АНТИОКСИДАНТЫ И АНТИПИРОГЕНЫ

АНТИОКСИДАНТЫ

АНТИОКСИДАНТЫ (антиокислители, ингибиторы окисления) — природные или синтетические вещества, замедляющие (см. ИНГИБИТОРЫ) или предотвращающие окислительные процессы, которые приводят к старению полимеров, осмолению топлив [1].

Антиоксиданты, введенные в органические соединения, полимерные и другие стабилизируемые материалы в количестве 0,005–0,01 % по массе, снижают скорость окисления в тысячи раз.

Механизмы ингибирующего действия основаны на способности обрывать разветвленные цепные реакции окисления в результате взаимодействия молекул антиоксиданта с активными свободными радикалами или реагировать с промежуточными продуктами окисления.

Антиоксидант, действующий по различным механизмам, может приводить к повышению их эффективности — синергизму. Антиокислительным действием обладают множество природные соединения:

· каротиноиды;

· флавоноиды;

· убихиноны, а также их синтетические аналоги [2].

АНТИПИРОГЕНЫ — вещества (см. ОГНЕТУШАЩЕЕ ВЕЩЕСТВО), препятствующие самовозгоранию (вода, растворы силиката натрия, ингибиторы окисления и другие) [1].

Классификация

По механизму действия антипирогены разделяются на пять групп:

· I — химическое ингибирование реакции окисления, то есть уменьшение скорости этих реакций. Антипирогены приводят в неактивное состояние молекулы реагирующих веществ;

· II — блокировка горючих материалов (см. ГОРЮЧИЕ ВЕЩЕСТВА И МАТЕРИАЛЫ) различными веществами путем нанесения их на поверхность;

· III — блокировка пор в угле путем заполнения их соответствующей жидкостью, это затрудняет диффузию кислорода (см. КИСЛОРОД) внутрь куска угля;

· IV — изолирующие покрытия трещиноватых целиков. Принципиальное отличие этой группы от III состоит в том, что в этом случае покрытие препятствует не диффузии кислорода, а фильтрации воздуха через угольные целики;

· V — тампонаж трещин, который достигается путем нагнетания в шпуры различных растворов [5].

Общие сведения

Действие антипирогенов направлено на снижение активности реакций на сорбирующей поверхности полезных ископаемых или уменьшение площади поверхности. Антипирогены оказывают механическое, химическое и химико-механическое воздействие.

С помощью антипирогенных механических действий осуществляется тампонаж микротрещин по поверхности полезных ископаемых посредством защитных предохранительных пленок.

Антипирогенные химические действия вступают в реакцию в адсорбционном слое полезных ископаемых, снижая его активность, или выделяют газообразные продукты при разложении в условиях низких (менее 20 °С) или высоких температур, тормозя скорость окисления.

Другой вид антипирогенных химических действий — вещества, образующие при разложении новые продукты, реагирующие с полезными ископаемыми. Антипирогенные химико-механические действия уменьшают величину сорбирующей поверхности и снижают активность вредных добавок.

В шахтах в качестве антипирогенов используют водные растворы хлорида кальция, фосфата, карбоната, нитрата, сульфата аммония, манганата калия, фенолоформальдегидной смолы, полиакриламида, суспензии известкового раствора, инертной пыли, талькового сланца, размола мартеновского шлака, размола доменного шлака, отвальных песков алюминиевых заводов, отходы содовых заводов.

В угольных карьерах, штабелях и породных отвалах применяют также фталевую и нафтеновые кислоты, фурфурол и отходы химических производств (метанольную воду, отходы цехов капролактама и другие вещества). Для повышения эффективности действия и уменьшения расхода используют смеси различных антипирогенов.

В угольной промышленности наиболее распространены растворы: 15– 20-процентного хлорида кальция и суспензия 5–10-процентного гидроксида кальция. Антипирогены нагнетают через шпуры и скважины в целики угля и скопления самовозгорающегося угля в выработанных пространствах. При профилактической обработке расход раствора антипирогенов составляет не менее 15–20 л на 1 м³ угля. Водные растворы и суспензии готовят на поверхности и в горных выработках [3].

Предупреждение эндогенных пожаров

Эндогенный пожар — пожар от самовозгорания угля, обнаруживаемый визуально по огню и дыму (см. ДЫМ) или по результатам температурного и газового контроля.

Основным признаком эндогенного пожара является наличие окиси углерода в концентрации 0,01 % и выше в трех пробах воздуха, отобранных последовательно через каждые 6 часов в одной из точек контроля (в том числе в выработанном пространстве) [6].

Предупреждение эндогенных пожаров (см. ПОЖАР) и безопасное ведение горных работ на склонных к самовозгоранию пластах угля включает обязательные требования (см. НАРУШЕНИЯ ТРЕБОВАНИЙ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ) (п. 25 раздела III Приказа Ростехнадзора № Пр-469):

· при определении склонности пластов угля к самовозгоранию;

· при предупреждении эндогенных пожаров при отработке пластов угля, склонных к самовозгоранию;

· к контролю эндогенной пожароопасности при отработке пластов угля, склонных к самовозгоранию;

· при ликвидации очагов (см. ОЧАГ ПОЖАРА) самонагревания угля (см. САМОНАГРЕВАНИЕ);

· при ведении горных работ у границ действующего эндогенного пожара;

· при тушении эндогенных пожаров (см. ТУШЕНИЕ ПОЖАРА);

· к контролю за тушением эндогенного пожара;

· при списании эндогенных пожаров и вскрытии пожарных участков;

· при ведении горных работ в контуре потушенных эндогенных пожаров;

· к расследованию и учету эндогенных пожаров.

Применение антипирогенов

Для снижения эндогенной пожароопасности на пластах угля, склонных к самовозгоранию, антипирогены следует применять в виде жидкостей, пен, заиловочных и (или) вспененных суспензий, порошков, инертных газов, водных растворов солей, пенообразователей (см. ПЕНООБРАЗОВАТЕЛИ), гелей, сухих и (или) жидких аэрозолей.

Виды и количество антипирогенов, используемых для предупреждения эндогенных пожаров, способы их применения следует определять в документах на ведение горных работ, используя документацию на применяемый антипироген организации-изготовителя.

При выполнении работ по снижению эндогенной пожароопасности следует контролировать количество антипирогена, использованного для данных целей (п. 51 раздела III Приказа Ростехнадзора № Пр-469).

На пластах угля крутого и крутонаклонного падения обработку антипирогенами выработанного пространства вышележащего горизонта и межгоризонтного целика следует осуществлять по скважинам, пробуренным с поверхности, или из выработок сближенных пластов угля, из расчета опережения действующего забоя на 25–30 м (п. 52 раздела III Приказа Ростехнадзора № Пр-469).

Для распыления водных растворов антипирогенов следует использовать технические устройства, обеспечивающие размеры и дисперсность распыляемого облака, предусмотренные в документации на ведение горных работ (п. 53 раздела III Приказа Ростехнадзора № Пр-469).

Антипирогенами следует обрабатывать весь уголь, оставляемый в выработанном пространстве, в том числе целики угля, краевую часть пласта угля у монтажных и демонтажных камер, угольные пачки, обрушающиеся за крепью очистного комплекса вышележащие пласты угля и пропластки (п. 54 раздела III Приказа Ростехнадзора № Пр-469).

На шахтах с гидродобычей угля профилактическую обработку выработанного пространства крутых пластов угля следует проводить путем подачи воды под низким (0,6–2,0 МПа) и высоким (10 МПа и более) давлением за ИП и под низким давлением по скважинам, пробуренным с подэтажного штрека сближенного пласта угля или с поверхности (п. 55 раздела III Приказа Ростехнадзора № Пр-469).

При возвратоточных, прямоточных и (или) комбинированных схемах проветривания следует проводить антипирогенную обработку угольной пыли, оседающей в выработанном пространстве действующих выемочных участков (п. 56 раздела III Приказа Ростехнадзора № Пр-469).

Антипирогены следует подавать по направлению утечек воздуха в выработанное пространство в виде аэрозолей. Подача жидких и твердых антипирогенов чередуется в течение суток. Объемы и параметры выполненных работ по антипирогенной обработке угля подлежат учету (п. 57 раздела III Приказа Ростехнадзора № Пр-469).

Заиловочные суспензии следует применять для антипирогенной обработки выработанного пространства выемочных участков, ликвидации очагов самонагревания угля и тушения пожаров, усиления изоляции выработанных пространств (п. 58 раздела III Приказа Ростехнадзора № Пр-469).

Для приготовления заиловочной суспензии следует использовать летучую золу электростанций, золошлаковые материалы, отходы обогащения агломерационных фабрик и металлургических заводов, мелкие фракции (отсев) горелых горных пород и суглинки.

Объем твердой фазы заиловочной суспензии, подаваемой в выработанное пространство для профилактических целей, должен составлять 3–5 % от объема вынимаемого угля (п. 59 раздела III Приказа Ростехнадзора № Пр-469).

На участках, опасных по прорыву глины, применение заиловочных суспензий для обработки выработанных пространств запрещается (п. 60 раздела III Приказа Ростехнадзора № Пр-469).

При подаче суспензии следует исключить поступление воздуха за счет его эжекции в выработанное пространство изолированных участков (п. 61 раздела III Приказа Ростехнадзора № Пр-469).

При заиловочных работах следует обеспечивать:

· возведение ИП;

· устройство канав для спуска воды из зон заиливания так, чтобы вода не мешала эксплуатационным работам;

· периодический контроль за подачей суспензии и своевременным спуском из-за ИП отстоявшейся воды;

· наблюдение за состоянием ИП и их ремонт (п. 62 раздела III Приказа Ростехнадзора № Пр-469).

Скважинам, пробуренным с земной поверхности для подачи антипирогенов, должен быть присвоен порядковый номер. Данные скважины после окончания работ по подаче антипирогенов следует качественно изолировать и оборудовать устройствами, обеспечивающими возможность контроля за признаками самонагревания угля в отработанной части пласта угля.

Изоляция скважин, пробуренных с земной поверхности, выполняется в соответствии с нормативными правовыми актами в области промышленной безопасности, содержащими требования к изоляции неиспользуемых горных выработок и выработанных пространств в угольных шахтах (п. 63 раздела III Приказа Ростехнадзора № Пр-469) [4].

Литература:

1.Пожарная безопасность. Энциклопедия. — ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2019 г.

2.Химический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия, 1983 г.

3.Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1984–1991 гг.

4.Приказ Ростехнадзора от 27.11.2020 г. № Пр-469 «Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности Инструкция по предупреждению экзогенной и эндогенной пожароопасности на объектах ведения горных работ угольной промышленности»

5.Mаевская B. M., Aлексеев И. C. Руководство по применению антипирогенов для предупреждения и тушения подземных эндогенных пожаров. Кемерово, 1967 г.