Горно-геологические и горнотехнические условия ведения горных работ как основные факторы, определяющие условия самонагревания и самовозгорания углей и глинисто-углистых пород, весьма разнообразны.
Практика показывает, что чаще пожары возникают при способах вскрытия и подготовки выемочных полей, которые не позволяют надежно изолировать выработанное пространство. Наиболее пожароопасными являются способы вскрытия центрально расположенными вертикальными или наклонными стволами при прямом порядке отработки шахтных полей, а также наклонными стволами, проходимыми по пластам самовозгорающихся углей. Весьма пожароопасной является пластовая подготовка выемочных полей.
Величина и продолжительность утечек (подсосов) воздуха (а следовательно, и пожароопасность) зависят от схемы и способа проветривания, депрессии, аэродинамического сопротивления выработанного пространства и направления очистных работ на крыле и выемочном участке. Увеличение общешахтной депрессии является одной из главных причин возникновения и рецидивов пожаров от самовозгорания угля. На газообильных шахтах вследствие резкого падения концентрации кислорода при фильтрации воздуха через выработанное пространство с большим содержанием метана очаги самовозгорания возникают вблизи мест поступления вентиляционной струи.
Установлено, что углисто-глинистые породы могут быть склонны к самовозгоранию даже в большей степени, чем угли той же стадии метаморфизма, а бурые угли самовозгораются чаще, чем каменные. Случаи самовозгорания антрацита в пластах очень редки. Не известны случаи самовозгорания окисленных углей и не было самовозгорания углей в зоне выветривания.
Опасность эндогенных пожаров возрастает с увеличением угла падения и мощности разрабатываемых угольных пластов. При этом пласты, склонные к самовозгоранию, характеризуются большей тектонической перемятостью.
Более половины эндогенных пожаров приурочено к целикам, оставляемым в зонах тектонических нарушений. На буроугольных пластах целики могут самовозгораться даже в ненарушенном состоянии. Известны также случаи самовозгорания угля в целиках, оставленных в выработанных пространствах.
Самовозгорается отбитый уголь и уголь в обнажениях массива. Эндогенные пожары происходят в выработанных пространствах как действующих, так и отработанных участков независимо от способа управления кровлей.
Известны случаи самовозгорания угля в средней части и нишах действующих остановленных лав. Уголь в лавах самовозгорался в зонах геологических нарушений, в полостях высыпаний и выбросов и в местах сопряжения лав с участковыми выработками
Имели место случаи самовозгорания угля как в погашенных, так и действующих подготовительных выработках. В действующих подготовительных выработках самовозгораются горная масса и уголь в обнажениях пластов, в том числе на участках без видимых геологических нарушений. Нередки случаи самовозгорания угля в охранных целиках над откаточными штреками при очистных работах на крутопадающих пластах. Часты случаи самовозгорания угля в куполах за крепью выработок. Самовозгорался уголь также в места сопряжений участковых подготовительных выработок с уклоном. Нередки случаи самонагревания угля в гезенках в углеспускных печах. В последние годы в шахтах Донбасса отмечены случаи самовозгорания пустых пород алевролита, особенно в зонах газодинамических проявлений.
Следует иметь в виду, что при определенных условиях (неубранный уголь в полостях внезапных выбросов, систематические прососы воздуха через выработанное пространство, длительное нахождение отслоившегося угля за крепью горных выработок и воздействие органических веществ на уголь и т. п.) возможно возникновение эндогенных пожаров на выемочных полях шахтопластов угля, не склонного к самовозгоранию.
Склонность угля шахтопласта к самовозгоранию устанавливается НИИГД «Респиратор» на стадии геологоразведки шахтного поля по представляемым геологоразведочной экспедицией пробам угля и необходимым материалам. При необходимости, но не реже одного раза в 5 лет, склонность к самовозгоранию углей шахтопластов уточняется.
Для определения группы пожарной опасности шахтопласта определяется влияние взаимосвязанных факторов на интенсивность возникновения эндогенных пожаров по формуле
lф = — 0,008 + 0,029m + 0,0007a + 0,008S — 0,0008V — 0,0035Hg, мес-1,
где 0,008 — свободный член; m — мощность пласта, м; а — угол падения пласта, град; S — доля общей серы в угле, %; V — скорость подвигания очистного забоя, м/мес; Hg — диффузионное сопротивление, мм.
Межпожарный период Тм определяют по формуле
Тм=1/lф, мес,
а вероятность возникновения пожара
Р= 1 — е—lфТ,
где Т — время отработки выемочного поля (участка), мес.
В зависимости от значения Р шахтопласты (выемочные поля) склонных к самовозгоранию углей по эндогенной пожароопасности подразделяются на три группы:
- I — особо опасные шахтопласты (участки), вероятность возникновения пожаров у которых превышает 0,75;
- II — пожароопасные пласты (участки), вероятность возникновения пожаров у которых находится в пределах от 0,45 до 0,75;
- III — малоопасные шахтопласты (участки), вероятность возникновения пожаров у которых менее 0,45.
Список шахтопластов угля, склонного к самовозгоранию ежегодно утверждается в установленном порядке по каждому государственному предприятию, самостоятельной шахте и т. п.