Актуальные методы определения очагов самовозгорания на угольных шахтах

В настоящее время в угольной промышленности эндогенные пожары составляют более 40% аварий и инцидентов, что подчеркивает важность изучения причин их возникновения. Рассмотрены ключевые аспекты, способствующие самовозгоранию угля на шахтах, которые чаще всего приводят к эндогенным пожарам. К ним относятся химические реакции, происходящие в угольных пластах, термические процессы, включая физико-химические свойства угля, склонность угля к самовозгоранию, параметры окружающей среды. Показана важность методов контроля очагов самовозгорания, так как в следующих стадиях развития пожара ликвидация последствий аварии требует колоссальных человеческих и экономических ресурсов и представляет серьезную угрозу для безопасности персонала. Проанализированы методы определения и контроля эндогенных пожаров на угольных шахтах, включая применяемое оборудование, ход проведения рассмотренных методов, выявлены преимущества и недостатки. Описаны наиболее распространенные методы: акустическая диагностика, газоаналитический метод (измерение плотности потока радона), тепловизионный и термографический контроль, методы пассивного контроля. Универсальным в настоящее время является метод, основанный на радоновой съемке. Планируется в дальнейших исследованиях совершенствование выбранного газоаналитического метода, где индикаторным газом выступает радон.

Коршунов Г. И., Мироненкова Н. А., Полещук А. А. Актуальные методы определения очагов самовозгорания на угольных шахтах // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 5. – С. 169–180. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_ 5_0_169.

Коршунов Геннадий Иванович¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: korshunov_gi@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0003-2074-9695,
Мироненкова Наталья Александровна¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: Mironenkova_NA@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0003-3543-1575,
Полещук Анастасия Андреевна¹ — аспирант, e-mail: poleshuck.nas@yandex.ru, ORCID ID: 0009-0007-6842-9216,
¹ Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II.

Полещук А.А., e-mail: poleshuck.nas@yandex.ru.

1. Мешков Г. Б., Петренко И. Е., Губанов Д. А. Итоги работы угольной промышленности России за 2023 год // Уголь. — 2024. — № 3. — С. 18—29. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-3-18-29.

2. Baeza A., García-Paniagua J., Guillén J., Montalban B. Influence of architectural style on indoor radon concentration in a radon prone area. A case study // Science of The Total Environment. 2018, vol. 610—611, pp. 258—266. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.08.056.

3. Калайгорода В. В., Простов С. М., Шабанов Е. А. Инструментальный мониторинг при локации очагов эндогенных пожаров в борту угольного разреза // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2023. — № 2. — С. 124—135. DOI: 10.21440/0536-1028-2023-2-124-135.

4. Федоткин И. О., Федоткин Д. В. Проблемы пожаров в угольных шахтах и обзор современных подходов к их моделированию // Уголь. — 2024. — № 2. — С. 69—73. DOI: 10.18796/004157902024-2-69-73.

5. Зубов В. П., Голубев Д. Д. Перспективы использования современных технологических решений при отработке пологих пластов угля с учетом опасности формирования очагов его самовозгорания // Записки Горного института. — 2021. — Т. 250. — С. 534—541. DOI: 10.31897/ PMI.2021.4.6.

6. Казанин О. И., Ярошенко В. В. Снижение потерь угля при отработке сближенных пластов донной части Воркутского месторождения // Записки Горного института. — 2020. — Т. 244. — С. 395—401. DOI: 10.31897/PMI.2020.4.1.

7. Злобина А. Н., Рихванов Л. П., Барановская Н. В., Фархутдинов И. М., Ванг Н. Радиоэкологическая опасность для населения в районах распространения высокорадиоактивных гранитов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2019. — № 3 (330). — C. 111—125. DOI: 10.18799/24131830/2019/3/172.

8. Тимофеева С. С., Смирнов Г. И. Риски самовозгорания угля и технологии их индикации // XXI век. Техносферная безопасность. — 2022. — Т. 7. — № 3. — С. 264—274. DOI: 10.21285/25001582-2022-3-264-274.

9. Kong B., Li Z., Yang Y., Liu Zh., Yan D. A review on the mechanism, risk evaluation, and prevention of coal spontaneous combustion in China // Environmental Science and Pollution Research. 2017, vol. 24, no. 1, pp. 1—18. DOI: 10.1007/s11356-017-0209-6.

10. Deng J., Zhao J. U., Zhang Y. N., Wang C. P., Huang A. C. Thermal behavior and micro characterization analysis of second-oxidized coal // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2017, vol. 127, no. 1, pp. 439—448. DOI: 10.1007/s10973-016-5493-8.

11. Tao Xu, Qimiao Xie, Yutao Kang Heat effect of the oxygen-containing functional groups in coal during spontaneous combustion processes // Advanced Powder Technology. 2017, vol. 28, no. 8, pp. 1841—1848. DOI: 10.1016/j.apt.2017.01.015.

12. Myers T., Florio B. Spontaneous combustion of coal // Journal of the Franklin Institute. 2018, pp. 12—20. DOI: 10.1016/j.ijmst.2020.03.001.

13. Rudakov M. L., Rabota E. N., Kolvakh K. A. Assessment of the individual risk of fatal injury to coal mine workers during collapses // Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho University. 2020, no. 4, pp. 88—93. DOI: 10.33271/nvngu/2020-4/088.

14. Родионов В. А., Турсенев С. А., Скрипник И. Л., Ксенофонтов Ю. Г. Результаты исследования кинетических параметров самовозгорания каменноугольной пыли // Записки Горного института. — 2020. — Т. 246. — С. 617—622. DOI: 10.31897/PMI.2020.6.3.

15. Жихарев С. Я., Родионов В. А., Пихконен Л. В. Исследование технологических свойств и показателей взрывопожароопасности каменноугольной пыли инновационными методами // Горный журнал. — 2018. — № 6. — С. 45—49. DOI: 10.17580/gzh.2018.06.09.

16. Kats V., Adamtsevich L. Method for extracting diagnostic features of the facilities technical condition in the system for monitoring // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2022, vol. 18, no. 2, pp. 156—162. DOI: 10.22337/2587-9618-2022-18-2-156-162.

17. Портола В. А., Тайлаков О. В., Ли Хи Ун, Соболев В. В., Бобровникова А. А. // Обнаружение, локация и оценка состояния очагов подземных пожаров по аномалиям радона на земной поверхности // Уголь. — 2021. — № 5. — С. 47—52. DOI: 10.18796/0041-5790-2021-5-47-52.

18. Портола В. А., Бобровникова А. А., Палеев Д. Ю., Еременко А. А., Шапошник Ю. Н. Исследование скорости сорбции кислорода самовозгорающимися сульфидными рудами // Безопасность труда в промышленности. — 2020. — № 1. — С. 57—62. DOI: 10.24000/0409-29612020-1-57-62.

19. Лешуков Т. В., Легощин К. В., Ларионов А. В. Пространственная изменчивость плотности потока радона на территориях подземной добычи угля // Успехи современного естествознания. — 2020. — № 4. — C. 93—97. DOI: 10.17513/use.37368.

20. Нарский В. А., Портола В. А. Применение тепловизоров для обнаружения и локации очагов самовозгорания, возникших в шахтах // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2021. — № 2. — С. 13—18.

21. Kumar S., Mishra P. K., Kumar M., Pratik, Kumar J. Coactive application of environmental sensors for detection and assessment of spontaneous combustion in underground coal mines / International Conference on Energy, Communication, Data Analytics and Soft Computing. Chennai, Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2018, p. 631—636. DOI: 10.1109/ICECDS.2017.8389513.

22. Гендлер С. Г., Прохорова Е. А., Самаров Л. Ю., Хомяков Д. О. Развитие риск-ориентированного подхода для выбора приоритетных направлений снижения производственного травматизма в АО «СУЭК-КУЗБАСС» // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2021. — № 1. — С. 64—76. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_214.

23. Gawełek E., Drozdzowska B., Fuchs A. Radon as a risk factor of lung cancer // Przeglad Epidemiologiczny. 2017, vol. 1 , no. 71, pp. 90—98.

24. Friedmann H., Baumgartner A., Bernreiter M., Gräser J., Gruber V., Karl F., Kaineder H., Maringer F. J., Linger W., Seidel C., Wurm G. Indoor radon, geogenic radon surrogates and geology — Investigations on their correlation // Journal of Environmental Radioactivity. 2017, vol. 166, pp. 382—389. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2016.04.028.

25. Салимов А. Э., Шибанов Д. А., Иванов С. Л. Риски отказов карьерного экскаватора, связанные с его техническим обслуживанием и ремонтом // Горная промышленность. — 2024. — № 2. — C. 97—102. DOI: 10.30686/1609-9192-2024-2-97-102.

26. Фомин А. И., Халявина М. Н. Методы управления охраной труда на горном предприятии / XVII Международная научно-практическая конференция «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс–2018». Сборник материалов. — Кемерово: КузГТУ, 2018. — С. 122.1— 122.8.

27. Ворошилов Я. С. Многоуровневая модель компетентности работников в сфере безопасности труда // Горная промышленность. — 2020. — № 2. — С. 125—129. DOI: 10.30686/16099192-2020-2-125-129.

28. Myers T., Florio B., Fareo A. G., Kgatle M., Mitchell S., Sithole H., Nchabeleng S. P., Mabasa R., Borole L., Born K., Mungwe S. Spontaneous combustion of coal // Journal of the Franklin Institute. 2018, pp. 12—20. DOI: 10.1016/s0016-0032(11)90445-1.

29. Kong B., Li Z., Yang Y., Liu Zh., Yan D. A review on the mechanism, risk evaluation, and prevention of coal spontaneous combustion in China // Environmental Science and Pollution Research. 2017, vol. 24, no. 1, pp. 23453—23470. DOI: 10.1007/s11356-017-0209-6.

30. Singh L. M., Kumar M., Sahoo B. K., Sapra B. K. Study of natural radioactivity, radon exhalation rate and radiation doses in coal and flyash samples from thermal power plants, India // Physics Procedia. 2015, vol. 80, pp. 120—124. DOI: 10.1016/j.phpro.2015.11.070.

31. Сидорова Г. П., Крылов Д. А., Овчаренко Н. В. Радиационная обстановка в районах расположения угольных ТЭС России // Вестник Забайкальского государственного университета. — 2017. — № 5 (23). — C. 36—44. DOI: 10.21209/2227-9245-2017-23-5-36-44.

32. Легощин К. В., Лешуков Т. В. Радоновая опасность в жилых помещениях на территориях развития угледобывающей промышленности // Фундаментальные и прикладные аспекты устойчивого развития ресурсных регионов: Cборник научных статей. — Новокузнецк, 2020. — C. 225—230.

33. Титов А. В., Шандала Н. К., Маренный А. М., Остапчук Т. В., Нефедов Н. А., Исаев Д. В., Семенова М. П., Астафуров В. И., Старинский В. Г., Шлыгин В. В. Радиационная обстановка на объекте бывшего предприятия ЛПО «Алмаз» // Гигиена и санитария. — 2017. — № 9 (96). — C. 822— 826. DOI: 10.18821/0016-9900-2017-96-9-822-826.

34. Chen J., Ford K. L. A study on the correlation between soil radon potential and average indoor radon potential in Canadian cities // Journal of Environmental Radioactivity. 2017, vol. 166, pp. 152—156. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2016.01.018.

35. Leshukov T., Larionov A., Legoshchin K. V., Yakovleva S. N. Radon hazard assessment in region with intense coal mining industry // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020, vol. 543, no. 1, article 012026. DOI: 10.1088/1755-1315/543/1/012026.

36. Tchorz-Trzeciakiewicz D. E., Solecki A. T. Variations of radon concentration in the atmosphere. Gamma dose rate // Atmospheric Environment. 2018, vol. 174, pp. 54—65. 10.1016/j.atmosenv.2017. 11.033.