Асимптотичний аналіз моделі самонагрівання вугілля. Можливості прогнозу пожежонебезпеки

• Main Authors: Фельдман, Э.П., Калугина, Н.А., Чеснокова, О.В.
• Format: Article
• Language: Ukrainian
• Published: Інститут фізики гірничих процесів НАН України 2019
• Series: Физико-технические проблемы горного производства
• Subjects: Физика горных процессов на больших глубинах
• Online Access: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/162815

Мета. Дослідження процесів самонагрівання ділянки вугільного масиву, віддаленої від вибою, на основі асимптотичного аналізу математичної моделі, що враховує випадок щільного контакту вугілля з породою на великих глибинах розташування пласта і умов, коли теплота хімічної реакції окислення вугілля передається в навколишнє середовище (уміщальні породи) тільки за механізмом теплопровідності. Методика. Робота виконана на основі теоретичних досліджень, що включають методи термодинаміки, статистичної фізики, асимптотичного аналізу. Результати. Аналіз кінетики теплопереносу у вугільному пласті дозволив дослідити процес його самонагрівання і виявити, що при розігріві приконтактної ділянки породи тепловий потік з вугілля зменшується і тому температура вугілля зростає настільки, що зникає стаціонарний режим. Іншими словами, температура вугілля зростає, хоча і повільно, але необмежено, і вихід на режим постійної температури відсутній при всіх значеннях коефіцієнта тепловіддачі і температуропровідності породи. Наукова новизна. Вперше досліджено теоретичну модель самонагрівання вугілля в компактному масиві, коли теплота хімічної реакції окислення вугілля передається в навколишнє середовище (уміщальні породи) тільки за механізмом теплопровідності, тобто відсутній конвективний і випромінювальний теплообміни. Новим в розробці цієї моделі є врахування тієї обставини, що уміщальні породи розігріваються поблизу поверхні їх контакту з вугіллям. Густина теплового потоку з вугілля в породу визначається, за законом Ньютона, різницею приконтактних температур вугілля і породи, а не різницею температур вугілля і усередненої температури оточуючих порід, як це робилося раніше. Практична значимість. Отримані результати дозволяють оцінити ступінь впливу та пріоритетність параметрів і характеристик динаміки самонагрівання, а також визначити тривалість цього процесу, зокрема час досягнення критичної температури самозаймання вугілля у пожежонебезпечній ділянці пласта.