 с.
16. Топоров А. А., Власов Г. А., Третьяков П. В. Основы экологической и безопасной техники. — Донецк: ДНТУ, 2005. — 36 с.
17. Справочник химика 21. Химия и химическая технология. www.chem21.info/info/87953/
18. Юрченко В. М. О возможности пожара на ленточном конвейере из-за воспламенения штыба угля // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2016. — № 3. — С. 47—51.