БЕЗОПАСНОСТЬ

Оригинальная статья

УДК 622.822 © В.А. Портола, О.В. Тайлаков, Ли Хи Ун, В.В. Соболев, А.А. Бобровникова, 2021

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь № 5-2021 /1142/

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2021-5-47-52

Название

Обнаружение, локация и оценка состояния очагов подземных пожаров по аномалиям радона на земной поверхности

Авторы

Портола В.А., доктор техн. наук, профессор, профессор кафедры аэрологии, охраны труда и природы КузГТУ им. Т.Ф. Горбачева, 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: portola2@yandex.ru

Тайлаков О.В., доктор техн. наук, профессор, генеральный директор АО «НЦ ВостНИИ», 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: tailakov@nc-vostnii.ru

Ли Хи Ун, доктор техн. наук, профессор, ученый секретарь АО «НЦ ВостНИИ», 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: leeanatoly@mail.ru

Соболев В.В., доктор техн. наук, заместитель генерального директора АО «НЦ ВостНИИ», 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: Sobolev567@gmail.com

Бобровникова А.А., канд. хим. наук, доцент кафедры химии, технологии неорганических веществ и наноматериалов КузГТУ им. Т.Ф. Горбачева, 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: bobrownickowa.al@yandex.ru

Аннотация

Добыча угля сопровождается опасностью возникновения эндогенных пожаров, угрожающих здоровью и жизни шахтеров из-за выделения токсичных газов, угрозы взрыва горючих газов и угольной пыли. Снизить опасность очагов самовозгорания позволит своевременное обнаружение процессов самовозгорания и информация о местонахождении и состоянии очага. Контроль содержания пожарных газов в рудничной атмосфере не всегда позволяет обнаружить процесс самовозгорания и практически не дает информации о местонахождении очага. Проведенные исследования показали, что поверхностная съемка пожарных газов и радона позволяет повысить эффективность контроля очагов самовозгорания, возникающих в выработанном пространстве. В ходе лабораторных исследований установлено, что объемная активность радона в атмосфере угольных шахт Кузбасса зависит от концентрации радия-226 в горных породах и количества проходящего воздуха и может изменяться от 15 до 6000 Бк/м³. Нагревание угля и вмещающих пород увеличивает вынос радона из скоплений в 2–3 раза в диапазоне температуры 40–110°С за счет выпаривания влаги. Дальнейшее увеличение температуры снижает вынос радона. Шахтные наблюдения подтвердили образование аномалий радона в приповерхностном слое над очагами подземных пожаров. Однако радоновые аномалии обнаружены и над зонами с высокой проницаемостью обрушенных горных пород. Для обнаружения и локации очагов самовозгорания необходима поверхностная съемка одновременно радона и пожарных газов. Полученные данные позволят получить информацию о перемещении очага и его ликвидации.

Ключевые слова

Радон, радий, самовозгорание угля, эндогенный пожар, шахта, обнаружение пожара, локация очагов самовозгорания, тепловая депрессия, газовые аномалии.

Список литературы

1. Скочинский А.А., Огиевский В.М. Рудничные пожары. М.: Издательство «Горное дело» ООО «Киммерийский центр», 2011. 375 с.

2. Портола В.А. Опасность самовозгорания угольной пыли // Безопасность труда в промышленности. 2015. № 6. С. 36–39.

3. Шинкевич М.В. Газовыделение из отрабатываемого пласта с учётом геомеханических процессов во вмещающем массиве // Горный информационно–аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2013. Отдельный выпуск № 6. С. 278–285.

4. Козырева Е.Н., Шинкевич М.В., Назаров Н.Ю. Некоторые особенности управления метанообильностью высокопроизводительного выемочного участка // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2011. № 9. С. 322–325.

5. Analytical prediction of coal spontaneous combustion tendency: velocity range with possibility of self-ignition / Q. Lin, S. Wang, S. Song et al. // Fuel Processing Technology. 2017. N 159. P. 38–47.

6. Thermal behavior and microcharacterization analysis of second-oxidized coal / J. Deng, J.-Y. Zhao, Y.-N. Zhang et al. // Journal of Thermal Analysis & amp. 2017. N 127(1). Р. 439–448.

7. Zhang L., Qin B. Rheological characteristics of foamed gel for mine fire control // Fire and Materials. 2016. N 40(2). P. 246–260.

8. Portola V.A. Assessment of the effect of some factors on spontaneous coal combustion // Journal of Mining Science. 1996. N 32(6). P. 536–541.

9. Wang Q.S., Guo D., Sun, J.H. Spontaneous Combustion Prediction of Coal by C80 and ARC Techniques // Energy and Fuels. 2009. N 23(10). P. 4871-4876.

10. Маргулис У.Я. Атомная энергия и радиационная безопасность. М.: Энергоатомиздат, 1988. 224 с.

11. Козлов В.Ф., Трошкин Ю.С. Справочник по радиационной безопасности. М.: Атомиздат, 1967. 276 с.

12. Portola V.A., Torosyan E.S., Antufeyev V.K. Radon Emission from Coal Mines of Kuzbass Region / IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 127: Urgent Problems of Modern Mechanical Engineering. [012021, 5 p.].

13. Skowronek J. The method of control of radon progeny hazard by means of foam insulation of gobbins // Mining Sci. 1999. N 2. P. 255–276.

14. Surbeck H. Radon monitoring in soils and water // Radiat. Meas. 1993. N 22. P. 4.

15. Марков К.П., Рябов Н.В., Стась К.Н. Сцинтилляционный метод измерения концентрации радона. М.: Атомиздат, 1970. С. 170.

16. Павлов И.В., Покровский С.С., Камнев Е.Н. Способы обеспечения радиационной безопасности при разведке и добыче урановых руд. М.: Энергоатомиздат, 1994. 256 с.

17. Budnitz R.I. Radon-222 and its daughters – a review of instrumentation for occupational and environmental monitoring // Health Phys. 1974. Vol. 26, Is. 2. P. 145–163.

18. Radon registration with an olectret diffusion chamber / G. Pretzsch, E. Borner, R. Lehmann et al. // Radiat. Prot. Dosim. 1987. N 2. P. 75–80.

19. Егоров П.В., Ренев А.А., Сурков А.В. Геомеханика в примерах. Кемерово, 1997. С. 170.

Для цитирования

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

Информация о статье

Поступила в редакцию: 29.01.2021

Одобрена рецензентами: 18.02.2021

Принята к публикации: 15.04.2021

РЕЦЕНЗИЯ

на статью: «Обнаружение, локация и оценка состояния очагов подземных пожаров по аномалиям радона на земной поверхности», авторы: Портола В.А., Тайлаков О.В., Ли Хи Ун, Соболев В.В., Бобровникова А.А.

Рецензент

Иванов В.В., доктор техн. наук, профессор, ведущий научный сотрудник АО «НЦ ВостНИИ».

Снижение опасности очагов самовозгорания зависит от своевременного обнаружения процессов самовозгорания и наличия информации о местонахождении и состоянии очага. Но, контроль содержания пожарных газов в рудничной атмосфере не всегда позволяет обнаружить процесс самовозгорания и практически не дает информации о местонахождении очага. В связи с этим тематика рассматриваемой статьи является весьма актуальной. Проведенные исследования показали, что поверхностная съемка пожарных газов и радона позволяет повысить эффективность контроля очагов самовозгорания, возникающих в выработанном пространстве.

В ходе лабораторных исследований установлено, что объемная активность радона в атмосфере угольных шахт Кузбасса зависит от концентрации радия-226 в горных породах и количества проходящего воздуха и может изменяться от 15 до 6000 Бк/куб.м. Нагревание угля и вмещающих пород увеличивает вынос радона из скоплений в 2–3 раза в диапазоне температуры 40–110 °С за счет выпаривания влаги. Дальнейшее увеличение температуры снижает вынос радона.

Обоснован вывод о том, что образование аномалий радона происходит в приповерхностном слое над очагами подземных пожаров. Однако радоновые аномалии обнаружены и над зонами с высокой проницаемостью обрушенных горных пород. Для обнаружения и локации очагов самовозгорания необходима поверхностная съемка одновременно радона и пожарных газов.

Практическая значимость заключается в том, что данные проведенных исследований позволят получить информацию о перемещении очага и его ликвидации.

Вопросы, рассматриваемые в работе, являются актуальными. Статья «Обнаружение, локация и оценка состояния очагов подземных пожаров по аномалиям радона на земной поверхности» рекомендуется к публикации в журнале «Уголь».