Розкриття геомеханічних і аерологічних особливостей процесу самонагрівання вугілля в підземних гірничих виробках. Створення високоефективних способів запобігання ендогенних пожеж у шахтах. Вплив напружено-деформованого стану порід покрівлі пласту.
Аннотация к работе
Окрім прямих збитків, повязаних з втратою техніки, гірничих виробок та підготовлених до виїмки запасів вугілля, у виїмкових полях, що інтенсивно відпрацьовують, особливо великі збитки повязані з простоями лав чи несвоєчасною підготовкою фронту очисних робіт. Ендогенні пожежі виникають через самонагрівання вугілля у важкодоступних місцях, таких як вироблений простір, у цілинах, за кріпленням підготовчих виробок. У цьому звязку розкриття умов виникнення і розвитку осередків самонагрівання вугілля, розробка засобів і способів їхнього попередження і придушення у важкодоступних місцях вугленосної товщі, що розроблюється, є актуальною науково-технічною проблемою, вирішення якої дозволить забезпечити ефективне і безпечне ведення гірничих робіт. Комплексний підхід до виконання роботи передбачав використання наступних видів досліджень: теоретичних, заснованих на системному аналізі умов зародження осередків самозаймання у виробках; теорії пружності при математичному моделюванні перерозподілу напружено-деформованого стану порід покрівлі пласту що відпрацьовують; класичної термогазодинаміки, математичної статистики, теорії подоби при вивченні тепломасопереносу у вугільних скупченнях; експериментальних, що включали шахтні інструментальні і візуальні спостереження за зрушеннями і деформаціями вугленосної товщі порід; фізичного моделювання за допомогою еквівалентних матеріалів геомеханичних процесів в околицях очисної виробки і математичного моделювання розподілу повітря у виробленому просторі і фільтрації його в зруйнованих гірничих породах. Це дозволило встановити параметри напружено-деформованого стану плити з урахуванням впливу зрушення на величину згинаючих моментів і енергії зрушення від поперечних сил і виявити значимі фактори: твердість породної товщі покрівлі, співвідношення розмірів плити в плані, що визначають параметри формування пожежонебезпечних зон у виробленому просторі.Стаднікова, одержали розвиток у роботах вчених України, Росії, Японії, Німеччини, Польщі, Чехії й інших країн. Існує думка, що самонагрівання є наслідком розщеплення органічних сполук і окислювання радикалів, що утворяться на поверхні вугільної речовини. Фундаментальними дослідженнями підтверджений ініціюючий вплив на процес самонагрівання екзотермічних реакцій, що відбуваються через життєдіяльність мікроорганізмів у розосереджених по пласті частках гірничих порід, що містять сірчисті і залозисті зєднання. У лабораторних умовах досліджено реакції окислювання вугілля, розроблено теоретичні моделі розвитку цього процесу, запропоновано і використовуються на шахтах різноманітні засоби і способи попередження самонагрівання і загоряння вугілля. Вибір ефективних заходів профілактики самонагрівання вугілля в масштабах галузі являє собою складну науково-технічну проблему, забезпечення ендогенної пожежонебезпеки гірничих робіт сполучено з великими витратами, що приводять до збільшення собівартості продукції.У той же час виникненню пожеж сприяли неточності прогнозування пожежонебезпечних зон, в наслідок чого були застосовані неадекватні гірничо-геологічним і гірничотехнічним умовам розробки міри профілактики самозаймання вугілля. Як робочу гіпотезу розглянуто поетапний рівнобіжний вплив хімічних і біохімічних реакцій у вугіллі і розсіяній в ньому породі. На моделях з еквівалентних матеріалів досліджена зміна напружено-деформованого стану гірничого масиву поблизу очисної виробки при виїмці пластів вугілля з різними стадіями метаморфізму, що залягають у породах з різними показниками обвалюваємості. У виробленому просторі утримуючі здрібнене вугілля повітропроникні порожнини виникають у результаті виїмки вугілля і зависання гірських порід покрівлі над крайовою частиною пласту. Через циклічність обвалення покрівлі, вугілля, залишене у виробленому просторі відразу після її осідання контактує з повітрям набагато довше, ніж залишене напередодні обвалення.У дисертації надано теоретичне узагальнення і рішення актуальної науково-технічної проблеми, що полягає в підвищенні рівня ендогенної пожежної безпеки вугільних шахт на основі розкриття геомеханічних і аерологічних особливостей процесу формування пожежонебезпечних зон у виймальних полях, що інтенсивно відпрацьовують, розробці нових і модернізації існуючих способів ефективного запобігання ендогенних пожеж. Розкрито фізичну сутність впливу літологічної будівлі що змінюється покрівлі пласта що розроблюють на циклічність геомеханічних і аерологічних процесів у виробленому просторі, що полягає в збільшенні розмірів повітропроникних порожнеч і зменшенні частоти осад покрівлі зі збільшенням відносини жорсткості порід покрівлі до масового навантаження. Отримано експериментально-аналітичну залежність кроку осідання покрівлі пласта від потужності, модуля пружності і коефіцієнта поперечної деформації породних шарів, що її складають, що дозволяє обґрунтувати зміну аеродинамічних параметрів вироблених просторів при нестабільних гірничо-геологічних умовах у межах виймального поля. Це дозволило встановити параметри напруже