Физикохимический способ снижения прочности высокометаморфизованных углей
Збережено в:
| Дата: | 1999 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
1999
|
| Назва видання: | Физико-технические проблемы горного производства |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/189686 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Физикохимический способ снижения прочности высокометаморфизованных углей / Г.П. Стариков, Л.В. Шевченко, В.Н. Чистоклетов // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 1999. — Вип. 2. — С. 10-13. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-189686 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1896862023-05-21T17:21:08Z Физикохимический способ снижения прочности высокометаморфизованных углей Стариков, Г.П. Шевченко, Л.В. Чистоклетов, В.Н. 1999 Article Физикохимический способ снижения прочности высокометаморфизованных углей / Г.П. Стариков, Л.В. Шевченко, В.Н. Чистоклетов // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 1999. — Вип. 2. — С. 10-13. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2664-17716 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/189686 622.831 ru Физико-технические проблемы горного производства Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| format |
Article |
| author |
Стариков, Г.П. Шевченко, Л.В. Чистоклетов, В.Н. |
| spellingShingle |
Стариков, Г.П. Шевченко, Л.В. Чистоклетов, В.Н. Физикохимический способ снижения прочности высокометаморфизованных углей Физико-технические проблемы горного производства |
| author_facet |
Стариков, Г.П. Шевченко, Л.В. Чистоклетов, В.Н. |
| author_sort |
Стариков, Г.П. |
| title |
Физикохимический способ снижения прочности высокометаморфизованных углей |
| title_short |
Физикохимический способ снижения прочности высокометаморфизованных углей |
| title_full |
Физикохимический способ снижения прочности высокометаморфизованных углей |
| title_fullStr |
Физикохимический способ снижения прочности высокометаморфизованных углей |
| title_full_unstemmed |
Физикохимический способ снижения прочности высокометаморфизованных углей |
| title_sort |
физикохимический способ снижения прочности высокометаморфизованных углей |
| publisher |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| publishDate |
1999 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/189686 |
| citation_txt |
Физикохимический способ снижения прочности высокометаморфизованных углей / Г.П. Стариков, Л.В. Шевченко, В.Н. Чистоклетов // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 1999. — Вип. 2. — С. 10-13. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Физико-технические проблемы горного производства |
| work_keys_str_mv |
AT starikovgp fizikohimičeskijsposobsniženiâpročnostivysokometamorfizovannyhuglej AT ševčenkolv fizikohimičeskijsposobsniženiâpročnostivysokometamorfizovannyhuglej AT čistokletovvn fizikohimičeskijsposobsniženiâpročnostivysokometamorfizovannyhuglej |
| first_indexed |
2025-07-16T12:13:49Z |
| last_indexed |
2025-07-16T12:13:49Z |
| _version_ |
1837805646277246976 |
| fulltext |
УДК 622.831
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ПРОЧНОСТИ
ВЫСОКОМЕТАМОРФИЗОВАННЫХ УГЛЕЙ
к.т.н. Старихов Г.П., инк. Шевченко Л.В. (Отделение физико-
технических горных проблем ДонФТИ НАНУ), инж. Чистокле-
тов В.Н. (ГХК «Октябръуголь»)
Добыча высокопрочных антрацитов с выходом летучих
Уг<5% требует больших энергозатрат, а в силу своей химической
природы, обуславливающей его высокие упругие характеристики и
низкие деформационные свойства он, как правило, разрушается
хрупко с образованием мелкодисперсного нетоварного продукта.
Одним из возможных направлений решения данной проблемы -
снижение энергоемкости разрушения и соответственно повышение
сортности угля является физико-химическое разупрочнение его
подными растворами поверхностно-активных веществ (ПАВ) или
химически активных веществ (ХАВ), основанное на эффекте
П Л Ргбиндера. Представляет интерес направление работ, связан
ное < определением зависимостей системы разрушаемый материал
(порода, уголь) - активная жидкость.
П этом плане разными авторами делались попытки подобрать
вещества, водные растворы которых оказывали бы разупрочняю-
гцие действия на структуру угля. Из анализа работ [1-3,6), наиболее
полно отражающих результаты исследований, влияние различных
ПАВ и ХАВ на прочностные свойства углей с выходом летучих
Уг>5% следует, что целый ряд таких растворов эффективно снижа
ет прочность угля на 25-40%. Однако для хрупких углей с прочно
стью более 25 МПа, указанный предел снижения явно недостаточен
и выбор типа и концентрации растворов требует дополнительных
исследований.
Оценка эффективности ПАВ по степени их влияния на фи
зико-механические характеристики угля производилась с учетом
результатов работ [1-3,5,6], а также на базе ПАВ, выпускаемых
промышленностью. Типы исследуемых ПАВ и концентрации их в
водных растворах приведены в табл. 1.
Методически исследования проводились следующим образом.
Из кусков антрацита, отобранных на шахте «Коммунист» вырезали
образцы кубической формы с размером ребра грани 5,5±0,5 см, их
взвешивали и помещали в водные растворы исследуемых ПАВ. По
сле насыщения в течение 15-24 часов образцы извлекали и взве
шивали для определения количества сорбированного водного рас
твора ПАВ. После этого на установке неравнокомпонентного трех
осного сжатия определяли их механические характеристики по
10
программе Ст1*ст2*стз, где Ст1 , стг, стз - нагрузки по трем взаимнопер
пендикулярным осям. Величины стг и стз подбирались с учетом усло
вий, когда, во-первых, ограничивалось влияние крупных трещин
на начальном этапе нагружения, во-вторых, обеспечивалось невы
сокое значение шарового тензора и, в-третьих, минимизировалось
количество исследуемых образцов. Исходя из этих соображений,
уровень напряжений принимался стг=2,6 МПа, а оз=0,65 МПа.
Таблица 1. Тип исследуемых ПАВ и их концентрация.
№ Тип вещества Концентр ация
ПАВ в воде
1. Сульфонол НП-3 0,5
2. УЩР 0,5
3. УЩР+НП-3 0,5
4. Алкилсульфонол+триполифосфат+аммоний
сернокислый (состав №1)
0,5
5. Состав №1 1,0
6. Состав №1 2,0
Все результаты исследований приведены в таблице 2 и на
рис. 1. Анализ результатов исследований показал, что несмотря на
то, что все исследуемые ПАВ сорбируются на угле в количествах
1,4 -1,6%, тем не менее, наиболее эффективными веществами яв
ляются 0,5% раствор УЩР и 1% раствор состава №1. Добавки этих
11ЛВ к воде обеспечивают уменьшение предельной прочности на
68%, модуля упругости и модуля сдвига в 1,9-2,0 раза, при этом
напряжение, при котором фиксируются разупрочняющие эффек
ты, снижается в обработанных образцах более чем в два раза по
сравнению с исходными (неувлажненными образцами). Особо сле
дует отметить изменение механизма разрушения. Несмотря на то,
что вид напряженного и деформационного состояния в соответст
вии со схемой нагружения близок к обобщенному сжатию, траекто
рия кривых на рис. 1 характеризует пластическое деформирование
углей, обработанных 0,5% раствором УЩР и 1% раствором №1.
Расчеты энергии изменения объема Ао и формоизменения - А ф [4],
приведенные в табл. 2 показали, что действительно под влиянием
вышеназванных составов усиливается сдвиговый механизм де
формирования, о чем свидетельствует уменьшение энергии изме
нения объема в среднем в 2,2 раза и увеличение энергии формоиз
менения в 1,65-1,77 раза.
В целом, в условиях реальной добычи угля такие изменения
приведут к тому, что при приложении нагрузки к угольному масси
ву он будет пластически деформироваться с образованием зоны
отжима, а исполнительному органу добычного комбайна достаточ
но будет разрушать отжатый уголь.
11
0 1 2 3 4 5
(е,_6ер)Ю’2
Рис. 1. Зависимость от-аСр=Г (о-бср) для антрацита:
1 - необработанный уголь, 2 - обработанный 0,5% УЩР, 3 -
обработанный 0,5% составом №3
Таблица 2. Результаты экспериментальных исследований.
№
Тип угля и
концентра
ция ПАВ в
воде
Содер
жание
сор-
биро-
ван-
ной
воды,
\Ус, %
Пре
дель
ная
проч
ность,
(Тпр,
МПа
Напря
жение
начала
разру
шения,
О н,
МПа
Модуль
упруго
сти, Е,
10* МПа
Модуль
сдвига,
о ,
Юз МПа
Энер
гия
изме
нения
объема
А о ,
Дж/м3
Энер
гия
фор-
моиз-
мене-
ния,
А ф ,
Дж/м3
1 . Антрацит
(исходный) - 76,0 48,7 3,53 7,8 0,61 0,35
2. Антрацит
0,5% НП-3 1,48 56,7 33,8 3,0 - - -
3. Антрацит
0,5% УЩР 1,52 47,9 23,9 1,9 4,7 0,27 0,58
4. Антрацит
0,1% НП-3
0,5% УЩР
1,40 53,1 31,9 2,0 - - -
5. Антрацит
0,5% соста
ва №1
1,50 49,3 25,9 1,8 - - -
6. Антрацит
1,0% соста
ва №1
1,60 42,8 23,7 1,4 4,1 0,30 0,62
7. Антрацит
2,0% соста
ва №1
1,42 60,9 32,2 1,7 - -
12
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Алексеев А Д., Стариков Г.П. Борьба с выбросами путем нагне
тания водных растворов ПАВ в угольный пласт. // Уголь Ук
раины.. - 1976. - №8. - С. 40-41.
.' Алексеев А.Д., Стариков Г.П. Влияние обработки водным рас
твором ПАВ на состояние угольных пластов. // Уголь. - 1985. -
N#6. - С. 7-9.
.1. Васючков Ф.В. Физико-химические способы дегазации уголь
ных пластов. - М.: Недра, 1986. - 255 с.
4 Мосинец Б.Н. Дробящее и сейсмическое действие взрыва в
горных породах. - М.: Недра, 1976. - 271 с.
Щукин Е.Д. Понижение поверхностной энергии и изменение
механических свойств твердых тел под влиянием окружающей
среды. // ФХММ. - 1983. - №3. - С. 141-161.
(> Алексеев АД., Недодаев Н.В.. Предельное состояние горных
пород. - К.: Наукова думка, 1982. - 200 с.
13
|