Исследование выхода летучих веществ из углей с дисперсным составом, отражающим реальные условия пылеотложения в угольных шахтах

Введение. Хорошо известно, что дисперсный состав пыли существенно влияет на показатели ее взрывоопасности, степень участия угольной пыли во взрыве зависит от снижения выхода летучих веществ, который зависит от дисперсного состава пыли. Данная статья посвящена проверке правильности подхода при определении степени участия угольной пыли во взрыве по убыли выхода летучих веществ между пробами угольной пыли, отложившимися в горных выработках, и контрольной измельченной пластовой пробой (фракция менее 200 мкм).

Объект исследования и испытательное оборудование. Представлено исследование угольной пыли марки «Д», марки «ГЖ», марки «КО» по техническому и химическому анализу для фракции менее 20 мкм, соответствующее реальному пылеотложению в угольных шахтах. Проведено сравнение с результатами технического и химического анализа марки «Д», марки «ГЖ», марки «КО» для фракции менее 200 мкм.

Экспериментальные результаты. Полученные результаты позволяют утверждать, что выход летучих веществ отложившейся шахтной пыли (фракция менее 20 мкм) и измельченной пластовой пробы (фракция менее 200 мкм) остается постоянным в границах погрешности метода определения ГОСТ 55660–2013.

Обсуждение результатов. Ограниченное время (7 мин) проведения испытания по определению выхода летучих веществ приводит к разрушению внешних групп макромолекул угля с низкой термической устойчивостью вне зависимости от представленного размера частиц для фракций менее 200 мкм.

Выводы. Результаты исследования позволяют исключить сомнения в правильности подхода при определении степени участия угольной пыли во взрыве по убыли выхода летучих веществ пробы угольной пыли, отложившейся в горных выработках, в сравнении с контрольной измельченной пластовой пробой (фракция менее 200 мкм).

1. Коптев М.Ю., Сазонов М.С. Определение степени участия угольной пыли во взрыве с учетом содержания инертной пыли в смеси при аварии на шахте // Уголь. 2025. № 1 (1189). С. 58–63. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-1-58-63. EDN AWWMKW.

2. Романченко С.Б., Девликанов М.О. Влияние дисперсного состава угольной пыли на показатели взрывоопасности // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2019. № 2. С. 16–23. EDN NQJVOM.

3. Cybulski W. Wybuchy pylu węglowego i ich zwalczanie. Katowice : «Sląsk», 1973. 451 p. URL: https://elcat.bntu.by/index.php?url=/notices/index/IdNotice:124712/Source:default

4. Минаев Д.С. Пожаро- и взрывоопасные свойства аэрозолей наноразмерных материалов : автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 2011. 19 с. EDN QHRSMT.

5. Cashdollar K.L., Weiss E.S., Greninger N.B., Chatrathi K. Laboratory and large-scale dust explosion research. Plant/Operations Progress. 1992. No. 11 (4). Pp. 247–255. DOI: 10.1002/prsb.720110413

6. Kabanov E.I., Korshunov G.I., Magomet R.D. Quantitative risk assessment of miners injury during explosions of methane-dust-air mixtures in underground workings // Journal of Applied Science and Engineering (Taiwan). 2021. No. 24 (1). Рр. 105–110. DOI: 10.6180/jase.202102_24(1).0014. EDN ULXYTC.

7. Thakur P. 23-Gas and Dust Explosions // Advanced Mine Ventilation. 2019. Pp. 377–398. DOI: 10.1016/B978-0-08-100457-9.00023-7

8. Cheng Ch., Si R., Wang L., Jia Q., Xin Ch. Explosion and explosion suppression of gas/deposited coal dust in a realistic environment // Fuel. 2024. No. 357. P. 129710. DOI: 10.1016/j.fuel.2023.129710. EDN WTXSWK.

9. Harris M.L., Sapko M.J. Floor dust erosion during early stages of coal dust explosion development // International Journal of Mining Science and Technology. 2019. No. 29 (6). Pp. 825–830. DOI: 10.1016/j.ijmst.2019.09.001

10. Романченко С.Б., Трубицын А.А. Микроскопический метод анализа степени участия пыли во взрывах // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2019. № 3. С. 6–14. EDN OFXKCV.

11. Романченко С.Б., Нагановский Ю.К., Корнев А.В. Инновационные способы контроля пылевзрывобезопасности горных выработок // Записки Горного института. 2021. № 252. С. 927–936. DOI: 10.31897/PMI.2021.6.14. EDN JKMDLD.

12. Wang Q., Wang D., Wang H., Shen Y., Zhu X. Experimental investigations of a new surfactant adding device used for mine dust control // Powder Technology. 2018. No. 327. Рр. 303–309. DOI: 10.1016/j.powtec.2017.12.080

13. Смирняков В.В., Родионов В.А., Смирнякова В.В., Орлов Ф.А. Влияние формы и размеров пылевых фракций на их распределение и накопление в горных выработках при изменении структуры воздушного потока // Записки Горного института. 2022. № 253. С. 71–81. DOI: 10.31897/PMI.2022.12. EDN NVUPQR.

14. Zhang X., Yu Ch., Lu B., Gao F., Shan Ch., Zou J. Study on the inhibitory mechanism of dehydrogenated antioxidants on coal spontaneous combustion // Scientific Reports. 2022. No. 12 (1). Pp. 1–12. DOI: 10.1038/s41598-022-25721-1. EDN GHZUTX.

15. Романченко С.Б. Динамика угольных аэрозолей и создание системы контроля и предотвращения взрывов пыли на горнодобывающих предприятиях : автореф. дис. … д-ра техн. наук. М., 2012.

16. Лебецки К.А., Романченко С.Б. Пылевая взрывоопасность горного производства. М. : Горное дело, 2012. 463 с. URL: https://search.rsl.ru/ru/record/01006589532

17. Cashdollar K., Herzberg M. 20-L chamber for powders and gases explosiveness research // American Physics Institute Monthly Magazine. 1985. No. 56 (4). Рр. 108–115.

18. Фомин А.И., Ворошилов Я.С., Палеев Д.Ю. Исследование влияния угольной пыли на безопасность ведения горных работ // Горная промышленность. 2019. № 1 (143). С. 33–36. DOI: 10.30686/1609-9192-2019-1-143-33-36. EDN ZIVODZ.

19. Borowski G., Smirnov Y.D., Ivanov A.V., Danilov A.S. Effectiveness of carboxymethyl cellulose solutions for dust suppression in the mining industry // International Journal of Coal Preparation and Utilization. 2020. No. 42 (8). Pp. 2345–2356. DOI: 10.1080/19392699.2020.1841177. EDN FJKGNT.

20. Wang H., Cheng S., Wang H., He J., Fan L., Danilov A.S. Synthesis and properties of coal dust suppressant based on microalgae oil extraction // Fuel. 2023. No. 338. P. 127273. DOI: 10.1016/j.fuel.2022.127273. EDN NHIASM.

21. Gendler S.G., Rudakov M.L., Kuznetsov V.S. Evaluation Principles of the Dust Influence of Mining Enterprises on the Environment // Latvian Journal of Physics and Technical Sciences. 2019. No. 56 (3). Рp. 62–69. DOI: 10.2478/lpts-2019-0020. EDN UJJYIK.

22. Романченко С.Б., Трубицын А.А., Соболев В.В. Физико-химические преобразования в угольной пыли при взрывах // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2019. № 4. С. 7–20. EDN CZJTSM.