Самовоспламенение и самовозгорание ископаемых углей и торфа

Самовоспламенение и самовозгорание ископаемых углей и торфа

САМОВОЗГОРАНИЕ УГЛЯ

воспламенение угля в результате непрерывно развивающихся окислительных реакций в самом веществе. В результате окисления угля вначале происходит повышение температуры (самонагревание). Если температура достигает критического значения, то самонагревание переходит в самовзгорание угля.

В природных и промышленных условиях самовозгоранию подвержены бурые и каменные угли. Пласты бурого и каменного угля самовозгораются в местах выхода на поверхность. Наиболее часто самовзгорание угля возникает в угольных шахтах. Часто самонагревание и самовзгорание угля наблюдается на складах при длительном хранении угля. Самовозгораются терриконники и породные отвалы, в горной массе которых содержание органические веществ превышает 10%.

На самовзгорание угля влияют геологические особенности месторождения — угол падения пласта (меньше 25° — мало опасно, 25-50° — умеренно опасно, более 50° — опасно) и мощность пласта (менее 2 м — мало опасно, 2-3,5 м — умеренно опасно, более 3,5 м — опасно).

Повышают опасность самовзгорания угля при выемке: сближенность пластов, если ими образуется общая зона обрушения; наличие в кровле пласта нерабочих пластов угля или углистых пород; неустойчивость угольного пласта и вмещающих пород; слабая уплотняемость обрушенных пород; малая глубина от поверхности; пониженная метаноносность и т.д. По фактору самовзгорания угля наиболее опасны слоевые, камерные и щитовые системы разработки углей.

Профилактические меры против самовзгорания угля основаны на устранении или ослаблении физических условий возникновения самовозгорания: применение пожаробезопасных способов вскрытия и подготовки шахтных и выемочных полей и систем разработки (полевая подготовка, системы без магазинирования, с полной закладкой выработанного пространства и т.п.); уменьшение притока воздуха в выработанное пространство и целики, за счёт изоляции целиков и выработанных пространств, профилактическое заиливание выработанных пространств и т.п. Также организуется тщательный контроль за составом и температурой атмосферы в действующих горных выработках и за составом шахтных вод.

В целях профилактики самовзгорания угля на складах уголь укладывается в штабели на негорючее основание, сокращаются сроки хранения, послойно укладываются штабели с уплотнением каждого слоя отдельно, ограничивают высоту штабелей, производят изоляцию штабелей, уплотняют поверхность штабеля и уменьшают углы откоса, укладывают штабели зимой на ледяную подушку и сохраняют в них низкие температуры, применяют антипирогены, организуют контроль за температурным режимом штабелей. Очаги самонагревания и самовзгорания угля ликвидируют путём извлечения угля из штабеля, тушения и охлаждения его на отдельных площадках.

САМОВОЗГОРАНИЕ ТОРФА

 воспламенение торфа в результате его окисления кислородом воздуха независимо от притока тепла извне.

Самовзгоранию торфа всегда предшествует более или менее длительный процесс низкотемпературного окисления и самонагревания, скорость которого определяется химической активностью торфа, условиями притока воздуха и возможностью отдачи тепла в окружающую среду. Процесс самовзгорания торфа вызывается совместным действием целого комплекса биохимических, химических и физических факторов.

Склонность торфа к самовозгоранию зависит от его ботанического состава, степени разложения и физико-химических свойств. В начале процесса самовозгорания медленно происходит самонагревание торфа. За первые 30-40 суток температура в штабеле торфа повышается на 3-5°С, в последующие 10-30 дней рост температуры ускоряется от 0,5 до 4,5°С/сутки и более. Самонагревание скоплений торфа при температурах до 60-65°С происходит преимущественно в результате жизнедеятельности микроорганизмов, а также окисления легко окисляющихся продуктов их жизнедеятельности и восстановленных веществ, которые накапливаются в анаэробных условиях. При температуре, превышающей 60°С, торф в течение нескольких дней превращается в полукокс, способный энергично взаимодействовать с кислородом воздуха. Поэтому дальнейшее повышение температуры торфа происходит преимущественно в результате его окисления кислородом и приводит к самовзгоранию торфа. Фрезерный торф наиболее склонен к самовозгоранию.

По степени эндогенной пожароопасности торф делится на две категории: опасную и малоопасную. К первой относится торф, выработанный на полях первого года эксплуатации, независимо от ботанического состава и степени разложения, а также торф, добытый на полях, эксплуатируемых в течение нескольких лет, при условии, что в предыдущем году в штабелях торфа на этих полях возникали отдельных очаги. В остальных случаях торф относится к малоопасной категории.

Температура подсушенных кусков торфа в солнечные летние дни может повышаться до 30-45°С, что способствует развитию процесса самовозгорания. Наоборот, укладка штабелей в более прохладное ночное или утреннее время удлиняет инкубационный период самовзгорания торфа до 10-20 суток. Интенсивность окисления торфа увеличивается при повышении влажности до 35-45%. При более высокой влажности наблюдается торможение процесса самовзгорания торфа.

Систематические исследования проблемы самовзгорания торфа были начаты в 30-х гг. 20 века. В 1954 советским учёным Д. М. Забабуриным высказана мысль об электрохимическом механизме процесса самонагревания торфа. Эта идея подтверждена исследованиями советских учёных, выполненными в конце 70-х гг. (И. В. Александров, Ю. И. Хохлов и А. И. Камнева).

Для уменьшения самовзгорания торфа изменяют технологию добычи (замена фрезерного торфа гранулированным), своевременно убирают с поверхности древесину; добиваются получения фрезерного торфа одинакового гранулометрического состава и влажности, убирают торф в более холодное ночное время или в утренние часы; складируют торф на оба откоса штабеля.

При хранении торфа для предотвращения и ликвидации самовзгорания торфа сокращают сроки его хранения; охлаждают торф путём периодического послойного перемещения в штабеле; уплотняют штабели; применяют ингибиторы для торможения процесса самонагревания; изолируют штабели или очаги самонагревания от атмосферы; извлекают загоревшийся торф из штабеля и тушат водой. Место очага самовзгорания торфа также обильно поливают водой и заполняют фрезерной крошкой.

Ссылки на источники:

1.       http://www.mining-enc.ru/s/samovozgoranie-uglya/

2.       https://chem21.info/info/1009161/

3.       https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/4460/%D0%A1%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5

4.     Скачано с www.znanio.ru