Влияние слоя суглинка на самовозгорание скопления угля под действием ветрового напора

Портола В.А. доктор техн. наук, профессор, профессор кафедры аэрологии, охраны труда и природы, ФГБОУ ВО Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, 650000, г. Кемерово, Россия, зам. начальника отдела ООО НПО «АЛЗАМИР», 650036, г. Кемерово, Россия, e-mail: portola2@yandex.ru

Храмцов В.И. канд. техн. наук, начальник отдела ООО НПО «АЛЗАМИР» 650036, г. Кемерово, Россия, e-mail: khramtsov49@yandex.ru

Киренберг Е.А. магистрант ФГБОУ ВО Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, 650000, г. Кемерово, Россия, инженер ООО НПО «АЛЗАМИР», 650036, г. Кемерово, Россия, e-mail: Omega440@yandex.ru

УДК: 622.822.2

ISSN: 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online)

Журнал: Уголь №9-2025 /1197/

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2025-9-94-99

Аннотация

Необходимым условием развития процесса самовозгорания угля является постоянный приток воздуха к окисляющемуся материалу. Проведенные исследования показали, что в скоплениях угля, образующихся на земной поверхности, основной причиной фильтрации воздуха является перепад давления газа, появляющийся за счет атмосферного ветра. Избыточное давление газа, возникающее под действием ветрового напора, создает в скоплении угля потоки фильтрующегося воздуха, способствующие развитию процесса самовозгорания. Скорость фильтрации воздуха в скоплении зависит от скорости ветра, угла наклона поверхности скопления к вектору скорости ветра и коэффициента проницаемости угля в скоплении.

Экспериментально установлено, что слой суглинка на поверхности угольного скопления позволяет снизить скорость фильтрующегося воздуха в несколько раз. Исследования показали, что при скорости ветра 5 м/с слоя суглинка толщиной 0,5 м достаточно для уменьшения скорости фильтрации воздуха через угольное скопление до пожаробезопасных значений, предотвращающих возникновение очага самовозгорания.

Ключевые слова

Самовозгорание угля, изолирующий слой, суглинок, скорость фильтрации воздуха, ветровой напор, избыточное давление газа, коэффициент проницаемости скопления угля, профилактика самовозгорания.

Список литературы

Kuan Wu, Qi Yao, Yong Chen, Pengtao Zhao, Chaozhuang Xi, Yun Zhao, Qiao Wang. Dependence evaluation of factors influencing coal spontaneous ignition. Energy Science & Engineering. 2023;11(10):3738-3750.
Чемезов Е.Н., Федоров К.К. Самовозгорание углей в условиях криолитозоны // Вестник Забайкальского государственного университета. 2022. Т. 28. № 2. С. 29-35.
Chemezov E.N., Fedorov K.K. Spontaneous combustion of coals in permafrost conditions. Vestnik Zabajkal'skogo gosudarstvennogo universiteta. 2022;28(2)29-35. (In Russ.)
Портола В.А., Бобровникова А.А., Протасов С.И. Влияние температуры окружающей среды на инкубационный период и склонность угля к самовозгоранию // Безопасность труда в промышленности. 2022. № 1. С. 27-32.
Portola V.A., Bobrovnikova A.A., Protasov S.I. Impact of ambient temperature on the incubation period and the tendency of coal to spontaneous combustion. Bezopasnost' truda v promyshlennosti. 2022;(1):27-32. (In Russ.)
Минеральные и валентные формы железа и их влияние на окисление и самовозгорание углей / В.В. Коровушкин, С.А. Эпштейн, Н.М. Дуров и др. // Горный журнал. 2015. № 11. С. 70-74.
Korovushkin V.V., Epshtein S.A., Durov N.M., Dobryakova N.N. Mineral and valent forms of iron and their effects on coals oxidation. Gornyj zhurnal. 2015;(11):70-74. (In Russ.)
Кузнецов П.Н., Малолетнев А.С., Исмагилов З.Р. Влияние свойств ископаемых углей на их склонность к самовозгоранию // Химия в интересах устойчивого развития. 2016. № 3. С. 57-68
Kuznetsov P.N., Maloletnev A.S., Ismagilov Z.R. Influence of the properties of fossil coal on its tendency to self-ignition. Himiya v interesah ustojchivogo razvitiya. 2016;(3):57-68. (In Russ.).
Mohammad R., Yoshimitsu T., Emily L, Alan L. The effect of densification on brown coal physical properties and its spontaneous combustion propensity. Fuel. 2017;(193):54-64.
Результаты исследования кинетических параметров самовозгорания каменноугольной пыли / В.А. Радионов, С.А. Турсенев, И.Л. Скрипник и др. // Записки Горного института. 2020. Т. 246. С. 617-622.
Rodionov V.A., Tursenev S.A., Skripnik I.L., Ksenofontov Yu.G. Results of the study of kinetic parameters of spontaneous combustion of coal dust. Zapiski Gornogo instituta. 2020;(246):617-622. (In Russ.)
Портола В.А. Опасность самовозгорания угольной пыли // Безопасность труда в промышленности. 2015. № 6. С. 36-39.
Portola V.A. Hazards of spontaneous combustion of coal dust. Bezopasnost' truda v promyshlennosti. 2015;(6):36-39. (In Russ.)
Song J.J., Deng J., Zhao J.Y., Zhang Y.N., Shu C.M. Comparative analysis of exothermic behaviour of fresh and weathered coal during low-temperature oxidation. Fuel. 2021;(289):119942.
Demir B., Oren O., Sensogut C. Investigation of the effect of reactor size on spontaneous combustion properties of coals with different coalification degrees. Arabian Journal of Geosciences. 2020;13(15).
Голынская Ф.А. Влияние нарушенности угольного пласта на самовозгорание углей. // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2010. № 10. С. 135-140.
Golynskaya F.A. Influence of coal seam disturbance on coal spontaneous combustion. Gornyj informatsionno-analiticheskij byulleten'. 2010;(10):135-140. (In Russ.)
Linxiao Yan, Yueping Qin, Yi Xu, Qiaohong Jiang, Hao Xu, Changqing Chu, Yipeng Song. Research on Prediction and Early Warning Technology of Gob Spontaneous Combustion Based on RBF Neural Network. Combustion Science and Technology. 2024;(43):1-21.
Jun Guo, Changming Chen, Hu Wen, Guobin Cai, Yin Liu. Prediction model of goaf coal temperature based on PSO-GRU deep neural network. Case Studies in Thermal Engineering. 2024;(53):103813.
Развитие процесса самонагревания в скоплениях угля под действием молекулярной диффузии кислорода / Е.П. Ютяев, В.А. Портола, А.А. Мешков и др. // Уголь. 2018. № 10. С. 42-46. DOI: 10.18796/0041-5790-2018-10-42-46.
Yutyaev E.P., Portola V.A., Meshkov A.A., Kharitonov I.L., Zhdanov A.N. Development of self-heating process in coal stocks under molecular diffusion of oxygen. Ugol'. 2018;(10):42-46. DOI: 10.18796/0041-5790-2018-10-42-46. (In Russ.).
Греков С.П., Головченко Е.А. Динамика адсорбции кислорода углем в зонах геологических нарушений и температура его самонагревания // Научный вестник НИИГД Респиратор. 2023. №2(60). С. 33-40.
Grekov S.P., Golovchenko E.A. Dynamics of oxygen adsorption by coal in areas of geological disturbances and its self-heating temperature. Nauchnyj vestnik NIIGD «Respirator». 2023;(2):33-40. (In Russ.)
Калайгорода В.В., Простов С.М. Проблема эндогенных пожаров в приповерхностных породоугольных скоплениях // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2025. № 1. С. 101-110.
Kalaigoroda V.V., Prostov S.M. The problem of endogenous fires in near-surface coal and rock accumulations. Izvestiya vysshih uchebnykh zavedenij. Gornyj zhurnal. 2025;(1):101-110. (In Russ.).
Калайгорода В.В., Простов С.М. Диагностирование очага самонагревания в породоугольном массиве по аномалиям естественного электрического поля // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2024. № 1. С. 84-94.
Kalaigoroda V.V., Prostov S.M. Diagnosing a coal-rock mass self-heating source based on natural electric field anomalies. Izvestiya vysshyih uchebnyh zavedenij. Gornyj zhurnal. 2024;(1):84-94. (In Russ.)
Протасов С.И., Портола В.А., Серегин Е.А. Влияние сезонных колебаний температуры атмосферы на очаги самовозгорания породных отвалов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2025. № 2. С. 100-110.
Protasov S.I., Portola V.A., Seregin E.A. Effect of seasonal variations in air temperature on spontaneous combustion of waste dumps. Fiziko-tehnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh. 2025;(2):100-110. (In Russ.)
Акбаров Т.Г., Исраилов М.А., Махмудов Д.Р. Изучение и предупреждение самовозгораемости углей Ангренского месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2021. № 1. С. 170-177.
Akbarov T.G., Israilov M.A., Makhmudov D.R. Analysis and prevention of spontaneous combustion of Angren coal. Gornyj informatsionno-analiticheskij byulleten'. 2021;(1):170-177. (In Russ.)

Для цитирования

Портола В.А., Храмцов В.И., Киренберг Е.А. Влияние слоя суглинка на самовозгорание скопления угля под действием ветрового напора // Уголь. 2025;(9):94-99. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-9-94-99.