УДК 622.831
В.И.Николин, С.В.Подкопаев, А.А.Каплюхин, А.К.Носач, А.Ю.Явруян
Донецкий национальный технический университет
НОВАЯ ГИПОТЕЗА ПРИРОДЫ СКЛОННОСТИ УГЛЕЙ К САМОВОЗГОРАНИЮ,
УЧИТЫВАЮЩАЯ РАЗВИТИЕ ДЕФОРМАЦИЙ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ВОЗВРАТА
Неравномерность распределения водных растворов впласте и их выделение из разрушенного угля, если они химически активны, могут способствовать возникновению эндогенной пожароопасности.
Над решением сложнейшей и крупнейшей для ряда отраслей хозяйства научной проблемы природы самовозгорания работали значительно более века, и пока не совсем успешно, многие ученые мира. Сказанное подчеркивает высокую актуальность проблемы.
Открытие № А - 297 от 22.12.2003 г. "О связи деформаций генетического возвратанапряженных пород с их влажностью" (авторы Николин В.И., Подкопаев С.В., Агафонов А.В., Малеев Н.В., Носач А.К.) позволяет уточнить направленность детальнейшего исследования природы самовозгорания. В его основе может быть переосмысливание как-то уже известных процессов, явлений, а также новых, экспериментально полученных результатов. Выделим самые основные:
-
Деформации генетического возврата (ДГВ) возникают и развиваются по экспоненте только после разгрузки (разрушения) осадочных пород, к которым, конечно, относится уголь, и могут просходить столетиями.
-
Развитие ДГВ сопровождается обязательным выделением из разрушенного угля растворов разных,
незакономерно распределенных в пластах соединений, как бы смачивающих-«увлажняющих» продукты отрыва - разрушения угольного массива. Некоторые из них могут оказаться химически активными по отношению к веществам, составляюшим уголь, породным включениям, что и обусловит локальность, эндогенной пожароопасности.
Схема выполнения предлагаемой направленности дальнейших исследований пока выглядит достаточно просто:
- есть шахтопласт, характеризующийся каким—то природным сочетанием соединений и содержащий их же (или не совсем те же) в растворах пластовых вод;
- только в тех случаях когда растворы шахтных вод окажутся химически активными по отношению к составу углей, возможно возникновение химических реакций, сопровождающихся выделением тепла;
- развитие ДГВ во времени обусловит практически непрерывный процесс увлажнения-орошения раздробленного угля как своеобразную подпитку процесса самонагревания, если пластовый раствор химически активен.
Самым простым и надежмым способом промышленной проверки достоверности предлагаемой оценки склонности шахтопласта к самовозгоранию может быть анализ статистических сведений (фактических данных), которыми располагает НИИГД НПО "Респиратор", о случаях самовозгорания или их отсутствия в зонах газового выветривания [1]. Если эндогенных пожаров (достоверных) там лет, гипотеза, безусловно, практически подтверждается.
К настоящему времеми достаточно определенно обозначены основные направления развития угольноЙ промышленности Украины и ближайшие годы, включающие строительство новых шахт для разработки Южно-Донбасского месторождения Красноармейско-Селидовского региона. В основном каменные угли здесь низкометаморфизованы, склонность их к выбросоопасности невысока, а к эндогенной пожароопасности существенно значительнее.
Значимость размеров зон газового выветривания (глубины) от степени метаморфизма углей известна. В часности она содержится в [1, 3] и является прямолинейной.
Именно это доказывает производственную необходимость создания регионального прогноза склонности шахтопластов к эндогенной пожароопасности, при котором должны быть учтены следующие основополагающие факты. Область максимальной эндогенной пожароопасности соответствует Vdaf= 19-20 %, а область отсутствия эндогенных пожаров относится к lgp < 3,0. Гипотетично зависимость вероятности эндогенных пожаров от степени метаморфизма углей представим кривой 3 на рисунке, при построении которой конечно, учитываем зависимости 1 и 2 и необходимость уточнения значений Vdaf, при котором склонность к эндогенной пожароопасности не будет проявляться.
Закономерность изменения вероятности Рi склонности к внезапным выбросам угля и газа (1), выбросам песчаников и газа (2), склонности к эндогенной пожароопасности (3) от степени метаморфизма угля МЕТ: точки А - lgp = 3,3; Б - М=27,7; В - Vdaf= 18 %; Г - М=28,9; Д - lgp = 3,0.
Она совсем несложно может превратиться в фактическую после выполнения расчетов, аналогичных выполненным ранее при оценке вероятности выбросоопасности шахтопласта Рi как отношения числа выбросоопасных шахтопластов (Nв) к общему числу разрабатываемых (Nоб) для соответствующих групп метаморфизма.
При этом надо помнить, что: - рассматриваются только каменные угли Донбасса; - бурые угли отличаются высокой степенью склонности к эндогенной пожароопасности, но превращения (переход) бурых углей в каменные нам неизвестен, на территории Донбасса он не зарегистрирован.
Но сохраняется важнейшая область описания химических реакиий, происходящих в процессе самонагревания - самовозгорания. Не считая себя в этом плане компетентными, обязаны обратить внимание специалистов на то, что даже свойства воды в капиллярах размерами до и > 10-7м отличаются принципиально. Более того, в часности, академик Лыков А.В. говорит о том, что вода в капиллярах диаметром 10-6 не растворяет легкорастворимые в обычных условиях вещества [2].
Список литературы:
-
Николин В.И., Васильчук М.П. Прогнозирование и устранение выбросоопасности при разработке угольных месторождений. - Липецк: Роскомпечать. - 1997.- 496с.
-
Николин В.И., Лысиков Б.А., Ярембаш И.Ф. Газоносность пород больших глубин. - Донецк: Донбасс. - 1969. - 82с.
-
Забигайло В.Е., Николин В.И. Влияние катагенеза горных пород и метаморфизма углей на их выбросоопасность. - Киев: Наукова думка. - 1990. - 168с.