![]() |
|
ISSN 0536-1028 (Print) ISSN 2686-9853 (Online) |
УДК 622.01.016
DOI: 10.21440/0536-1028-2019-5-44-53
Введение. Обеспечение безопасности горных работ при подземной разработке месторождений каменного угля неразрывно связано с применением мер, направленных на уменьшение газовыделения из краевых зон угольных пластов. В настоящее время нет точного ответа на вопрос, почему при внезапных выбросах угля и газа удельное газовыделение превышает в несколько раз природную газоносность. В связи с этим научная задача изучения газовыделения при механодеструкции угля является актуальной.
Цель работы. Целью данной статьи является проверка гипотезы наличия в каменном угле метана, находящегося с матрицей в иных, не сорбционных формах связи, но способного переходить в газообразное состояние при механодеструкции, т. е. при разрушении угля.
Методология. Авторами проведен отбор угольных проб из пластов угольных шахт Кузбасса. Установлен характер изменения средневзвешенного размера частиц угля в зависимости от числа циклов разрушения. А также приведены результаты хроматографического анализа газа, выделившегося при разрушении отобранных угольных проб.
Результаты. Установлено, что при разрушении проб угля, отобранных на границе зоны влияния выработки, происходит интенсивное выделение «угольных» газов, при этом наибольшая концентрация наблюдается у метана. Установлено, что при механодеструкции угля происходит разрыв внутримолекулярных связей атомов углерода с «бахромой», а также между графитоподобными слоями углеродной решетки, что приводит к высвобождению значительного количества газа и переходу его в свободное состояние.
Выводы. Разработана методика экспериментального определения удельного газовыделения, позволяющая оценивать склонность участка угольного пласта к внезапным выбросам угля и газа.
Ключевые слова: разрушение угля; газовыделение; механодеструкция; угольный пласт; внезапные выбросы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Малинникова О. Н., Фейт Г. Н. Эффект образования метана и дополнительной сорбции при
разрушении газонасыщенного угля в условиях объемного напряженного состояния // ГИАБ. 2004.
№ 8. С. 196–200.
2. Малинникова О. Н. Условия образования метана из угля при разрушении // ГИАБ. 2001. № 5.
С. 95–99.
3. Чернов О. И., Розанцев Е. С. Предупреждение внезапных выбросов угля и газа в угольных
шахтах. М.: Недра, 1965. 211 с.
4. Ходот В. В., Яновская М. Ф., Премыслер Ю. С. Газовыделение из угля при его разрушении //
Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1966. № 6. С. 3–11.
5. Дырдин В. В., Опарин В. Н., Фофанов А. А., Смирнов В. Г., Ким Т. Л. О возможном влиянии
вторичных осадок основной кровли при отработке угольных пластов на их выбросоопасность при
разложении газовых гидратов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых.
2017. № 5. С. 3–14.
6. Алексеев А. Д. Метан угольных пластов. Формы нахождения и проблемы извлечения // Геотех-
ническая механика: межвед. сб. науч. тр. Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. Вып. 87. С. 10–15.
7. Fischep F. Preparation of synthetic // Brennstoff . Chem. 1923. Vol. 4. P. 276–285.
8. Фальбе Ю. М. Химические вещества из угля. М.: Химия, 1984. 616 с.
9. Proskurowski G., Lilley M. D., Seewald J. S., Früh-Green G. L., Olson E. J., Lupton J. E., Sylva S. P.,
Kelley D. S. Abiogenic hydrocarbon production at Lost City hydrothermal fi eld // Science. 2008. Vol. 319.
No. 5863. P. 604–607.
10. Гаврилюк В. Г., Шанина Б. Д., Скоблик А. П., Кончин А. А., Колесник В. Н., Ульянова Е. В.
Механизм формирования угольного метана // ГИАБ. 2015. № 8. С. 211–220.
11. Менжулин М. Г., Монтиков А. В., Васильев С. В. Физические процессы образования метана
при разрушении угля // Записки Санкт-Петербургского Горного института. Геология. 2014. Т. 207.
С. 222–225.
12. Опарин В. Н., Киряева Т. А., Гаврилов В. Ю., Шутилов Р. А., Ковчавцев А. П., Танайно А. С.,
Ефимов В. П., Астраханцев И. Е., Гренев И. В. О некоторых особенностях взаимодействия между
геомеханическими и физико-химическими процессами в угольных пластах Кузбасса // Физико-тех-
нические проблемы разработки полезных ископаемых. 2014. № 2. С. 3–30.
13. Глинка Н. А. Общая химия. М.: Интеграл-Пресс, 2003. 728 с.
14. Смирнов В. Г., Дырдин В. В., Исмагилов З. Р., Ким Т. Л., Манаков А. Ю. О влиянии форм
связи метана с угольной матрицей на газодинамические явления, возникающие при подземной раз-
работке угольных пластов // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промыш-
ленности. 2017. Вып. 1. С. 34–41.
15. Сорокина Н. Е., Никольская И. В., Ионов С. Г., Авдеев В. В. Интеркалированные соединения
графита акцепторного типа и новые углеродные материалы на их основе // Известия Академии
наук. Серия химическая. 2005. № 8. С. 1699–1716.
16. Smirnov V. G., Dyrdin V. V., Ismagilov Z. R., Manakov A. Y., Ukraintseva E. A., Villevald G. V.,
Karpova T. D., Terekhova I. S., Ogienko A. G., Lyrshchikov S. Y. Formation and decomposition of methane
hydrate in coal // Fuel. 2016. Т. 166. С. 188–195.
Поступила в редакцию 5 апреля 2019 года
УДК 622.271:622.277.6(047.31)
DOI: 10.21440/0536-1028-2019-5-30-36
Введение. Совершенствование процесса кучного выщелачивания многоярусного рудного штабеля возможно посредством применения новых рациональных методов, одним из которых является интенсификация путем встряхивания многоярусного рудного штабеля пород взрывом камуфлетного цилиндрического скважинного заряда ВВ. Данный способ приемлем в случае снижения концентрации золота в продуктивном растворе с течением времени, а также в случае образования зоны кольматации. Необходимо произвести встряхивания многоярусного рудного штабеля горных пород взрывами камуфлетных скважинных зарядов ВВ, при этом происходят перемещение, измельчение, размежевание и изменение ориентации кусков породы в глубине многоярусного рудного штабеля с образованием дополнительных микро- и макротрещин.
Цель работы. Определение радиусов зон образования трещинообразования в рудном штабеле кучного выщелачивания при взрыве камуфлетного скважинного заряда ВВ.
Методология. Определение влияния камуфлетного взрыва скважинного заряда ВВ на интенсификацию процесса кучного выщелачивания золота с использованием математического моделирования.
Выводы. Разработана математическая модель действия камуфлетного взрыва цилиндрического скважинного заряда, описывающая зоны трещинообразования в глубине массива горных пород рудного штабеля кучного выщелачивания. Установлено, что при взрыве камуфлетного скважинного цилиндрического заряда под воздействием ударной и отраженной волн напряжения от свободной поверхности уступа в глубине массива горных пород рудного штабеля кучного выщелачивания образуется зона трещинообразования массива. Определен радиус зоны трещинообразования, зависящий от радиуса камуфлетного заряда, коэффициента, определяющего условия взрывания, акустической жесткости массива, коэффициента Пуассона и прочностных свойств горных пород рудного штабеля кучного выщелачивания на растяжение.
Ключевые слова: радиус трещинообразования; рудный штабель; взрыв; камуфлетный цилиндрический скважинный заряд ВВ; радиальное напряжение; массив горных пород; радиус скважинного заряда ВВ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Жигур Л. Ю., Мезин А. И. Исследование механизма взрывного нагружения горных пород
в зоне недозаряда в скважине // Взрывное дело. 1984. № 86/43. С. 221–225.
2. Cook M. A. The science of industrial explosives. USA, IRECO Chemicals, 1974. 449 p.
3. Ракишев Б. Р. Энергоемкость механического разрушения горных пород. Алматы: Баспагер, 1998. 210 с.
4. Механический эффект подземного взрыва / В. Н. Родионов [и др.]. М.: Недра, 1971. 200 с.
5. Кутузов Б. Н., Рубцов В. К. Физика взрывного разрушения горных пород применительно
к взрывным работам // Взрывное дело. 1963. № 53/10. С. 31–36.
6. Беленко Ф. А. Исследование полей напряжения и процесса образования трещин при взрыве колонковых зарядов в скальных породах // Вопросы теории разрушения горных пород под воздействием взрыва. М.: АН СССР, 1958. С. 126–139.
7. Kingery C. N., Shumacher R. N. and Ewing W. O. International Pressures from explosions in suppressive structures. BRL. In from Memorandum report № 403. Aberdeen Proving ground, Mariland, 2005.
8. Esparza E. D., Baher W. E. and Oldham G. A. Blast pressures inside and outside suppressive
structures. Edgewood Arsenal Contraction Report EM-CR-76042. Report no. 8. 2005.
9. Покровский Г. И., Федоров И. С. Действие удара взрыва в деформируемых средах. М.: Стройиздат, 1957. 276 c.
10. Ильяхин С. В., Норов А. Ю., Якшибаев Т. М. Определение радиуса зон трещинообразования горного массива при камуфлетном взрыве // Взрывное дело. 2016. № 116/73. С. 29–36.
11. Nikitin L. V., Odintsev V. N. A dilatancy model of tensile macrocracks in compressed rock //
Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 1999. Vol. 22. Nо. 11. P. 1003–1009.
12. Родионов В. Н. Исследование развития полости при камуфлетном взрыве // Взрывное дело. 1974. № 64/21. С. 5–25.
13. Wefbull H. R. W. Pressures recorded in partially closed chambers at explosion of TNT charge.
Annals of the New York Academy I of Sciences. 2008. 152. Article 1. P. 356–361.
14. Ракишев Б. Р., Ракишева З. Б., Ауэзова А. М. Скорости и время расширения цилиндрической взрывной полости в массиве пород // Взрывное дело. 2014. № 111/68. С. 3–17.
15. Мосинец В. Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в горных породах. М.: Недра,
1976. 271 с.
Редакционная коллегия и редакция журнала придают большое значение соблюдению норм издательской этики. В своей работе мы придерживаемся правил, собранных в Кодексе этики научных публикаций, разработанном Комитетом по этике научных публикаций (http://publicet.org)
Принципы профессиональной этики в деятельности редактора и издателя
В своей деятельности редактор несет ответственность за обнародование авторских произведений, что накладывает необходимость следования следующим основополагающим принципам:
Этические принципы в деятельности рецензента
Рецензент осуществляет научную экспертизу авторских материалов, вследствие чего его действия должны носить непредвзятый характер, заключающийся в выполнении следующих принципов:
Принципы, которыми должен руководствоваться автор научных публикаций
Автор (или коллектив авторов) осознает, что несет первоначальную ответственность за новизну и достоверность результатов научного исследования, что предполагает соблюдение следующих принципов:
Наша электронная почта:
Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.