Журналы →  Горный журнал →  2017 →  №11 →  Назад

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В НЕДРАХ КАК ОСНОВА ТЕХНОЛОГИИ ГОРНЫХ РАБОТ
Название Изменение микроструктуры ископаемых углей в результате внезапных выбросов угля и газа
DOI 10.17580/gzh.2017.11.05
Автор Малинникова О. Н., Ульянова Е. В., Долгова М. О., Зверев И. В.
Информация об авторе

Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова РАН, Москва, Россия:

Малинникова О. Н., заведующая лабораторией, д-р техн. наук, olga_malinnikova@mail.ru

Ульянова Е. В., ведущий научный сотрудник, д-р техн. наук

Долгова М. О., ведущий инженер

Зверев И. В., ведущий инженер

Реферат

На основе статистического анализа данных по внезапным выбросам угля и газа показано, что основное количество метана при выбросе, часто существенно превышающее газоносность пласта, выделяется непосредственно из выброшенного угля, а не из полости выброса. Применение ИК и 13С ЯМР-спектроскопии угля позволило сделать заключение, что разрушение угля при внезапном выбросе происходит на внутримолекулярном уровне, с разрывом наиболее слабых связей в алифатической части, в том числе отрывается большое количество метильных групп. Полученные результаты дают основание считать, что во время выброса происходит образование дополнительного метана. Сделаны количественные оценки возможного метанообразования в процессе двух реальных внезапных выбросов.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 16-05-00584.

Ключевые слова Ископаемый уголь, внезапные выбросы угля и газа, метан, микроструктура, спектроскопические методы
Библиографический список

1. Myuller R. L. About the possible role of chemical processes with sudden bursts of coal and gas in coal mines. Issues of theory of sudden bursts of coal and gas : collection of proceedings. Moscow : IGD imeni A. A. Skochinskogo, 1959. pp. 156–172.
2. Trufanov V. N., Gamov M. I., Rylov V. G., Mayskiy Yu. G., Trufanov A. V. Hydrocarbon fluidization of fossil coals of the Eastern Donbass. Rostov-on-Don : Izdatelstvo Rostovskogo universiteta, 2004. 271 p.
3. Frolkov G. D., Frolkov A. G. Mechanochemical concept of outburst hazard of coal layers. Ugol. 2005. No. 2. pp. 18–21.
4. Frolkov G. D., Lipchanskiy A. F., Frolkov A. G. About the mechanochemical nature of coal methane release. Bezopasnost truda v promyshlennosti. 2006. No. 7. pp. 50–53.
5. Glasby G. P. Abiogenic Origin of Hydrocarbons: An Historical Overview. Resource Geology. 2006. Vol. 56. pp. 85–98.
6. Malinnikova O. N. Assessment of a quality of methane, additionally formed in layer during the preparation of sudden outburst centers. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten. 2008. Special issue No. 4. Methane. pp. 203–209.
7. Shpak A. P., Alekseev A. D., Ulyanova E. V., Trachevskiy V. V., Chistokletov V. N. Nature of methane generation in coal layers. Doklady NAN Ukrainy. 2012. No. 6. pp. 105–106.
8. Skoblik A. P., Shanina B. D., Okulov S. M., Ulyanova E. V., Shpak A. P. et al. Effect of Iron compounds on hyperfine interactions and methane formation in the coal. Journal of Applied Physics. 2011. Vol. 110. pp. 013706-1–013706-12.
9. Shepeleva S. A., Dyrdin V. V. Gas emission under coal and gas outbursts. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh. 2011. No. 5. pp. 109–113.
10. Zakharov V. N., Feyt G. N., Malinnikova O. N. Geomechanics and forecast of gas-dynamics phenomena occurrence in tectonically disturbed (fissured) gas-bearing technogenically-changed carbonrock massifs. Modern problems of mine methane : collection of scientific proceedings to the 85-th anniversary of professor N. V. Nozhkin. Moscow : LLC «Roliks», 2014. pp. 292–316.
11. Zakharov V. N., Malinnikova O. N. Investigation of structural peculiarities of coals of outburst-prone seams. Zapiski Gornogo instituta. 2014. Vol. 210. pp. 43–52.
12. Shepeleva S. A., Dyrdin V. V., Kim T. L., Smirnov V. G., Gvozdkova T. N. Methane and outbursthazardous coal layers. Tomsk : Izdatelstvo Tomskogo universiteta, 2015. 180 p.
13. Zhou H., Dai H., Ge C. Quality and quantity of pre-drainage methane and responding strategies in Chinese outburst coal mines. Arabian Journal of Geosciences. 2016. Vol. 9. pp. 1–14.
14. Zborshchik M. P., Nazimko V. V. About the role of mechanical emission in gas-dynamic phenomena mechanism. Ugol Ukrainy. 1985. No. 1. pp. 32–34.
15. Antsiferov A. V., Tirkel M. G., Khokhlov M. T., Privalov V. A., Golubev A. A. et al. Gas-bearing capacity of coal deposits of Donbass. Kiev : Naukova dumka, 2004. 231 p.
16. Yang M. Climate change and energy policies, coal and coalmine methane in China. Energy Policy. 2009. Vol. 37, Iss. 8. pp. 2858–2869.
17. Alexeev A. D., Feldman E. P., Vasilenko T. A. Methane desorption from a coal-bed. Fuel. 2007. Vol. 86, Iss. 16. pp. 2574–2580.
18. Bazhin V. Yu., Feshchenko R. Yu., Ramana G. V., Shabalov M. Yu. Extreme low-grade coal treatment coupled with X-ray testing. CIS Iron and Steel Review. 2016. No. 1. pp. 4–8. DOI: 10.17580/cisisr.2016.01.01
19. Khrenkova T. M., Kirda V. S. Mechanochemical activation of coals. Moscow : Nedra, 1993. 175 p.
20. Chung-Kung Lee, Shyi-Long Lee. Heterogeneity of Surfaces and Materials, as Reflected in Multifractal Analysis. Heterogeneous Chemistry Reviews. 1996. Vol. 3, No. 3. pp. 269–302.
21. Butakova V. I. Polyene model of coal structure. Koks i khimiya. 2015. No. 4. pp. 12–22.
22. Zhang Z., Kang Q., Wei S., Yun T., Yan G. et al. Large Scale Molecular Model Construction of Xishan Bituminous Coal. Energy and Fuels. 2017. Vol. 31, No. 2. pp. 1310–1317.
23. Skoblik A. P., Shanina B. D., Kolesnik V. N., Konchits A. A., Gavriljuk V. G. A modeling for effect of iron compounds on methane formation in the coal. Fuel. 2012. Vol. 98. pp. 124–130.
24. Ulyanova E. V., Molchanov A. N., Prokhorov I. Y., Grinyov V. G. Fine structure of Raman spectra in coals of different rank. International Journal of Coal Geology. 2014. Vol. 121. pp. 37–43.
25. Han Y., Wang J., Dong Y., Hou Q., Pan J. The role of structure defects in the deformation of anthracite and their influence on the macromolecular structure. Fuel. 2017. Vol. 206. pp. 1–9.
26. Butyagin P. Yu. Kinetics and nature of mechanochemical reactions. Uspekhi khimii. 1971. Vol. 40, No. 11. pp. 1935–1959.
27. Butyagin P. Yu. Some problems of polymer mechanochemistry. Mechanical emission of solid bodies : collection of reports. Frunze : Alim, 1974. pp. 33–39.
28. Khrenkova T. M., Goldenko N. L. Investigation of products of mechanical destruction of gas coal, used during hydrogenation. Khimiya tverdogo topliva. 1978. No. 5. pp. 43–45.
29. Khrenkova T. M., Kirda V. S. Stage mechanical impact on residual gas coal. The X Anniversary symposium on mechanical-emission and mechanochemistry of solid bodies : thesis of reports. Rosov-on-Don, 1986. p. 165.
30. Lebedev V. V., Khrenkova T. M., Goldenko N. L. Formation of paramagnetic centers during coal grinding. Khimiya tverdogo topliva. 1978. No. 5. pp. 15–18.
31. Loskutnikov V. V., Shulman N. V., Ettinger I. L. Quantum-mechanical approach to physical chemistry of gas bearing fossil coals. Khimiya tverdogo topliva. 1987. No. 1. pp. 3–10.

Полный текст статьи Получить
Назад