Theoretical basis for the formation of damaging factors during the coal aerosol explosion

Abstract

Purpose. Assessing the process of damaging factors formation during the coal aerosol explosion in mine workings on the basis of theoretical research of the explosion of coal dust deposits in order to substantiate promising methods of protecting miners from their impact. Methods. An integrated approach is used, which includes a critical analysis of literature data on the occurrence and development of coal aerosol explosions in mine workings; theoretical research into the state of the gaseous medium at the characteristic points of the development diagram of the coal dust deposits explosion as a result of mining operations based on the laws of classical physics and chemistry. Findings. The main aspects of the explosion mechanism of dust in a powdery state, accumulated on the surfaces along the mine working perimeter, and the formation of such negative factors as the effect of gaseous medium accelerated movement, have been revealed; high temperature formed during coal and methane detonative combustion; increased gas pressure. The revealed aspects of the dust explosion mechanism make it possible to determine the main directions for protection of miners caught in the explosion. The diagram of the development of settled coal dust explosion along the mine working with normal ventilation conditions, taking into account the influence of seismic waves, has been improved. Originality. Analytical dependences, reflecting the value of gas energy at characteristic points of the diagram, have been determined, and the dynamics of the formation of negative factors caused by the explosion have been revealed. Practical implications. Possible ways of protecting miners from the impact of negative factors caused by the coal aerosol explosion and reducing the severe consequences of such accidents are proposed.

Мета. Оцінка процесу утворення вражаючих факторів під час вибуху вугільного аерозолю в гірничій виробці на основі теоретичних досліджень вибуху вугільних пилових відкладень для обґрунтування перспективних шляхів захисту гірників від їх впливу. Методика. Використано комплексний підхід, що включає критичний аналіз літературних даних щодо виникнення та розвитку вибухів вугільного аерозолю в гірничих виробках; теоретичні дослідження стану газового середовища в характерних точках схеми розвитку виробкою вибуху вугільних пилових відкладень на основі законів класичних фізики і хімії. Результати. Розкрито основні аспекти механізму вибуху пилу, який знаходиться у порошкоподібному стані у вигляді скупчень на поверхнях по периметру гірничої виробки, і утворення негативних факторів, таких як дії прискореного руху газового середовища; високої температури що утворюється при детонаційному згорянні вугілля і метану; підвищеного газового тиску. Виявлення аспекти механізму вибуху пилу дали можливість встановити основні напрямки захисту гірників, захоплених вибухом. Удосконалено схему розвитку вибуху осілого вугільного пилу у виробці з нормальними умовами провітрювання з урахуванням впливу сейсмічних хвиль. Наукова новизна. Встановлено аналітичні залежності, що відображають величину енергії газів у характерних точках схеми, розкрито динаміку утворення негативних факторів вибуху. Практична значимість. Запропоновано можливі шляхи захисту гірників від дії негативних факторів вибуху вугільного аерозолю та зменшення важких наслідків такого роду аварій.

Цель. Оценка процесса образования поражающих факторов при взрыве угольного аэрозоля в горной выработке на основе теоретических исследований взрыва угольных пылевых отложений для обоснования перспективных путей защиты горняков от их влияния. Методика. Использован комплексный подход, включающий критический анализ литературных данных о возникновении и раз-витии взрывов угольного аэрозоля в горных выработках; теоретические исследования состояния газовой среды в характерных точках схемы развития выработкой взрыва угольных пылевых отложений на основе законов классической физики и химии. Результаты. Раскрыты основные аспекты механизма взрыва пыли, находящейся в порошкообразном состоянии в виде скоплений на поверхностях по периметру горной выработки, и образования негативных факторов, таких как действия ускоренного движения газовой среды; высокой температуры образующегося при детонационном сгорании угля и метана; повышенного газового давления. Выявленные аспекты механизма взрыва пыли позволили установить основные направления защиты горняков, застигнутых взрывом. Усовершенствована схема развития взрыва отложившейся угольной пыли в выработке с нормальными условиями проветривания с учетом влияния сейсмических волн. Научная новизна. Установлены аналитические зависимости, отражающие величину энергии газов в характерных точках схемы, раскрыта динамика образования негативных факторов взрыва. Практическая значимость. Предложены возможные пути защиты горняков от действия негативных факторов взрыва угольного аэрозоля и уменьшения тяжелых последствий такого рода аварий.