Введение
1. Состояние вопроса 18
1.1. Анализ российских нормативных документов, регламентирующих требования к пожарной и токсической безопасности шахтных полимерных материалов 22
1.2. Анализ существующих методов оценки пожароопасных и токсических свойств шахтных полимерных материалов
1.2.1. Методы определения токсичности продуктов горения 31
1.2.2. Методы определения дымообразующей способности 33
1.2.3. Методы идентификации материалов 34
Выводы по 1 разделу. Цель работы и задачи исследования 36
2. Для оценки аддитивного токсического эффекта продуктов горения шахтных полимерных материалов необходимым условием является измерение удельных масс выделившихся газов: оксида углерода, диоксида серы, оксидов азота, формальдегида, хлористого водорода, цианистого водорода 38
2.1. Статистический анализ причин групповых несчастных случаев при крупных авариях с
пожарами и взрывами на угольных шахтах Кузбасса 38
2.1.1. Степень воздействия на горнорабочих поражающих факторов пожара и взрыва 39
2.1.2. Доля отравлений в статистике причин гибели горняков
2.2. Сущность процесса горения полимеров 43
2.3. Показатели пожарной и токсической опасности полимерных материалов 46
2.4. Лабораторные исследования пожарных характеристик полимерных материалов 49
2.5. Токсичность индивидуальных продуктов разложения и горения 57
2.6. Комбинированное действие продуктов разложения и горения 69
2.7. Исследование состава аэрозольной фазы термической деструкции полимерных материалов 74
2.8. Определение основных токсических компонентов продуктов термодеструкции полимеров 82
Выводы по 2 разделу 88
3. В качестве расчетного показателя для классификации полимерных материалов по степени токсичности продуктов горения может использоваться критерий KgCO как сумма значений удельных масс летучих токсичных продуктов горения однонаправ ленного действия, приведенных к удельной массе оксида углерода (СО) путем соот несения величины предельно допустимых концентраций веществ ПДКi в воздухе рабочей зоны с ПДКCO 90
3.1. Разработка и создание лабораторной установки «Термодес» для исследования продуктов термодеструкции полимерных материалов 90
3.1.1. Схема проведения процесса термодеструкции на установке «Термодес» 91
3.2. Применение дериватографического метода для определения кинетических параметров термодеструкции полимерных материалов 93
3.3. Исследование состава газовой фазы термической деструкции полимерных материалов 98
3.4. Научное обоснование расчетного метода оценки токсичности продуктов горения материалов 3.4.1. Разработка критерия токсичности продуктов горения веществ и материалов 101
3.4.2. Математическая модель определения критерия токсичности продуктов горения КgCO .106
3.4.3. Сущность расчетного метода оценки токсичности продуктов горения веществ и материалов 109
3.4.4. Результаты сравнительных испытаний по оценке токсичности продуктов горения материалов расчетным методом и методом экспериментальной токсико- метрии 111
Выводы по 3 разделу 115
4. Интегральный показатель величины дымообразования Rи является дополнительным критерием для оценки дымообразующей способности шахтных полимерных материалов, характеризующим динамику дымообразования и количество дыма, генерируемого материалом в процессе термодеструкции 116
4.1. Физико–химические аспекты дымообразования 117
4.2. Методология определения дымообразующей способности 4.2.1. Оптические методы определения дымообразующей способности 120
4.2.2. Параметры дымообразующей способности материала
4.3. Особенности определения дымообразующей способности по ГОСТ 12.1.044–89 123
4.4. Исследования динамических параметров процесса дымообразования при термодеструкции материалов 125
4.5. Разработка метода измерения интегрального показателя склонности материалов к дымообразованию и его математической модели 128
4.6. Результаты сравнительных испытаний дымообразующей способности материалов, проведенных статическим и динамическим методами 129
Выводы по 4 разделу 133
5. Степень загазованности горной выработки при физико–химическом воздействии на горные породы можно определить на основе теоретической зависимости кинетики газовыделения Gi (t) токсичных веществ при смешивании и отверждении полимерных смол, моделируя в лабораторных условиях динамику газовыделения для реальной горной выработки и вычисляя затем прогнозные концентрации токсичных веществ Ci (t) в рудничной атмосфере 134
5.1. Характеристика физико–химических и токсических свойств материалов, применяемых в новых технологиях подземной угледобычи 136
5.2. Экспериментальные и теоретические исследования особенностей образования и распространения токсичных газовыделений при применении полимерных материалов в угольных шахтах
5.2.1. Процесс упрочнения пород методом анкерования 139
5.2.2. Теоретические исследования динамики газовыделения при применении полимеров для упрочнения горного массива 143
5.2.3. Химическое упрочнение поверхности угля для предотвращения ветровой эрозии при его транспортировании и хранении 152
5.2.4. Процесс возведения и герметизации вентиляционных сооружений 153
5.2.5. Технология физико–химического воздействия на угольный пласт для борьбы с внезапными выбросами угля, газа и пылеобразованием 156
5.2.6. Процесс газо– и гидроизоляции покрытий и перемычек с использованием пленкообразующих материалов 158
5.3. Опытно–промышленные исследования состава рудничной атмосферы 160
5.3.1. Состав рудничной атмосферы на рабочих местах угольных шахт 160
5.3.2. Состав рудничной атмосферы на рабочих местах угольных разрезов 161
5.3.3. Состав рудничной атмосферы на рабочих местах углеобогатительных фабрик 162
5.4. Методология определения параметров газовыделения при смешивании, отверждении и термодеструкции полимеров в лабораторных и промышленных условиях 163
5.4.1. Методика измерения удельного газовыделения при смешивании и отверждении компонентов полимерных материалов 163
5.4.2. Математическая модель и программный продукт «Токсика Q» для расчета параметров газо– и дымовыделения в технологических процессах угледобычи с использованием полимеров 167
Выводы по 5 разделу 175
6. Методология превентивного контроля пожароопасных и токсических свойств синтетических полимеров, применяемых на угольных шахтах, базируется на классификации материалов по физико–химическим характеристикам и группам продукции, являющейся основой выбора методик измерений, алгоритма испытаний, установления критериев безопасности для допуска материалов к эксплуатации 177
6.1. Разработка системы контроля пожароопасных и токсических свойств полимерных материалов 177
6.2. Функции системы контроля 180
6.3. Разработка классификации шахтных полимерных материалов
6.3.1. Классификация полимеров по применению в технологических процессах 185
6.3.2. Классификация полимеров по химическому составу и физическим свойствам 207
6.3.3. Классификация шахтных полимерных материалов согласно номенклатуре ОКП (ОК 005–93) 210
6.4. Разработка алгоритма испытаний шахтных полимерных материалов по параметрам
пожарной и токсической безопасности 212
6.4.1. Определение группы полимерной продукции 212
6.4.2. Процедура идентификации 214
6.4.3. Определение показателей пожарной и токсической безопасности для групп полимерных материалов 216
6.4.4. Процедура испытаний материалов 218
6.4.5. Процедура оценки шахтных полимерных материалов по критериям безопасности 221
6.4.6. Порядок допуска материалов к эксплуатации на предприятиях угольной промышленности
6.5. Комплекс противопожарных мероприятий и мер по предупреждению неблагоприятного воздействия вредных веществ при использовании полимерных материалов на угольных шахтах 223
Выводы по 6 разделу 228
Заключение 230
Список литературы 234
Список сокращений 257
