Identifying sources of coal spontaneous heating in mine workings using aerogas control automatic systems

Abstract

Purpose. Substantiation of the possibility for expanding the modern Aerogas Control (AGC) systems functions when using them to identify the processes of spontaneous heating, spontaneous ignition of coal and gas contamination at the mining site of the coal mine. Methods. This paper presents the dynamics study of selecting 15 air distribution gas samples from the specified places, using the MATLAB system and Simulink extension packages. Gas samples have been selected in the 14th southern longwall face of block No.10 at Mining Administration “Pokrovske” during March 23-27, 2019, where an emergency situation related to gas contamination occurred on March 15, 2019. Findings. The experimental data has been processed on the carbon monoxide emission in mine workings of the extraction area, longwall face, technological pipelines, and on air distribution. A carbon monoxide increase in mine workings has been determined from 0.0000-0.0002% in the air jet, incoming the site, to 0.0001-0.0003% in the jet, outcoming from the site. Moreover, maximal invasion of carbon monoxide to the stope mine working occurred during operations of breaking and transporting coal within the extraction area, and when these activities were stopped and there was no fresh beaten material, the invasion of carbon monoxide was reduced to the background content level. It has been proved that improvement of the existing AGC systems by adding the sensors for measuring tracer gases and airflow rate, as well as the “artificial intelligence” to information processing units, will make possible to determine absolute and relative readings for sources identification of spontaneous coal heating at early stages. Originality. For the seam d4 conditions, the nature and peculiarities have been revealed of the carbon monoxide emission and the effects of ventilation during extraction operations at the mining site, while previous known studies were devoted to the carbon monoxide emission from the seams k5, l1, m42 with a change in the granulometric composition. Practical implications. Constant monitoring of aerological threats will make it possible to take appropriate measures for limiting the ventilation and gas hazards effects, the danger of endogenous fires.

Мета. Дослідження аерогазової обстановки на видобувній дільниці вугільної шахти для обґрунтування можливості розширення функцій сучасних систем автоматичного газового контролю (АГК) при їх використанні у виявленні процесів самонагрівання, самозаймання вугілля та загазованості. Методика. В роботі виконано дослідження динаміки відбору 15 газових проб повітрярозподілення зі встановлених місць, із використанням системи MATLAB і пакетів розширення Simulink. Відбір газових проб здійснено в 14-ї південній лаві блоку №10 шахтоуправління “Покровське” протягом 23.03.2019-27.03.2019, де 15.03.2019 року трапилась аварійна ситуація, пов’язана із загазованістю. Результати. Виконано обробку дослідних даних виділення оксиду вуглецю у виробках виїмкової дільниці, лаві, технологічних трубопроводах повітрярозподілення. Встановлено збільшення оксиду вуглецю у виробках від 0.0000-0.0002% у струмені повітря, що поступало до дільниці, до 0.0001-0.0003% у струмені, що виходив з дільниці, при цьому пікоподібна інвазія оксиду вуглецю до очисної виробки відбувалась при операціях відбійки і транспортування вугілля в межах виїмкової дільниці, а при зупинці цих видів робіт і відсутності свіжого відбитого матеріалу – скорочувалась до фонового. Доведено, що удосконалення існуючих систем АГК додаванням датчиків для вимірювання індикаторних газів і витрат повітря, а також додавання “штучного інтелекту” блокам обробки інформації для визначення абсолютних та відносних показань дозволять виявляти на ранніх стадіях джерела самонагрівання вугілля. Наукова новизна. Для умов пласта d4 виявлено характер і особливості виділення оксиду вуглецю, впливу провітрювання, при виїмкових роботах на видобувній дільниці, в той час як попередні відомі дослідження присвячені виділенню оксиду вуглецю з пластів k5, l1, m42 при зміні гранулометричного складу. Практична значимість. Постійний моніторинг аерологічних загроз дозволить вжити відповідні заходи для обмеження наслідків вентиляційно-газової небезпеки, небезпеки ендогенних пожеж.

Цель. Исследование аэрогазовой обстановки на добывающем участке угольной шахты для обоснования возможности расширения функций современных систем автоматического газового контроля (АГК) при их использовании в выявлении процессов самонагревания, самовозгорания угля и загазованности. Методика. В работе выполнено исследование динамики отбора 15 газовых проб воздухораспределения с установленных мест, с использованием системы MATLAB и пакетов расширения Simulink. Отбор газовых проб осуществлен в 14-й южной лаве блока №10 шахтоуправления “Покровское” в течение 23.03.2019-27.03.2019, где 15.03.2019 года произошла аварийная ситуация, связанная с загазованностью. Результаты. Выполнено обработку опытных данных выделения оксида углерода в выработках выемочного участка, лаве, технологических трубопроводах воздухораспределения. Установлено увеличение оксида углерода в выработках от 0.0000-0.0002% в поступающей струе воздуха, на участок до 0.0001-0.0003% в исходящей струе, при этом пикообразная инвазия оксида углерода в очистной выработке происходила при операциях отбойки и транспортировки угля в пределах выемочного участка, а при остановке этих видов деятельности и отсутствия свежего отбитого материала – сокращалась до фонового. Доказано, что усовершенствование существующих систем АГК добавлением датчиков для измерения индикаторных газов и расхода воздуха, а также добавление “искусственного интеллекта” блокам обработки информации для определения абсолютных и относительных показаний позволят выявлять на ранних стадиях источники самонагревания угля. Научная новизна. Для условий пласта d4 выявлен характер и особенности выделения оксида углерода, влияния проветривания, при выемочных работах на добывающей участок, в то время как предыдущие известные исследования посвящены выделению оксида углерода из пластов k5, l1, m42 при изменении гранулометрического состава. Практическая значимость. Постоянный мониторинг аэрологических угроз позволит принять соответствующие меры для ограничения последствий вентиляционно-газовой опасности, опасности эндогенных пожаров.