Изложены новые представления о причинах самонагревания и возгорания пород угольных месторождений, многостадийном процессе их горения. Определены наиболее эффективные способы и технологии предотвращения и подавления опасных и вредных природных проявлений. Обоснованы принципы управления процессом горения породы на каждой его стадии. Представлены физико-математическая модель и методика расчета параметров процесса тушения горной породы водой. Доказана целесообразность добавления к используемой для тушения породы воде гидроксидов или карбонатов Na, K, Ca. Предложены технологии и схемы тушения отвальных пород, обеспечивающие защиту окружающей природной среды от загрязнения.

Установлено, что причиной зарождения эндогенных пожаров в зонах геологических нарушений пластов является их трещиноватость и содержание в полостях трещин измельченного угля. Установлена важная особенность механизма самонагревания, заключающаяся в увеличении в 2,5 раза глубины проникновения молекул кислорода в уголь при повышении температуры с 50 до 100 - 120 °C. При этом объем и, соответственно, масса окисляющегося угля возрастает в 15 - 16 раз, что определяет такое же увеличение генерируемой очагом теплоты. Наиболее активны при возникновении очагов самонагревания частицы угля размером менее 0,04 - 0,1 мм. Предложено использовать антипирогены, воздействующие на мелкие фракции угля.

Рассмотрены дополнительные доказательства в пользу новой гипотезы природы зарождения процессов самовозгорания угольных пластов. Изложены вопросы обеспечения безопасных температур нагревающихся элементов рудничного электрооборудования в области предотвращения вспышек метана и пожаров в шахтах. Предложена классификация способов подавления самонагревания угля в пересекаемых подготовительными выработками в зонах геологических нарушений пластов. Обоснован выбор условий синтеза полифосфата аммония для производства эффективных вспучивающихся огнезащитных покрытий.

Подано розв'язання задачі поширення тепла в ізотропному тріщинуватому твердому тілі (гірській породі) в разі ендогенної пожежі за різних умов гірничопрохідницьких робіт, коли порода включає вугілля, горючі сланці або інші потенційні джерела тепла.

Окреслено проблему виявлення ендогенних пожеж на ранніх стадіях за допомогою контролю ознак самозаймання вугілля. Описано дослідження контролю оксиду вуглецю за допомогою шахтного газоаналізатора мікроконцентрацій оксиду вуглецю "Сигма-СО-В" на базі стояків СПИ-1. Описано програмну підсистему комплексу КАГІ, що дає можливість здійснювати контроль оксиду вуглецю. Розглянуто алгоритмічне забезпечення комплексу КАГІ при ідентифікації показань апаратури "Сигма-СО-В".

Числово досліджено структуру (на мікробіологічному та надмолекулярному рівні) та поведінку у процесах термічної деструкції вугілля Донецького басейну з різною схильністю до самозаймання. Запропоновано нові показники для більш точної оцінки схильності вугілля до самозаймання: вміст найважливіших біомаркерів бактерій (стеранів, гопанів, дитерпеноїдів) і дибензотіофену, показники надмолекулярної організації вугілля та максимальна швидкість втрати маси в процесі деструкції.

Обгрунтовано шляхи підвищення рівня ендогенної пожежної безпеки вугільних шахт на підставі дослідження геомеханічних та аерологічних особливостей процесу формування пожежонебезпечних зон у виїмкових полях, модернізації існуючих і розробки нових способів ефективного запобігання ендогенним пожежам. Розглянуто геомеханічні, аерологічні та теплові процеси у вугленосному гірському масиві, що деформується під впливом гірничих робіт. Запропоновано технологію запобігання самонагріванню та самозаймання вугілля у підземних гірничих виробках. Встановлено фізичну сутність впливу літологічної будівлі покрівлі розроблювального пласта на циклічність геомеханічних та аерологічних процесів у виробленому просторі. Вперше теоретично обгрунтовано та експериментально підтверджено прискорення самонагрівання розпушеного вугілля шляхом передачі термічно тонким вугільним часткам теплоти від газів, що нагріваються під впливом фізичних процесів в атмосфері гірничих виробок.

Розвинуто гіпотезу виникнення та поширення теплового поля породного відвалу, яке самозагоряється, що враховує тепло від вилуговування карбонатних включень у процесі самозагоряння вугілля. Установлено закономірності генерації тепла в масиві водонасичених та водотривких грунтів і гірничих порід від осередкового джерела тепловиділення. Наведено рівняння теплового балансу для виділеної елементарної частки водоносного пласта, нагрітого масивом, що самозагоряється, запропоновано способи їх розв'язку. Установлено кількісні значення теплофізичних параметрів грунтів і гірничих порід - еталонів для здійснення моделювання та розрахунків масопереносу вологи за високих тисків і температур. Розроблено гірничопрохідницький спосіб здобуття теплової енергії зі складованих відходів вуглевидобутку, конструкції кріплення та тепловловлювачів для відбору тепла складованих відходів вуглевидобутку, що самозагоряються. Обгрунтовано склад і технологію виробництва жаротривких матеріалів для виробництва тепловловлювачів, які працюють в агресивних середовищах. Розроблено способи переробки та сухого збагачення складованих відходів вуглезбагачення з низьким рівнем вмісту вугілля у відходах для повної переробки складованих відходів вуглезабезпечення. Показано, що очікуваний економічний ефект від однієї установки з утилізації даних відходів вугільного виробництва для опалення та гарячого водопостачання житла складає 3,5 - 4 млн грн на рік з терміном окупності капіталовкладень 2,6 року.

Теоретично обгрунтовано та запропоновано практичне розв'язання задачі стосовно зниження ендогенної пожежонебезпеки підготовчих гірничих виробок, які розкривають геологічні порушення. Установлено закономірності структурної будови порушеного пласта, що примикає до виробки. Розкрито термодинамічні процеси, які в ньому відбуваються з застосуванням розроблених способів запобігання самонагріванню вугілля. Одержано нові відомості стосовно процесу окиснення вугілля у розкритих гірничими виробками порушених дільницях вугільних пластів. Виявлено фактори, які сприяють формуванню осередків самонагрівання. За результатами проведених теоретичних і експериментальних досліджень розвинуто механізм формування осередків самонагрівання вугілля у зонах геологічних порушень, з'ясовано стадію ефузивних процесів. Розроблено методики прогнозування пожежонебезпечних зон, програмного забезпечення, яке дозволяє оперативно проводити прогноз місця розташування, геометричних розмірів пожежонебезпечнх зон і тривалість їх формування, здійснювати розробку способів профілактики ендогенних пожеж.

Встановлено закономірності процесу самонагрівання шарового скупчення вугілля внаслідок окиснення його киснем повітря та нагромадження теплоти за певних гірничо-геологічних і гірничо-технічних умов, що дозволяє прогнозувати наявність пожежонебезпечних зон під час проведення гірничих робіт. Запропоновано новий підхід щодо прогнозування ендогенної пожежонебезпеки у межах виїмкової дільниці, який грунтується на принципі врахування ступеня впливу гірничо-геологічих та гірничо-технічних факторів під час обробки пласта. За даними лабораторного дослідження вугілля та математичного моделювання процесу самонагрівання розраховано критичні значення величин скупчення вугілля, їх температуру й інкубаційний період самозаймання. Вперше виявлено взаємозв'язок між молекулярно-ситовими властивостями вугілля та його критичною температурою самозаймання, за якої кінетичний діаметр молекул кисню стає менше діаметра молекулярних пор вугілля, а вся внутрішня поверхня палива є доступною окиснику. Встановлено, що вплив молекулярно-ситових властивостей на критичні температури самозаймання зникає у разі подрібнення вугілля до розмірів 0,02 - 0,05 мм, а його питома поверхня за даних умов максимально збільшується.

Проаналізовано стан аеродинамічних параметрів деформованих порід міжпластя та ендогенної пожежної небезпеки світи зближених крутих пластів. Експериментально доведено, що структура вугленосних масивів, закономірності зрушення підроблених і нароблених масивів порід, утворення та поширення зони тріщин, утворення зони водо- і газопровідних тріщин, закономірності газовиділення та повітропроникнення мають фрактальний характер. Досліджено аеротермодинамічні процеси у вироблених просторах під час відробки світи зближених крутих пластів унаслідок утворення аеродинамічних зв'язків через деформовані породи міжпластя. На підставі виконаних досліджень обгрунтовано технологію відпрацьовування вугільних пластів, вибір технічних засобів і вентиляційних режимів, групування пластів і черговість їх відпрацьовування, що забезпечує пожежобезпечне відпрацьовування світи зближених крутих пластів.

Наведено результати досліджень процесу теплового самозаймання (ТСЗ) пиловугільних сумішей (ПВС) за детермінованих, випадкових і нечітких умов. Описано математичні моделі (ММ), які базуються на рівняннях теплового та матеріальних балансів процесу саморозігрівання паливної суміші. Визначено вплив основних параметрів ММ за детермінованих умов на температуру самозаймання та положення точки самозаймання за рухом ПВС. Проаналізовано особливості ММ ТСЗ з урахуванням теплового випромінювання, його роль у даному процесі.

Правильно выполненное уплотнение позволяет существенно повысить несущую способность и устойчивость сооружаемого объекта, увеличить ее водонепроницаемость и в большинстве случаев исключить вероятность осадки.

Досліджено умови загорання Львівсько-Волинського вугілля.

Известно, что самонагревание и самовозгорание угля происходят в результате адсорбции им кислорода, который затем вступает в химическое взаимодействие с углем, сопровождающееся выделением теплоты. Приведены результаты исследований адсорбции газов единичными зернами адсорбента, стенками каналов. Математические модели проверены в экспериментах с углем на различных шахтах Украины. Описаны работы, в которых рассмотрены факторы, влияющие на развитие процесса самонагревания, методы воздействия на них с целью предотвращения возникновения пожара. Предложены математические модели газообменных процессов, сопровождаемых реакциями в слое зернистого материала. Рассмотрены вопросы деления на категории шахт в зависимости от пожарной опасности, влияния геологических нарушений на самовозгорание, инкубационный период самовозгорания угля.

Исследовано состояние эндогенной пожароопасности на предприятиях угольной промышленности. Проведена разработка метода оценки склонности углей к самовозгоранию. Дан прогноз опасности самовозгорания угля в конкретных горно-геологических условиях. Раскрыта роль химической активности и влажности угля в процессе самовозгорания. Предложены основные технические решения по пожаробезопасному ведению горных работ. Раскрыта сущность метода аэрозольной профилактики самовозгорания угля. Приведены экспериментальные исследования движения пены и охлаждения ею обрушенных пород. Даны технологические схемы применения газомеханических пен. Рассмотрен вопрос обнаружения и контроля за ходом тушения эндогенных пожаров по пробам воздуха из горных выработок и дегазационных скважин. Проанализировано влияние пожарных газов на параметры химической активности углей. Рассмотрены свойства азота, область применения, способы и средства подачи. Приведены технологические схемы рециркуляции газовых потоков в изолированных пожарных участках. Представлены условия работы очистных забоев при наличии очага самонагревания в выработанном пространстве.

Проанализированы основные методы обнаружения и контроля за ходом тушения эндогенных пожаров и рассмотрены недостатки каждого из них. Дано теоретическое обоснование поиска индикаторных компонентов для определения температур очагов самонагревания угля. Сделано предположение о возможности использования соотношения оксидов углерода для определения температуры очагов самонагревания угля. Предложено при инертизации пожарных участков азотом убывание кислорода рассчитывать исходя из концентрации аргона в пожарных газах.

Предложена система уравнений для описания процесса самовозгорания угля в зонах геологических нарушений (ЗГН). Найдено аналитическое решение задачи и выполнен его анализ. Получено выражение для вычисления комплексного критерия пожароопасности в ЗГН.

Приведены теоретические зависимости интенсивности поглощения кислорода углями от времени и концентрации поглощенного кислорода от определенного промежутка времени с учетом константы скорости химической реакции, утечек воздуха через скопления угля, температуры, газоносности пласта, и на этой основе дана оценка склонности углей к самовозгоранию.

Разработана новая технология предупреждения самонагревания угля в зонах геологических нарушений пластов на основании применения антипирогенной смеси, позволяющая избежать негативного влияния горного давления и обеспечить надежную и эффективную профилактику эндогенных пожаров за счет непрерывного и долговременного выделения газообразных ингибиторов в результате электролиза.