Реферат роботи «діагностика вугільних пластів за параметрами масопереносу флюїдів у вугіллі для визначення типу гдя»




Скачати 90,96 Kb.
Дата конвертації31.08.2017
Розмір90,96 Kb.
НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ФІЗИКИ ГІРНИЧИХ ПРОЦЕСІВ

Реферат роботи

«ДІАГНОСТИКА ВУГІЛЬНИХ ПЛАСТІВ ЗА ПАРАМЕТРАМИ МАСОПЕРЕНОСУ ФЛЮЇДІВ У ВУГІЛЛІ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ТИПУ ГДЯ»
автори: м.н.с. Мельников Денис Валерійович., Інститут фізики гірничих процесів НАН України

м.н.с. Бойко Олексій Миколайович, Інститут фізики гірничих процесів НАН України

Донецьк – 2010

Реферат роботи



«Діагностика вугільних пластів за параметрами масопереносу флюїдів у вугіллі для визначення типу ГДЯ»

Мельников Д.В., Бойко О.М.


Актуальність роботи. Перспективи розвитку вугільної промисловості України значною мірою визначаються об’ємом видобутку вугілля з викидонебезпечних вугільних пластів, що не перевищує зараз 35% від загального видобутку вугілля в країні. Реалізація цього напрямку призведе до інтенсифікації гірничих робіт на діючих та підготовчих більш глибоких горизонтах за рахунок збільшення швидкості розвантаження викидонебезпечного вугільного масиву і відповідно до активації газодинамічної та геодинамічної активності, а саме у підготовчих виробках, в яких частота та інтенсивність газодинамічних явищ (ГДЯ) досягнуть максимальних значень. За таких умов зменшиться надійність застосовуваних способів прогнозування викидонебезпечності та значно збільшиться об’єм противикидних заходів, що пов’язано з недостатнім вивченням закономірностей та природи зміни викидонебезпечності із зростанням швидкості розвантаження привибійної частини вугільного пласта.

Таким чином, розробка більш надійних способів прогнозування викидів вугілля та газу і кваліфікація різних типів ГДЯ, які враховують полімерну структуру вугілля, ступінь заповнення її метаном і кінетику газовиділення, що визначається співвідношенням зовнішніх і внутрішніх напружень у пласті, являється актуальною науковою та прикладною проблемою.

Основною спрямованістю роботи є встановлення закономірностей впливу порової структури вугілля, фазового стану метану на ступінь газодинамічної активності вугільного масиву, пов'язаних з вивченням неоднорідності порової структури вугілля, яка визначає потенційну метаноємність і кінетику виділення метану в різних термодинамічних умовах. Труднощі вивчення кінетики виходу газу з дрібнодисперсних і пористих матеріалів обумовлено особливістю механічних, хімічних і структурних параметрів вугілля. Вивчення спільного впливу цих параметрів на масопереніс метану в різних термодинамічних умовах з вугілля є достатньо важливою проблемою для фізики гірничих процесів.

Метою даної роботи є встановлення механізму і залежностей десорбції метану з викопного вугілля різного ступеня метаморфізму і викидонебезпечності, впливу порової структури вугілля і фазового стану метану на ступінь газодинамічної активності гірського масиву.

Тому в роботі для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні завдання:

- розробити методику дослідження кінетичних параметрів десорбції метану з вугілля різного ступеня метаморфізму з урахуванням його порового об'єму і фазового стану метану;

- встановити механізм процесу газовиділення, який складається з фільтрації із закритих пор і дифузії з сорбційного об'єму вугілля різного ступеня метаморфізму викодонебезпечності;

- провести дослідження кінетики газовиділення метану з вугілля при різних термодинамічних умовах, з урахуванням ступеня пошкодження тріщинувато-порової структури вугілля;

- провести дослідження впливу порової структури вугілля і фазового стану метану на ступінь газодинамічної активності гірського масиву.

Для вирішення поставлених задач визначення кількості метану в системі відкритих і закритих пор та сорбційної метаноємності проведено дослідження заснованих на застосуванні ядерно-магнітної резонансної спектроскопії (ЯМР), фізичного моделювання та теорії масопереносу для поруватих тіл. В методиці вимірювання складу метану в поровій системі вугілля використане розкладення на лоренцову і гауссову лінії вузької складової загального спектру ЯМР газонасиченого вугілля, що забезпечило можливість визначення кількості метану у відкритих і закритих порах.

В методиці оцінки ступеня пошкодженості поруватої структури вугілля в результаті ГДЯ за параметрами дифузії та енергією активації виходу метану із вугілля, у доповненні до існуючих методик, оптимізовані розміри фракцій, що забезпечують максимальну швидкість сорбції і мінімальну швидкість десорбції метану, а також температурний режим обробки газонасичених вугільних проб.



Методи досліджень. В роботі застосований комплексний метод досліджень, котрий включає аналіз відомих положень з даної проблеми, експериментальні дослідження кінетики газовиділення з урахуванням ступеня пошкодження вугілля в різних термодінамічних умовах, ступеня метаморфізму, та викидонебеспечності, використовуючи термогрвіметричні та ЯМР-спектроскопічні методи досліджень, апробацію і впровадження розробленого способу прогнозування викидонебезпечності при розкритті крутих вугільних пластів за єнергією активації десорбціі флюіда з вугілля та температури дегідратації.

Наукова новизна отриманих результатів:

В результаті проведених досліджень встановлено:

1. Вперше встановлені закономірності впливу сорбції атмосферної вологи на кінетику десорбції метану з вугілля.

2. Вперше встановлені закономірності впливу окиснення вугілля на кінетику газовиділення при високих температурах.

3. Вперше проведені порівнянні дослідження кінетики десорбції метану з вугілля викидонебезпечних та особливо викидонебезпечних вугільних пластів. Встановлено, що коєфіцієнт масопереносу метану з вугілля особливо викидонебезпечних вугільних пластів в 4-5 разів більший, ніж у викидонебезпечних.

4. На основі отриманих результатів розроблений інтегральний критерій для класіфікації типу ГДЯ за енергією активації десорбції метану.

5. Використовуючи отримані закономірності розроблено спосіб прогнозу викидонебезпечності при розкритті крутих вугільних пластів за енергією активації десорбції флюіда та температури дегідратації.

Практичне значення отриманих результатів. Встановлені закономірності кінетики десорбції метану з вугілля з урахуванням ступеня пошкодження вугілля, ступеня метаморфізму та викидонебеспечності дозволили розробити нові фізичні критерії та на їхній основі способи прогнозування викидонебезпечності при розкритті вугільних пластів та класифікації типів ГДЯ. Апробація цих способів здіснюється в умовах ведення гірничих робіт на шахтах ДП «Дзержинськвугілля» та ДП «Артемвугілля».

В основу способу закладене вдосконалення методики класифікації газодинамічних явищ шляхом розширення його функціональних можливостей за рахунок використання параметрів масопереносу метану з вугілля, які характеризують дифузійні характеристики вугілля, що дозволить підвищити достовірність визначення типу ГДЯ в складних гірничо-геологічних умовах.



Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі класифікації газодинамічного явища, який включає відбір проб вугілля з непорушеної і підданої газодинамічному руйнуванню зони пласта, обробку проб: подрібнення, висушування, вакуумування, насичення їх метаном, згідно винаходу, визначають ступінь десорбції метану з обох видів проб при кімнатній температурі та температурі, яка не перевищує 50С. Розраховують енергію активації виходу метану з вугілля E для зразків з непорушеної Еф і підданої газодинамічному руйнуванню зони Егдя . Вводять критерій типу газодинамічного явища ВЕ, як відношення різниці енергій активації непорушеної Еф і підданої газодинамічному руйнуванню зони Егдя до енергії активації, підданої газодинамічному руйнуванню зони Егдя

За значенням критерію ВЕ визначають тип газодинамічного явища за умови: якщо ВЕ  4 – раптовий викид, якщо 1 < ВЕ < 4 – раптове віджимання, якщо ВЕ <1 гірничий удар

Запропонований спосіб був апробований та доведена його застосовність. Перевірено, що спосіб дозволяє достовірно класифікувати газодинамічні явища трьох видів: раптовий викид, раптове віджимання і гірничий удар. Крім того, за рахунок використання параметрів масопереносу метану з вугілля, спосіб є більш чутливим і дозволяє класифікувати ГДЯ на пологих пластах при викидах невеликої інтенсивності.

Очікуванний економічний ефект від впровадження способу прогнозу викидонебеспечності при розкритті крутих вугільних пластів за енергією активації метану та температури дегідратації може складати 480,0 тис. грн на рік в умовах одного державного підприємства з видобутку вугілля.



Апробація результатів роботи. Основні положення роботи доповідалися, обговорювалися і отримали схвалення на наукових семінарах та засіданнях вченої ради ІФГП НАНУ; на міжнародних конференціях “Деформування і руйнування матеріалів з дефектами і динамічні явища в гірничих породах і виробках» (м. Алушта, 2007, 2008, 2009 рр.); на науково-практичній конференції «Способи та засоби створення безпечних та здорових умов праці на вугільних шахтах» м. Макіївка, 2007.

За результатами виконаних досліджень опубліковано 9 наукових робіт, у тому числі 3 статті у спеціалізованих виданнях, затверджених ВАК України, 4 – у матеріалах конференцій, розроблено 2 нормативних документів.



м.н.с. Д.В. Мельников

м.н.с. О.М. Бойко


База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка