Исследование взрывопожароопасности угольной пыли пластов средней стадии метаморфизма

Проведенный анализ состояния пылевзрывобезопасности угольных шахт и обработка статистических данных по авариям, когда обычная вспышка метана в забое наносила огромный ущерб и являлась причиной гибели десятков людей, находящихся на значительном расстоянии от забоя, показали несовершенство существующей концепции обеспечения взрывобезопасности горных работ на высокогазоносных угольных пластах, опасных по взрывам угольной пыли. Установлено, что количество углеводородов, извлеченных из угольной пыли, на 23% больше, чем количество углеводородов, извлеченных из угля. Угольная пыль адсорбирует преимущественно бутан, пентан, гексан. Плотность этих газов составляет от 2 до 3,5 раз больше плотности воздуха, поэтому они оседают на почву выработки. При работе комбайнов, шахтных ленточных конвейеров и другого оборудования на выемочном участке могут возникать температуры воспламенения тяжелых углеводородов. Таким образом, от источника теплового импульса могут сначала вспыхнуть тяжелые углеводороды, которые дадут искру для взрыва метана. При взрыве метана находящаяся в выработке угольная пыль поднимается в воздух, нагревается, и из нее выделяются сорбированные ею тяжелые углеводороды, которые придают значительное усиление мощности взрыва метана и угольной пыли. Полученные данные позволяют разработать мероприятия по повышению взрывопожаробезопасности угольных шахт.

Скопинцева О. В., Баловцев С. В., Рыбичев А. А. Исследование взрывопожароопасности угольной пыли пластов средней стадии метаморфизма // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 5. – С. 80–94. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_5_0_80.

Скопинцева Ольга Васильевна¹ — д-р техн. наук, профессор, профессор, e-mail: skopintseva54@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-7257-8720, 
Баловцев Сергей Владимирович¹ — д-р техн. наук, доцент, профессор, e-mail: balovcev@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0002-0961-6050,
Рыбичев Алексей Алексеевич¹ — ассистент, e-mail: rybichev@yandex.ru,  ORCID ID: 0009-0005-9269-201X, 
¹ Университет науки и технологий МИСИС.

Рыбичев А.А., e-mail: rybichev@yandex.ru.

1. Li S., Gao L. An investigation of the process of risk coupling and the main elements of coal-mine gas-explosion risk // Fire. 2025, vol. 8, no. 8, article 294. DOI: 10.3390/fire8080294.

2. Босиков И. И., Клюев Р. В., Силаев И. В., Стась Г. В. Комплексная оценка трудноформализуемых вентиляционно-технологических процессов на угольных шахтах // Устойчивое развитие горных территорий. — 2023. — Т. 15. — № 3. — С. 516—527. DOI: 10.21177/1998-4502-2023-15-3-516-527.

3. Закоршменный И. М., Сизин П. Е., Уварова И. Ф., Обвинцева Н. Ю., Дианов П. А. Оценка влияния отбитого угля на распределение концентрации метана в призабойном пространстве // Уголь. — 2025. — № 10. — С. 94—98. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-10-94-98.

4. Liang Y., Shi B., Yue J., Zhang Ch., Shen X., Hu T., Han Q. Desorption characteristics of CH4−C2H6 mixed gas in heavy hydrocarbon-rich coal seams // ACS Omega. 2024, vol. 9, no. 14, pp. 16176—16186. DOI: 10.1021/acsomega.3c10156.

5. Adsul T., Ghosh S., Ojha A., Bhattacharyya S., Varma A. K. Spectral narratives of microstructural restyling and their controls on hydrocarbon generation potential from coal // International Journal of Coal Science & Technology. 2023, vol. 10, article 33. DOI: 10.1007/s40789-023-00591-8.

6. Zhou S., Yang Y., Shang H. Adhesion behavior of underground coal dust with fused silica: effects of relative humidity and particle size // Processes. 2024, vol. 12, no. 4, article 735. DOI: 10.3390/pr12040735.

7. Романченко С. Б., Нагановский Ю. К., Корнев А. В. Инновационные способы контроля пылевзрывобезопасности горных выработок // Записки Горного института. — 2021. — Т. 252. — С. 927—936. DOI: 10.31897/PMI.2021.6.14.

8. Yu J., Li Z., Yang D., Liu Y. Dynamic risk assessment of gas accumulation during coal and gas outburst catastrophes based on analytic hierarchy process and information entropy // Processes. 2025, vol. 13, no. 5, article 1305. DOI: 10.3390/pr13051305.

9. Невская Е. Е., Медведев Д. А., Маховиков А. Б., Филясова Ю. А. Информационные технологии для систематизации способов повышения безопасности в угольных шахтах // Устойчивое развитие горных территорий. — 2025. — Т. 17. — № 2. — С. 627—635. DOI: 10.21177/1998-4502-2025-17-2-627-635.

10. Петров Ю. С., Габараев О. З., Соколов А. А. Обобщенная оценка влияния горного предприятия на окружающую природную среду // Горный журнал. — 2015. — № 8. — С. 25—27. DOI: 10.17580/gzh.2015.08.06.

11. Зиновьева О. М., Колесникова Л. А., Меркулова А. М., Смирнова Н. А. К вопросу оценки экологического состояния окружающей среды для достижения устойчивого развития угледобывающих регионов России // Устойчивое развитие горных территорий. — 2023. — Т. 15. — № 1. — С. 35—43. DOI: 10.21177/1998-4502-2023-15-1-35-43.

12. Лебедев В. С., Скопинцева О. В. Остаточные газовые компоненты угольных пластов: состав, содержание, потенциальная опасность // Горный журнал. — 2017. — № 4. — С. 84—86. DOI: 10. 17580/gzh.2017.04.17.

13. Романченко С. Б., Корнев А. В. Инновационные методы исследований пылевой взрывоопасности углей // Записки Горного института. — 2025. — Т. 274. — С. 129—141.

14. Kabanov E. I., Korshunov G. I., Magomet R. D. Quantitative risk assessment of miners injury during explosions of methane-dust-air mixtures in underground workings // Journal of Applied Science and Engineering. 2020, vol. 24, no. 1, pp. 105—110. DOI: 10.6180/jase.202102_24(1).0014.

15. Жихарев С. Я., Цыганков В. Д., Родионов В. А., Исаевич А. Г. Оптимизация процессов пылеподавления при ведении подземных горных работ на основе данных натурных экспериментов и моделирования в программе ANSYS Fluent // Горный журнал. — 2023. — № 11. — С. 70—75. DOI: 10.17580/gzh.2023.11.11.

16. Guo Y., Deng P., Zhang B., Liu X., Zhang Y., Wei X. Study on the inhibitory effect and mechanism of modified ultrafine ABC powder on CH4 /coal dust coexistence explosions // Processes. 2025, vol. 13, no. 3, article 858. DOI: 10.3390/pr13030858.

17. Blokhin D. I., Dokuchaeva A. I., Zakorshmennyi I. M., Kobylkin A. S., Koporulina E. V. The influence of the mine dust mineral composition on the characteristics of thermal destruction processes // Journal of Physics: Conference Series. 2024, vol. 2697, no. 1, article 012059. DOI: 10.1088/1742-6596/2697/1/012059.

18. Родионов В. А., Скрипник И. Л., Ивахнюк С. Г. Исследование характеристик самовозгорания каменного угля // Безопасность труда в промышленности. — 2025. — № 4. — С. 7—13. DOI: 10.24000/0409-2961-2025-4-7-13.

19. Dong X., Liu T., Wang X., Xu X. Fuzzy structured element integrated decision of metamorphism on coal dust ignition hazard rating // Journal of Physics Conference Series. 2023, vol. 2549, no. 1, article 012013. DOI: 10.1088/1742-6596/2549/1/012013.

20. Пернебек Б. П., Семенов Ю. В., Рыбичев А. А., Козлова Л. О. Оценка эффективности смачиваемости угольной пыли при разных температурах растворов // Уголь. — 2024. — № 1. — С. 70—75. DOI: 10.18796/0041-5790-2024-1-70-75.

21. Голубков В. А., Горенкова Г. А., Ворожцов Е. П., Беспалова М. А., Бортников С. В. Добавка на основе олеата натрия и льняного масла для углепылеподавляющих растворов // Горные науки и технологии. — 2023. — Т. 8. — № 4. — С. 341—349. DOI: 10.17073/2500-0632-2023-02-79.

22. Fu W., Kang J., Liang W., Deng P. Effect of temperature on the wetting performance of coal powder by different surfactant solutions: experimental and molecular dynamics simulation study // Scientific Reports. 2026, vol. 16, article 2820. DOI: 10.1038/s41598-025-32648-w.

23. Ren J., Song Zh., Li B., Liu J., Lv R., Liu G. Structure feature and evolution mechanism of pores in different metamorphism and deformation coals // Fuel. 2021, vol. 283, article 119292. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.119292.

24. Patrakov Y. F., Semenova S. A., Papina T. A., Yarkova A. V. Dependence of surface wettability and filtration capacity of coals on the degree of metamorphism // Solid Fuel Chemistry. 2025, vol. 59, pp. 265—271. DOI: 10.3103/S0361521925700156.

25. 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: 10.18796/0041-5790-2024-2-69-73.

26. Kamran M., Chaudhry W., Wattimena R. K., Rehman H., Martyushev D. A. A multi-criteria decision intelligence framework to predict fire danger ratings in underground engineering structures // Fire. 2023, vol. 6, no. 11, article 412. DOI: 10.3390/fire6110412.

27. Черданцев С. В., Шлапаков П. А., Лебедев К. С., Ерастов А. Ю., Хаймин С. А. Самовоспламенение пылегазовоздушных смесей в атмосфере горных выработок // Горная промышленность. — 2024. — № 2. — С. 121—126. DOI: 10.30686/1609-9192-2024-2-121-126.