Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В отчетном периоде в рамках проекта выполнены комплексные фундаментальные и прикладные исследования, направленные на выявление механизмов и количественную оценку влияния процессов обогащения угля на его склонность к самовозгоранию. Проведена кампания по идентификации и детальному обследованию действующих очагов самовозгорания на породных отвалах Кузбасса. Осуществлен отбор образцов (рядовой уголь, обогащенный концентрат, отходы обогащения), отражающих все стадии процесса самонагревания. На экспериментальном полигоне организован мониторинг с использованием оборудования для измерения температурного поля на глубинах до 3.5 м. Проведен цикл экспериментов по газовыделению из угля при контролируемом нагреве (20-400°C) в потоке воздуха, позволивший установить температурные зависимости выделения токсичных (CO, SO₂) и горючих (CH₄, H₂, C₂-C₄) газов. Создан и испытан в полевых условиях функциональный прототип беспроводного датчикового узла для мониторинга температуры и концентрации CO в режиме реального времени. Отработана методика дистанционного выявления тепловых аномалий с помощью БПЛА с тепловизором. Для исследования динамики процесса самовозгорания угля в реальных условиях на протяжении 2025 года проводился мониторинг содержания ключевых индикаторных газов (O₂, CO₂, CO, H₂, C₂H₄, C₃H₆) в рудничной атмосфере вблизи изолированного эндогенного очага. Полученные данные были сопоставлены с результатами мониторинга за предыдущие годы (2021–2024 гг.). За отчетный период наблюдалось медленное повышение концентрации O₂ и незначительное снижение содержания CO₂ с резкими синхронными колебаниями в летние месяцы. Такая динамика свидетельствует о снижении общей интенсивности окислительных процессов в очаге, что может быть интерпретировано как переход в стадию тления или результат частичной изоляции. Концентрации оксида углерода и водорода демонстрировали резкие синхронные колебания с общей тенденцией к снижению. Заметные пики в июле-августе коррелируют с сезонным повышением температуры окружающей среды, что, вероятно, усилило естественную тягу и приток кислорода к очагу, временно интенсифицировав процессы низкотемпературного окисления и пиролиза. Концентрация пропилена (C₃H₆) плавно снижалась, что также указывает на затухание высокотемпературных пиролитических процессов. Этилен (C₂H₄) показал более сложную динамику: после медленного снижения до июля последовал резкий рост концентрации в августе-сентябре (более чем в 2 раза) с последующим спадом. Этот всплеск может быть связан с локальным термическим пиролизом новой порции угля или изменением путей фильтрации газов внутри массива. Анализ многолетних данных (2021–2025 гг.) позволяет заключить, что в изолированном очаге происходят колебания температуры и газовыделения, обусловленные сезонными изменениями и, вероятно, циклами частичного обрушения и восстановления путей фильтрации воздуха. Доказано, что процесс обогащения, увеличивающий удельную поверхность и содержание горючей массы, снижает температуру начала экзотермического окисления угля на 15-30°C и сокращает расчетный инкубационный период самовозгорания в 1.5-3 раза. Впервые для условий Кузбасса показано, что флотореагенты (в частности, содержащие ионы железа и меди) могут повышать константу скорости сорбции кислорода на 20-40%, выступая катализаторами низкотемпературного окисления. Предложен и апробирован алгоритм комплексной оценки пожароопасности отходов углеобогащения, интегрирующий данные по сорбции кислорода, критической температуре и влажности, что позволяет классифицировать материалы по степени риска. Результаты носят междисциплинарный характер и вносят вклад в фундаментальные знания в области химии твердого топлива, теплофизики и геоэкологии. Практическая значимость заключается в создании научной основы для разработки новых нормативных документов, интеллектуальных систем прогноза и мониторинга, направленных на снижение экологических и технологических рисков в угольной отрасли России, что соответствует стратегическому направлению НТР РФ «Н2» (ресурсосберегающая энергетика)