|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Изменение сорбционных свойств углей разрушенных
под воздействием сдвиговых напряжений В.А. Васильковский1 1Институт физики горных
процессов НАН Украины, 49600, г. Днепр, ул. Симферопольская, 2-а. Физико-технические
проблемы горного производства, 2019, (21), 32-42. https://doi.org/10.37101/ftpgp21.01.002 ABSTRACT(IN UKRAINIAN) Мета. Вивчити сорбційні
властивості і кінетику десорбції метану для вугілля, що зазнало руйнування
під дією зсувних напружень і виявити зв'язок між рівнем напруг
і характерним часом релаксації десорбції. Методика. Руйнування кубічних
зразків вугілля зсувними деформаціями виконували за допомогою тривісного преса. При руйнуванні використовували рівні зсувних напружень 4 МПа і 14
МПа. Для вивчення процесу
десорбції метану з вугілля
застосований об'ємний
метод. Використано новий
метод аналізу експериментальних
результатів заснований на
уявленні про зміну
характерного часу релаксації десорбції
при емісії метану. Результати. На основі експериментальних даних визначено параметри кінетики десорбції метану з трьох зразків вугілля: вихідного і зруйнованих зсувними напруженнями різного рівня. Порівняння параметрів кінетики показало, що з ростом рівня зсувних напружень характерний час десорбції метану скорочується, коефіцієнт ефективної дифузії метану збільшується, а сорбуюча
здатність вугілля зменшується. Проведено якісний
і кількісний аналіз альтернативних інтерпретацій особливостей зміни кінетичних параметрів десорбції метану з вугілля зруйнованого зсувними напруженнями різного рівня. Наукова новизна. Обговорення
експериментальних результатів
в рамках моделі динамічної
сорбції дає підставу вважати, що всі особливості
сорбційної кінетики обумовлені тільки енергетикою взаємодії метану з вугіллям. Вперше виявлена залежність енергії взаємодії метану з речовиною вугілля від рівня зсувних
напружень, що руйнують вугілля. Практична значимість. Результати дослідження
дозволяють діагностувати
по пробам вугілля рівень зсувних напружень в шарі і можуть бути використані для ідентифікації та прогнозу газодинамічних
проявів. Ключові слова: характерний
час, релаксація десорбції,
рівень зсувних напружень, енергія взаємодії, об'ємний метод, емісія, десорбція метану, мікроструктура вугілля, сорбуюча здатність вугілля СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1.
Ревва, В.Н., Ульянова, Е.В. & Васильковский, В.А. (2007). Влияние вида напряженного
состояния на сорбционные свойства углей при их разрушении в условиях
объемного неравнокомпонентного сжатия. Геотехнічна механіка,
(69), 97-104. 2.
Алексеев, А.Д., Ульянова, Е.В., Васильковский, В.А. [и др.]. (2008). Влияние нарушенности угольного пласта на кинетику выхода метана. Горный информационно-аналитический
бюллетень, (ОВ 7), 54-65. 3.
Алексеев, А.Д., Ульянова, Е.В., Васильковский, В.А. [и др.]. (2010). Особенности
структуры угля выбросоопасных зон. Горный информацирнно-аналитический
бюллетень, (8),164-179. 4. Алексеев, А.Д., Ульянова, Е.В., Ревва,
В.Н. [и др.]. (2000). Изменение сорбционных свойств углей, подвергшихся
трехосному нагружению. Деформирование и разрушение материалов с дефектами и динамические
явления в горных породах и выработках: X Международная научная школа, сб. научн.
трудов. Симферполь, 12–13. 5. Алексеев, А.Д. Ревва, В.Н. & Ульянова, Е.В. (2001). Влияние давления на сорбционные
свойства угля. Физика и техника высоких
давлений, (1), 9–11. 6. Василенко, Т.А., Поляков, П.И. & Ульянова, Е.В. (1998). Изменения в структуре ископаемых углей,
возникающие под. воздействием высоких давлений. Физико- технические проблемы горного производства, (1), 16-23. 7. Разумова, Л.Л., Касаточкин, В.И. & Воларович, М.П. (1955). Влияние высоких давлений на
молекулярную структуру каменных углей. ДАН
СССР, (6), 1033-1035. 8. Василенко, Т.А., Поляков, П.И. & Слюсарев, В.В. (2000). Исследование влияния высокого давления
на систему уголь-газ. Физика и техника
высоких давлений, т.10, (4), 133-135. 9.
Алексеев, А. Д. (2010). Физика угля и
горных процессов. Киев: Наук. думка,. − 423 с. 10.
Васильковский, В.А. & Минеев, С.П. (2017). Распределение и механизмы
движения метана в блоках угля. Физико-технические
проблемы горного производства, (19), 19 – 32. 11. Васильковский, В.А. & Ульянова, Е.В. (2006).
Некоторые аспекты интерпретации кинетики десорбции метана из
каменного Физико-технические проблемы горного производства, (9),
56-61. 12. Gorban, A.N., Sargsyan, H.P. & Wahab, H.A. (2011). Quasichemical Models of Multicomponent Nonlinear Diffusion. Mathematical Modelling of
Natural Phenomenа,. (5), 184-262. 13. Мулдер, М. (1999). Введение
в мембранную технологию, М.: Мир, 513 с. 14.
Френкель, Я. И. (1975). Кинетическая
теория жидкостей, Л.:
Наука, 591c. 15.
Булат, А.Ф., Скипочка, С.И., Паламарчук, Т.А. & Анциферов, В.А. (2010).
Метаногенерация в угольных пластах, Днепропетровск:
Лира ЛТД, 328с.
16. Шпак, А.П. Алексеев, А.Д., Ульянова, Е.В. [и др.].
(2012). Природа метаногенерации в угольных пластах.
Доповіді НАН України,
(6), 105–110. 17.
Безручко, К.А., Пимоненко, Л.І., Бурчак, О.В. & Суворов, Д.А. (2018).
Особливості атомно-молекулярної структури кам'яного вугілля в різних напружнр деформованих станах вуглепородного
масиву. Тектоніка і стратиграфія,
(45), 113-122. 18. Бутягин, П.Ю. (2006). Химическая физика твердого тела. М.:
Мгу, 272 с. REFERENCES 1. Revva, V.N., Ul'yanova, Ye.V. & Vasil'kovskiy, V.A. (2007). Vliyaniye
vida napryazhennogo sostoyaniya na sorbtsionnyye svoystva ugley pri ikh
razrushenii v usloviyakh ob"yemnogo neravnokomponentnogo
szhatiya. Geotekhníchna
mekhaníka, (69), 97-104. 2. Alekseyev, A.D., Ul'yanova,
Ye.V.,
Vasil'kovskiy, V.A. [i
dr.]. (2008). Vliyaniye narushennosti
ugol'nogo plasta na kinetiku vykhoda
metana. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten',
(OV 7), 54-65. 3.
Alekseyev, A.D., Ul'yanova, Ye.V., Vasil'kovskiy,
V.A. [i dr.]. (2010). Osobennosti
struktury uglya vybrosoopasnykh zon. Gornyy informatsirnno-analiticheskiy
byulleten', (8),164-179.
4.
Alekseyev, A.D., Ul'yanova, Ye.V., Revva,
V.N. [i dr.]. (2000). Izmeneniye
sorbtsionnykh svoystv ugley, podvergshikhsya trekhosnomu nagruzheniyu. Deformirovaniye i razrusheniye materialov s defektami i dinamicheskiye
yavleniya v gornykh porodakh i vyrabotkakh:
X Mezhdunarodnaya nauchnaya
shkola, sb. nauchn. trudov. Simferpol',
12–13. 5.
Alekseyev, A.D. Revva, V.N. & Ul'yanova, Ye.V. (2001). Vliyaniye davleniya na sorbtsionnyye svoystva uglya. Fizika i tekhnika vysokikh davleniy, (1), 9–11. 6. Vasilenko, T.A., Polyakov, P.I.
& Ul'yanova, Ye.V.
(1998). Izmeneniya v strukture
iskopayemykh ugley, voznikayushchiye pod vozdeystviyem
vysokikh davleniy. Fiziko- tekhnicheskiye
problemy gornogo proizvodstva, (1), 16-23. 7. Razumova, L.L., Kasatochkin,
V.I. & Volarovich, M.P. (1955). Vliyaniye vysokikh davleniy na molekulyarnuyu
strukturu kamennykh ugley. DAN SSSR, (6), 1033-1035. 8. Vasilenko, T.A., Polyakov, P.I.
& Slyusarev, V.V. (2000). Issledovaniye
vliyaniya vysokogo davleniya na sistemu ugol'-gaz. Fizika i tekhnika
vysokikh davleniy, t.10,
(4), 133-135. 9.
Alekseyev, A. D. (2010). Fizika uglya
i gornykh protsessov. Kiyev: Nauk. dumka,.
− 423 s. 10.
Vasil'kovskiy, V.A. & Mineyev,
S.P. (2017). Raspredeleniye i
mekhanizmy dvizheniya metana v blokakh uglya. Fiziko-tekhnicheskiye problemy gornogo proizvodstva, (19), 19 – 32. 11. Vasil'kovskiy,
V.A. & Ul'yanova, Ye.V.
(2006). Nekotoryye aspekty
interpretatsii kinetiki desorbtsii metana iz kamennogo Fiziko-tekhnicheskiye problemy gornogo proizvodstva, (9),
56-61. 12.
Gorban, A.N., Sargsyan,
H.P. & Wahab, H.A. (2011). Quasichemical
Models of Multicomponent Nonlinear Diffusion. Mathematical Modelling of
Natural Phenomena,. (5), 184-262. 13.
Mulder, M. (1999). Vvedeniye v membrannuyu tekhnologiyu, M.: Mir, 513 s. 14.
Frenkel', YA. I. (1975). Kineticheskaya teoriya zhidkostey, L.: Nauka,
591c. 15.
Bulat, A.F., Skipochka,
S.I., Palamarchuk, T.A. & Antsiferov,
V.A. (2010). Metanogeneratsiya v ugol'nykh plastakh,
Dnepropetrovsk: Lira LTD, 328s. 16. Shpak, A.P. Aleksyeyev, A.D., Ulʹyanova,
E.V. [ta in.]. (2012). Pryroda metanoheneratsii
v vuhilʹnykh plastakh.
Dopovidi NAN Ukrayiny,
(6), 105-110. 17. Bezruchko,
K.A., Pymonenka, L.I., Burchak,
O.V. & Suvorov, D.A. (2018). Osoblyvosti atomno-molekulyarnoyi Struktury
kam'yanoho vuhillya v riznikh napruzhnr deformovanikh stanakh vuhleporodnoho masyvu. Tektonika y stratihrafiya,
(45), 113-122. 18. Butyahyn,
P.YU. (2006). Khimichna fizyka tverdoho tila. M .: MHU, 272 s.
|
||||||||||||||||||||
