Эндогенные пожары - возникновение и средства их контроля

Самовозгораться могут практически все ископаемые угли и содержащие углистое вещество породы. Процесс самовозгорания углей полностью не изучен, известны лишь факторы, способствующие или тормозящие самовозгорание, а также некоторые закономерности самонагревания и самовозгорания угля.

Наибольшее признание получила теория комплекса «уголь - кислород», согласно которой самовозгорание угля является физико-химическим процессом, самоускоряющимся по мере повышения температуры за счет тепловыделения в результате реакции окисления угля. В соответствии с этой теорией вначале происходит низкотемпературное окисление угля - адсорбция кислорода углем с образованием на его поверхности неустойчивых кислородных соединений. При этом выделение теплоты незначительно. Затем с повышением температуры начинается расщепление неустойчивых кислородных комплексов с образованием конечных продуктов окисления угля - углекислого газа, оксида углерода, воды, при котором выделение теплоты возрастает в 1,5 - 2 раза. Самонагревание происходит при аккумулировании углем 60 -70 % теплоты, выделяющейся при его окислении.

Склонность угля к самовозгоранию определяется рядом его физико-химических свойств, в том числе химической активностью, структурными и прочностными характеристиками, природной влажностью, газоносностью и др.

По химической активности все угли делятся на три группы: высокоактивные — бурые угли; умеренно активные - каменные угли (наиболее опасны по самовозгоранию угли марок Д и Г); малоактивные - антрациты.

В зонах тектонических нарушений уголь, как правило, обладает повышенной химической активностью. Кроме того, тектоническая нарушенность пласта снижает скорость подвигания очистного забоя и увеличивает эксплуатационные потери, что также способствует самовозгоранию угля.

Наиболее характерными местами возникновения эндогенных пожаров являются выработанные пространства (66,9%) и подготавливающие и вскрывающие выработки (24,6%).

Ранние признаки эндогенного пожара можно обнаружить несколькими методами.

Последовательность профвления внешних признаков развивающегося эндогенного пожара
Рис. 17.1. Последовательность проявления внешних признаков развивающегося эндогенного пожара

Начинающийся пожар в шахте можно обнаружить по внешним признакам, последовательность проявления которых в выработках приведена на рис. 17.1.

Контроль за развитием ранних стадий самовозгорания угля осуществляется преимущественно по выявлению оксида углерода. При этом ранним признаком самовозгорания угля считается появление в шахтном воздухе устойчивого содержания оксида углерода 0,001—0,0015 % и выше. Обычно вслед за этим наблюдают повышение влажности появление тумана, а затем, если не будут приняты меры, можно ожидать появления запаха гари и резкого возрастания концентрации оксида углерода до сотых и десятых долей процента.

При помощи экспресс-метода газоанализаторами ГХ-4 работники участка ВТБ контролируют содержание оксида углерода на участках, разрабатывающих склонные к самовозгоранию угля пласты.

Стационарный автоматический газоанализатор «Сигма-СО» устанавливают в горных выработках, в которых наиболее вероятно появление оксида углерода (исходящие вентиляционные струи очистных забоев, участков, этажей и панелей). Он состоит из собственно газоанализатора, размещенного во взрывозащищенном корпусе, пробоотборного зонда и самописца и может определять концентрацию оксида углерода до 0,03% с погрешностью измерения ± 2,5% при максимальной длине каналов связи 10 км. Масса прибора 100 кг. Принцип действия прибора основан на поглощении оксидом углерода радиации в инфракрасной области излучения. Источником излучения являются две нихромовые нити. Испускаемые ими потоки радиации, проходя через рабочую и сравнительную кюветы, попадают в камеру лучеприемника. Появление оксида углерода в анализируемой пробе снижает поток инфракрасной радиации в рабочей камере, что вызывает уменьшение температуры и давления находящейся в ней газовой смеси. Это приводит к изменению емкости конденсатного преобразователя, которое пропорционально концентрации оксида углерода.

В лабораторных условиях для установления содержания оксида углерода в рудничной атмосфере применяют промышленные хроматографы, а также приборы «Сигма-С0-602» и «Эндотестер», обеспечивающие точность определения до 0,0005 %.

Ранние стадии самовозгорания угля определяют также по содержанию в рудничной атмосфере непредельных углеводородов (этилена и ацетилена). Исследованиями установлено, что отношение фоновых концентраций этилена и ацетилена в шахтном воздухе близко к единице. При самонагревании угля концентрация этилена возрастает в тысячи раз, в то время как изменение содержания ацетилена сравнительно невелико. После воспламенения угля отношение концентраций этилена и ацетилена становится близким к фоновому значению, но их абсолютные концентрации возрастают во много раз. Это позволяет отличать стадию горения угля от стадии его самовозгорания.

Для обнаружения невидимых очагов самовозгорания угля по тепловому состоянию горных выработок применяется индикатор- «Квант», являющийся переносным автономным прибором. Для пеленгации нагретых поверхностей выработки стрелка индикатора устанавливается на нулевое показание по известному «холодному» предмету. При перемещении индикатора по исследуемой выработке по отклонению стрелки прибора фиксируют местонахождение нагретой поверхности.

Для контроля за самовозгоранием угля в выработанном пространстве и целиках используют температурные датчики и воздухоотборные шланги. Температурные датчики устанавливают в шпурах, пробуренных в целиках по середине расстояния от почвы до кровли выработки. Первый датчик располагают на расстоянии 3 м от угла целика, все последующие — через каждые 10 -15 м. Шпуры, в которые устанавливают температурные датчики, заполняют глиной на глубину 0,5 м от устья.
На угольных шахтах контроль за ранними признаками эндогенных пожаров осуществляется специально организованной контрольно-наблюдательной службой, которая отбирает пробы рудничного воздуха и замеряет температуру, проводит лабораторный анализ отобранных проб воздуха, оценивает результаты анализа и контроля. Места и периодичность отбора проб воздуха контрольно-измерительной службой, порядок экспресс-определения оксида углерода в горных выработках и наблюдений за внешними признаками самовозгорания определяет главный инженер шахты по согласованию с командиром ВГСЧ.



 

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

 

Рейтинг@Mail.ru