DOI: https://doi.org/10.30836/igs.2522-9753.2018.150897

СПОНТАННА СУБЛІМАЦІЯ І ДЕСУБЛІМАЦІЯ ВУГІЛЬНОЇ РЕЧОВИНИ

Vladimir A. Baranov

Анотація


Розглянуті та описані процеси сублімації і десублімації вугільної речовини в підземних умовах. Запропоновано один із шляхів вирішення проблеми виникнення великих обсягів газу при викидах у вугільних шахтах. Показано, що квазікристали вугілля, описані в середині 80-х років минулого століття автором статті, можуть мати підвищену питому поверхню. Розміри квазікристалів досягають мікрон і нанометрів. Вони є сполучною ланкою між кристалічною і аморфною формами речовини. Газодинамічні і термічні явища, при наявності порушених зон з достатньою кількістю квазікристалів з великою питомою поверхнею, можуть призводити до процесу сублімації вугілля. Газодинамічні явища на невеликих глибинах при значній вологості і метаноносності, можуть спричиняти процес десублімації та утворення газогідратів. Сублімація має екзотермічний ефект і реалізується з підвищенням ентропії. Десублімація має ендотермічний ефект і реалізується з пониженням ентропії. Реальним доказом сублімації можна вважати резонансне виділення різних газів у процесі горіння вугілля. Відсутність резонансного виділення газів свідчить про перехід горіння в процес тління. Холодні і гарячі викиди є наслідком реалізації процесів сублімації і десублімації. Холодний викид характеризується наявністю інею на конусі викиду. Гарячий викид має екзогенний характер і відрізняється підвищеною температурою. Наведено приклад спонтанного утворення газогідратів при розломі грунту гірничої виробки. Можливість виділення порушених зон і скупчень газу є основою для управління газодинамічними процесами.


Ключові слова


вугільна шахта; скупчення метану; квазікристал; сублімація; десублімація; порушена зона.

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Baranov V.A., Karamushka O.A., 2016. Basics of forecasting disturbed zones in coal seams, Mining Journal (Horniy zhurnal), No. 5, pp. 95-103. (In Russian).

Baranov V.A., 2012. The reasons for the formation of gas-dynamic phenomena in mines, 2-nd Russian-Chinese Scientific Conference "Nonlinear geomechanical and geodynamic processes in mining mineral deposits at great depths". Novosibirsk, IGD SD RAS, pp. 198-203. (In Russian).

Bulat A.F., Dyrda V.I., 2013. Sudden emissions of coal and gas in the context of nonlinear nonequilibrium thermodynamics, Coal of Ukraine, Kyiv, № 12, pp. 24-33. (In Russian).

Bulat A.F., Skipochka S.I., Palamarchuk T.A., Antsiferov V.A., 2010. Methanogeneration in coal seams. Dnepropetrovsk, Lira LTD, pp. 328. (In Russian).

Lukinov V.V., Goncharenko V.V., Suvorov D.A., 2010. Generation of methane by coal under the influence of technogenic and natural tectonic processes in a mountain range, Geotechnical Mechanics (Heotekhnicheckaya mekhanika). Dnepropetrovsk, № 88, pp. 130-140. (In Russian).

Smirnov V.G., Dyrdin V.V., Ismagilov Z.R., Kim T.L., ManakovA.Yu., 2017. On the influence of the forms of communication of methane with a coal matrix on gas-dynamic phenomena arising from the underground mining of coal seams. Bulletin of the scientific center for the safety of work in the coal industry. Kemerovo, pp. 34-41. (In Russian).

Trofimov V.A., 2011. The sudden release of coal and gas. Removal of coal and gas into the developed space. Moscow, MIAB, № 1, pp. 391-405. (In Russian).

Feit G.N., Malinnikova O.N., 2008. Causes of increased methane emission during sudden coal and gas emissions in mines. Moscow, MIAB, № 1, pp. 206-211. (In Russian).

Baranov V.A., 2013. Structuring of rock and formation of quasicrystals. Science Bulletin of the NMU, № 5, pp. 11-16. (In English).

Booth P., Brown H., Nemcik J., Ren T.,2017. Spatial context in the calculation of gas emissions for underground coal mines.International Journal of Mining Science and Technology, vol. 27, Iss. 5, pp. 787-794. (In English).

Burra A., Esterle J.S., Golding S.D., 2014. Coal seam gas distribution and hydrodynamics of the Sydney Basin. NSW, Australia, Austral J. Earth Sci., vol. 61 (3), pp. 427-451 (In English).

Flores R.M., 2013. Coal and coalbed gas: fueling the future. Elsevier Science, Burlington, 686 p. (In English).

Mohanty M.M., Pal B.K., 2017. Sorption behavior of coal for implication in coal bed methane an overview. Int. J. Min. Sci. Technol., vol. 27 (2), pp. 307-314 (In English).

Saghafi A., 2016. Determination of the gas content of coal, In: Proceedings of 16th Coal Operators’ Conference. University of Wollongong. New South Wales, Australia, pp. 347-356. (In English).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


Баранов В.А. Основы прогноза нарушенных зон в угольных пластах / В.А. Баранов, О.А. Карамушка // Горн. журн. ‑ 2016. ‑ № 5. – С. 95-103.

 

Баранов В.А. Причины формирования газодинамических явлений в шахтах / В.А. Баранов // 2-я Российско-Китайская науч. конф. «Нелинейные геомеханико-геодинамические процессы при отработке месторождений полезных ископаемых на больших глубинах». – Новосибирск: ИГД СО РАН, 2012. – С. 198-203.

 

Булат А.Ф. Внезапные выбросы угля и газа в контексте нелинейной неравновесной термодинамики / А.Ф. Булат, В.И. Дырда // Уголь Украины. ‑ 2013. – № 12. – С. 24-33.

 

Булат А.Ф. Метаногенерация в угольных пластах / А.Ф. Булат, С.И. Скипочка, Т.А. Паламарчук, В.А. Анциферов. – Днепропетровск: Лира ЛТД, 2010. – 328 с.

 

Лукинов В.В. Генерация метана углем под влиянием техногенных и природных тектонических процессов в горном массиве / В.В. Лукинов, В.В. Гончаренко, Д.А. Суворов // Геотехн. механика. – 2010. – № 88. – С. 130-140.

 

Смирнов В.Г. О влиянии форм связи метана с угольной матрицей на газодинамические явления, возникающие при подземной разработке угольных пластов / В.Г. Смирнов, В.В. Дырдин, З.Р. Исмагилов, Т.Л. Ким, А.Ю. Манаков // Вестн. Науч. центра по безопасности работ в угольной промышленности. ‑ Кемерово, 2017. – С. 34-41.

 

Трофимов В.А. Внезапный выброс угля и газа. Вынос угля и газа в выработанное пространство / В.А. Трофимов. ‑ М.: ГИАБ, 2011. ‑ № 1. – С. 391-405.

 

Фейт Г.Н. Причины повышенного метановыделения при внезапных выбросах угля и газа в шахтах / Г.Н. Фейт, О.Н. Малинникова // М.: ГИАБ, 2008. – №1. – С. 206-211.

 

Baranov V.A. Structuring of rock and formation of quasicrystals / V.A. Baranov // Наук. вісн. НГУ. – 2013. ‑ № 5. – С. 11-16.

 

Booth P. Spatial context in the calculation of gas emissions for underground coal mines / P. Booth, H. Brown, J. Nemcik, T. Ren // International Journal of Mining Science and Technology. – 2017. ‑ V. 27, Iss. 5. ‑ P. 787-794.

 

Burra A. Coal seam gas distribution and hydrodynamics of the Sydney Basin / A. Burra, J.S. Esterle, S.D. Golding // NSW, Australia, Austral J. Earth Sci. ‑ 2014. – vol. 61 (3). ‑ P. 427-451.

 

Flores R.M. Coal and coalbed gas: fueling the future / R.M. Flores. ‑ Elsevier Science, Burlington, ‑ 2013. – 686 p.

 

Mohanty M.M. Sorption behavior of coal for implication in coal bed methane an overview / B.K. Pal // Int. J. Min. Sci. Technol. – 2017. ‑ vol. 27 (2). ‑ P. 307-314.

 

Saghafi A. Determination of the gas content of coal / A. Saghafi // In: Proceedings of 16th Coal Operators’ Conference. University of Wollongong. ‑ New South Wales, Australia, 2016. – P. 347-356.