Justification of the selection of indicators of the degree of coal metamorphism for the prediction of hazardous properties of mine plastics

Authors

  • Ye.S. Rudniev Volodymyr Dahl East Ukrainian National University
  • M. I. Antoshchenko Volodymyr Dahl East Ukrainian National University
  • E. M. Filatieva Volodymyr Dahl East Ukrainian National University
  • Yu.A. Romanchenko Volodymyr Dahl East Ukrainian National University

Keywords:

properties, coal mine layers, emergencies, influencing factors, geological processes, metamorphism, conditions, mining-geological, mining, regulatory framework, indicators, carbon content, reflection of vitrinite, moisture, mineral impurities, method, forecast

Abstract

The dependence of the manifestation of any dangerous property of coal mines during mining operations on the influencing factors of the three blocks is considered. In the general case, the most dangerous properties of coal seams include the release of explosive and flammable gases, sudden emissions of coal and gas, the tendency to spontaneous combustion and the occurrence of endogenous fires, increased dust formation, explosiveness of coal dust and other negative phenomena. To prevent emergencies during mining operations, it is necessary to take into account the influence of factors of all three units.
Factors of the first block determine the genetic predisposition of mine shafts to the appearance of dangerous properties under the influence of geological processes and metamorphic transformation of the source material. The factors of the second block include mining and geological conditions of coal mines. On the basis of data on parameters of the first two blocks at stages of designing and operation of the coal enterprise mining indicators of the third block of factors are put.
In contrast to the mining-geological and mining conditions of the second block, the factors of the first block are the least studied and not always reliably established. They must determine under the influence of metamorphism changes in the chemical composition, structure and physical properties of coal in the bowels of the Earth, mainly under the influence of elevated temperature and pressure.
Currently, more than thirty factors are known, which in different ways characterize the metamorphic transformations of the starting material. There is a practice when in normative documents for the characteristic of degree of metamorphic transformations of layers in the vast majority of cases one indicator is used - an exit of volatile substances at thermal decomposition of coal without access of air. One indicator can not simultaneously and on all sides characterize the content, structure, chemical and physical and mechanical properties of the organic mass of coal and mineral impurities. It is necessary to proceed from the position that each dangerous property of mine layers depends on a certain influence of several factors of metamorphism.
Studies have shown that the carbon content and the reflection index of vitrinite in the ranking of coal by their degree of metamorphic transformations have a reliable quantitative definition, which allows their use in establishing the dangerous properties of mines as the main classification indicators. In this case, the carbon content directly controls the overall change in the sum of the main components of the organic mass (hydrogen, nitrogen, sulfur, oxygen), and the reflection index of vitrinite - reflects structural changes in the petrographic composition. The chemical activity of coal is also affected by the presence of moisture in different states, composition and properties of mineral impurities. The use of each auxiliary indicator must be justified taking into account the purpose of application and the method of its determination. This allows to develop general principles of scientific substantiation of the method of forecasting dangerous properties of coal mine layers in combination with mining-geological and mining conditions of works on the basis of carbon content and vitrinite reflection index.

References

1. Tarasov V., Antoshchenko M., Rudniev Ye., Levadnyi O. On subject to determine fire hazard groups of coal seams. / Norwegian Journal of development of the International Science. 2020. VOL.1. №47 2020. РР. 16-27.

2. ГОСТ 17070-2014. Межгосударственный стандарт. Угли. Термины и определения Издание официальное. М.: Стандартинформ, 2015. 17 с.

3. СОУ 10.1.00174088.011–2005. Правила ведення гірничих робіт на пластах, схильних до газодинамічних явищ.: нормативний документ, чинний від 2005-12-01 / Брюханов О.М., Агафонов О.В., Анциферов А.В. та ін. К., 2005. 224 с. (Стандарт Мінвуглепрому України).

4. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. К.: Основа, 1994. 311с.

5. Руководство по предупреждению и тушению эндогенных пожаров на угольных шахтах Украины: КД 12.01.402 – 2000. Донецк: НИИГД, 2000. 216 с.

6. Руководство по борьбе с пылью в угольных шахтах. М.: Недра, 1979. 319с.

7. Инструкция по прогнозу и предупреждению внезапных прорывов метана из почвы горных выработок. МакНИИ, 1987. 29 с.

8. СОУ-П 10.1.00174088.016:2009. Правила визначення ефективності випереджального захисту пластів, схильних до газодинамічних явищ. Видання офіційне. Мінвуглепром України. Київ, 2009. 36 с. (Стандарт Мінвуглепрому України).

9. Каталог динамических разломов горных пород на угольных шахтах. М-во угольной промышленности СССР, ВНИИ горной геомеханики и маркшейдерского дела. Л., 1983. 120 с.

10. Справочник по качеству каменных углей и антрацитов Донецкого и Львовско-Волынского бассейнов. Донецкий научно-исследовательский угольный институт. М.: Недра, 1972. 168 с.

11. КД 12.01.401-96 Эндогенные пожары на угольных шахтах Донбасса. Предупреждение и тушение. Инструкция. Издание официальное / Пашковский П.С., Костенко В.К., Заславский В.П. и др. Донецк: НИИГД, 1997. 68 с.

12. Кошовский Б.И., Пашковский П.С., Карасева В.В. Пути повышения достоверности определения склонности углей к самовозгоранию / Уголь Украины, 2008. №12. С. 45-47.

13. ГОСТ 25543-2013. Межгосударственный стандарт. Угли бурые, каменные и антрациты. Классификация по генетическим и технологическим параметрам. Издание официальное. М.: Стандартинформ, 2014. 19 с.

14. Бутузова Л.Ф., Шакир Ш.М., Кулакова В.О., Колбаса В.А. Взаимосвязь между технологическими свойствами углей и составом экстрактов / Вестник Донецкого национального технического университета, 2016. №1. С. 13-20.

15. Федорова Н.И., Заостровский А.Н., Исмагилов З.Р. Физико-химические свойства низкометаморфизованных длиннопламенных углей Кузбасса / Вестник Кузбасского государственного технического унив-та, 2015. №.5(111). С. 126-129.

16. Эттингер И.Л., Шульман Н.В. Распределение метана в порах ископаемых углей. М.: Наука, 1975. 112 с.

17. Антощенко Н.И., Тарасов В.Ю., Заика Р.Г., Золотарева Е.В., Захарова О.И К вопросу определения классификационных показателей углей для установления опасных свойств шахтопластов / Геотехническая механика: межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины, 2020. №152. С. 149-159.

18. Еремин И.В., Лебедев В.В., Шикаров Д.А. Петрография и физические свойства углей. М.: Недра, 1980. 263 с.

19 . Геолого-углехимическая карта Донецкого бассейна / ДонУГИ. Вып. VIII. М.: Углетехиздат, 1954. 430 с.

20. Авгушевич И.В., Сидорук Е.И., Броновец Т.М. Стандартные методы испытания углей. Классификации углей. М.: «Реклама мастер», 2019. 576 с.

21. ГОСТ 27313-95 (ИСО 1170-77) Межгосударственный стандарт. Топливо твердое минеральное Обозначения показателей качества и формулы пересчета результатов анализа для различных состояний топлива. Издание официальное. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Минск, 2003. 15 с.

22. ГОСТ 9414-74 (СТ СЭВ 5431-85) Межгосударственный стандарт. Угли бурые, каменные и антрациты. Метод определения петрографического состава (с изменениями № 1, 2). Издание официальное. Государственный комитет СССР по стандартам. М.: Издательство стандартов, 1987. 22 с.

Published

2024-04-03