Диссертационная
работа:
Завьялова Елена Леонидовна.Обоснование способов профилактики
самовозгорания угля в зонах геологических нарушений, раскрыты
подготовительными
выработками: Дис ...канд.наук: 21.06.02 – 2008.
Аннотация
к работе:
Завьялова Е.Л. Обоснование
способов профилактики самовозгорания угля в зонах геологических
нарушений,
раскрыты подготовительными выработками. – Рукопись.
Диссертация на
соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности
21.06.02 –
«Пожарная безопасность». Государственный Макеевский
научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной
промышленности. Макеевка, 2008 г. В диссертации впервые дано
теоретическое
обоснование и практическое решение актуальной научно-технической
задачи,
которая заключается в снижении эндогенной пожароопасности
подготовительных
горных выработок, которые раскрывают геологические нарушения, на основе
установления закономерностей структурного строения нарушенного пласта,
примыкающей к выработки раскрытия термодинамических процессов,
происходящих в нем, и применение разработанных способов
предотвращения
самонагревания угля. Выполненные исследования позволили расширить
представления о процессе окисления угля в раскрытых горными выработками
нарушенных участках угольных пластов и выявить ряд новых факторов,
которые
способствуют формированию очагов самонагревания. В
результате выполненных
теоретических и экспериментальных исследований получил дальнейшее
развитие
механизм формирования очагов самонагревания угля в зонах геологических
нарушений, дополнен стадией эффузивных процессов, что послужило основой
для
разработки методики прогнозирования пожароопасных зон; программного
обеспечения, которое позволяет оперативно производить прогноз
местоположения,
геометрических размеров пожароопасных зон и продолжительность их
формирования; новых способов профилактики эндогенных пожаров.
Диссертация
является законченной научно-исследовательской работой, в которой дано
теоретическое обоснование и практическое решение актуальной
научно-технической
задачи, которая заключается в снижении эндогенной пожароопасности
подготовительных горных выработок, раскрывающие геологические
нарушения, на
основе установления закономерностей структурного строения нарушенного
пласта,
примыкающей к выработки, раскрытие термодинамических процессов,
происходящих в нем, и применение разработанных способов предотвращения
самонагревания угля. Выполненные исследования позволили расширить
представления о процессе окисления угля в нарушенных участках угольных
пластов
раскрыты горными выработками, и выявить ряд новых факторов, которые
способствуют формированию очагов самонагревания. Основные
научные и практические
результаты работы заключаются в следующем: 1. Завьялова
Е.Л. Технология предотвращения самонагревания угля в зонах
геологических
нарушений пластов / Е.Л.Завьялова / / Научный вестник УкрНИИПБ. –
2007. – № 2 (16). – С. 28-34. 2. Завьялова
Е.Л. Роль горно-геологических факторов в формирования очагов
самонагревания измельченному угля / Е.Л.Завьялова / / Горный
информационно-аналитический бюл. Тематическое приложение
«Безопасность». – М.: Изд-во МГГУ, 2006. – С.
234-240. 5. Костенко
В.К.Особенности динамики газовых смесей в трещиноватого горном
массиве /
В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова / / Горный информационно-аналитический
бюл.Тематическое
приложение «Аэрология». – М.: Изд-во МГГУ,
2005. – С. 134 - 143. 6. Костенко
В.К.Способ профилактики самонагревания угля с помощью
газоразделительных
устройств / В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова / / Машиностроение и техносфера
ХХI
века: ХIV Междунар. науч.-техн. конф., 17-22
сент.2007г.:
Сб.трудов.Т.2. – Донецк, 2007. – С.172 - 176. 7. Костенко
В.К. Механизм самонагревания угля во вскрытых горным выработкам
геологических нарушениях пластов / В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова / /
Bezpecnost v
prumyslu (pozar-vybuch-havarie): 6. mezinarodni konference akciove
spolecnosti, VVUU, 12-13.04.2007: sbornik prednasek. – Ostrava,
2007. – S. 62 - 67. 8. Декларационный
пат. на полезную модель № 16674 Украина, МПК Е21F 5/00.Спосиб
предупреждения самонагревания угля в подземных горных выработках /
В.К.Костенко, О.Л.Зав "яловая; заявитель и владелец ДонНТУ. – №
200602370;
заявл.03.03.2006; опубл. 15.08.2006, Бюл. № 8. 9. Пат. на
полезную модель № 22530 Украина, МПК Е21F 5/00. Способ
предупреждения
самонагревания угля в пласте / В.К.Костенко, О.Л.Зав "яловая,
О.Г.Зав" яловая; заявитель и владелец ДонНТУ. – № 200612446;
заявл. 27.11.2006; опубл. 25.04. 2007, Бюл. № 5. 10. Костенко
В.К. Особенности динамики газов в разрушенных горных породах /
В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова / / 10-я сессия Междунар. бюро по
горной
теплофизике, 14-18 февр. 2005г.: Сб. докладов. –
Гливице, 2005 –
С. 43-50. 11. Костенко В.К. Особенности
самонагревания угля Вблизи контура горной выработки в зонах
геологических
нарушений / В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова / / Форум горняков – 2000:
материалы
международ. конф., 12-14 окт. 2005 Т.3. – Днепропетровск,
2005. –
С. 40 - 47. 12. Костенко
В.К. Механизм формирования очага самонагревания угля во вскрыть
подготовительной горной выработкой геологическому нарушении /
В.К.Костенко,
Е.Л.Завьялова / / Пожарная безопасность и аварийно - спасательная дело:
состояние, проблемы и перспективы: материалы VII
научно-практической. конф. спасатель., 30 Нояб. – 1
дек. 2005 г. –
М.: УкрНИИПБ МЧС Украины, 2005. – С. 318 - 319. 13. Костенко
В.К. Механизм самонагревания угля в зонах геологических нарушений
/
В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова / / Безопасность жизни и деятельности
человека –
образование, наука, практика: материалы V
научно-практической. конф. –
Харьков: ХНАДУ, 2006. – С.128. 14. Костенко
В.К. Совершенствование способов профилактики самонагревания угля в
зонах
геологических нарушений пластов / В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова / /
Донбасс –
2020: Наука и техника - производству: материалы III
научно-практической. конф., 30-31 трав. 2006 г. – Донецк:
ДонНТУ,
2006. – С. 62 - 67. 15. Костенко
В.К. Повышение надежности профилактики самонагревания угля в зонах
геологических нарушений / В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова / / Grnictwo
zrwnowaonego
rozwoju 2007: konferencja naukowa, 28 list. 2007. Т.2. –
Гливице, 2007 – С. 57 – 65 Личный вклад автора в работах,
опубликованных в
соавторстве, состоит в следующем: [3, 5, 7, 10, 11, 12-14] – постановка
идеи
исследований, сбор, анализ, обобщение исходных данных; [8, 9] –
экспериментальные исследования, обобщение и анализ результатов; [4] –
разработка математической модели, проведение теоретических
исследований; [6,
15] – обоснование параметров технологии по предотвращению
самонагревания угля в
ЗГП.
1. Экспериментально
установлено, что структурное строение
угольного пласта
в местах пересечения геологических нарушений подготовительными
выработками
характеризуется сочетанием в зоне влияния выработки макротрещин и сети
микротрещин с частотой более 103 м-1. Ширина раскрытия последних
соизмерима с длиной свободного пробега молекул газа (10-6-10-10м), что
определяет протекание эффузивных процессов в полостях трещин, которые
сопровождаются созданием в макротрещины областей с повышенным
содержанием
кислорода, и способствует созданию пожароопасных зон.
2. Установлено границы областей возможного возникновения очагов
самонагревания угля. На глубоких горизонтах (более 1000 м)
максимальный
размер зоны примерно соответствует величине зоны разрушения под
действием
горного давления пород (Lmax), минимальный размер равен Lmin = 0,5 м.
Это
позволило обосновать параметры способов профилактики эндогенных пожаров.
3. Механизм формирования очагов самонагревания угля в ЗГП получил
дальнейшее развитие и был дополнен стадией эффузивных процессов, что
послужило
основой для разработки методики прогнозирования пожароопасных зон.
4. Составлена
математическая
модель
тепломассопереноса в пределах разрушенного объема угольного пласта,
который
отличается тем, что тепловой источник взято равномерно распределенной
по всему
объему нарушенной зоны с мощностью, которая изменяется во времени, и
теоретически определены функции мощности равномерно распределенного
источника
тепловыделения в ЗГП. При этом учтены макрошорсткисть,
проницаемость и
гидравлический диаметр полостей нарушенного угля.
5. Разработано программное обеспечение, которое позволяет
оперативно
проводитипрогноз местоположения и геометрических размеров ПНС и
продолжительность периода их формирования (около 4 суток после того,
как
закончится интенсивное выделение метана из угля, для пластов средней
стадии
метаморфизма мощностью более 1,5 м).
6. Установлено логарифмическую зависимость площади очага
самонагревания от
размеров зоны геологического нарушения. Это позволило определить
критическую ширину области (более 0,5 м), в которой возможно появление
очагов,
и проводить оперативный текущий прогноз пожароопасности горной
выработки.
7. Предложена классификация способов профилактики самовозгорания
угля в
зонах геологических нарушений, пересеченные подготовительными
выработками,
которая позволила обосновать новый способ предупреждения самонагревания
угля
путем управления эффузивными процессами изменением состава газов в
трещиноватых среде.
8. Разработан новый способ предупреждения эндогенных пожаров на
основе
применения антипирогеннои смеси, который позволяет избежать негативного
влияния
горного давления и обеспечить надежную и эффективную профилактику
эндогенных
пожаров за счет непрерывного и долгосрочного выделения газообразных
ингибиторов
вследствие электролиза.
9. Теоретические положения и практические результаты работы
использованы
при составлении рекомендаций и опытно-промышленного внедрения
технологии
предотвращения самонагревания угля в ЗГП пластов, при проведении 18-го
западного конвейерного штрека пласта m3 ОП «Шахта имени
А.Ф. Засядько»,
ожидаемый экономический эффект составляет не менее 65 грн. на метр
нарушенной зоны.
10. Результаты диссертационной работы также используются в учебном
процессе ДонНТУ при чтении курсов «Рудник пожара»,
«Техногенная безопасность»
для студентов факультета геотехнологий и управления производством.
Список опубликованных работ по теме диссертации:
3. Костенко
В.К. Классификация способов подавления самонагревания угля в
пересекаемых
подготовительнымы выработкам зонах геологических нарушений пластов /
В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова / / Научный вестник УкрНИИПБ. –
2006. – №
2 (14). – С. 34 – 39.
4. Костенко
В.К. Параметры областей повышенных температур угля во вскрытых
выработкам
зонах геологических нарушений / В.К.Костенко, Е.Л.Завьялова,
В.В. Чистюхин
/ / Изв. Донецкого горного ин-та. – 2006. – № 1. – С.
191 - 200.