Пористая структура среднеметаморфизированного ископаемого угля
В статті були представлені дослідження пористої структури викопного вугілля декількома незалежними методами, а так само пористої структури, зруйнованої високим тиском до 1.6 ГПа. Отримані різними методами значення пористості близькі і набагато вище за одержувані стандартними методами. Examinations o...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Физико-технические проблемы горного производства |
|---|---|
| Datum: | 2005 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
2005
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/190004 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Пористая структура среднеметаморфизированного ископаемого угля / А.Д. Алексеев, Т.А. Василенко, В.В. Слюсарев, В.А. Васильковский // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2005. — Вип. 8. — С. 22-26. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859627436306595840 |
|---|---|
| author | Алексеев, А.Д. Василенко, Т.А. Слюсарев, В.В. Васильковский, В.А. |
| author_facet | Алексеев, А.Д. Василенко, Т.А. Слюсарев, В.В. Васильковский, В.А. |
| citation_txt | Пористая структура среднеметаморфизированного ископаемого угля / А.Д. Алексеев, Т.А. Василенко, В.В. Слюсарев, В.А. Васильковский // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2005. — Вип. 8. — С. 22-26. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физико-технические проблемы горного производства |
| description | В статті були представлені дослідження пористої структури викопного вугілля декількома незалежними методами, а так само пористої структури, зруйнованої високим тиском до 1.6 ГПа. Отримані різними методами значення пористості близькі і набагато вище за одержувані стандартними методами.
Examinations of fossil coal porous structure and porous structure broken under high pressure up to 1,6 GPa by the several different methods represented in the paper. Porosity values determined by the different methods are close one to another and higher than values obtained by standard ones.
|
| first_indexed | 2025-11-29T12:25:36Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физика угля и горных пород
У Д К 622.537.8
П О РИ С Т А Я С Т Р У К Т У РА С РЕ Д Н Е М Е Т а М О Р Ф И ЗИ Р О В А Н Н О Г О
И С К О П А Е М О ГО УГЛ Я
д.т .н . А лексеев А .Д ., к .ф .-м .н. В асиленко Т .А ., к.т.н. С лю сарев В.В ,
к.ф .-м .н. В асильковский В.А. (ИФ1 П НАН Украины)
В статт! були представлен/ дослгдження пористоI структуры викопного
вугыля дектькома незалеэн ними методами, а так само пористо! структуры,
зруйнованоХ высоким тиском до 1.6 ГПа. Отриман1 рХзними методами значения
пористости близьк1 / набагато вище за одержуванI стандартными метоОами.
Б У ^ М 1 С 8 О Р М ЕО Ш М М Е Т А М О К Р Н 12Е О Г 0 8 8 1 Е С О А Ь
РО К О И 8 8Т1ШСТ1ЛЗЕ
А1ехееу А .П ., УаяПепко Т .А ., 81уи5агеу У .У ., УаяНкоуяку У.А.
КкаттаНопз о/[оззИ соаI рогоиз зГгисШге апАрогоиз з1гис1иге Ьгокеп ипйег
Ы ф ргеззиге ир (о 1,6 СРа Ьу 1ке зеуега1 сИ//егеп1 теХкоАз гергезеШеА т 1ке рарег.
РогозНу уа!иез Ае(егт,пес1 Ьу 1ке сИ/]егеп1 теХкоАз аге с1озе опе Iо апо(кег апй
Ы ф ег 1кап уа!иез оЫатей Ьу зШпйагд. опез.
По структуре ископаемого угля, несмотря на огромное количество
работ в этой области, не существует никакой единой теории. По наиболее
общим представлениям, основанных на рентгеноструктурном анализе и
электронной микроскопии, угли различных модификаций рассматриваются
как системы, построенные из маленьких графитоподобных фрагментов
(кристаллитов), беспорядочно ориентированных в объеме и цепной неаро
матической части [1, 2, 3].
Пористая структура ископаемого угля непосредственно связана с его
внутренней структурой. На сегодняшний день можно считать доказанным
наличие в структуре ископаемого угля пор размерного уровня 10'3-10'9 м.
Методики определения пористости основанные на экспериментах измель
чения и пикнометрии, дают чересчур неточные результаты, не учитывая
закрытой пористости. Проблема закрытой пористости изучена с позиций
адсорбции газов [4], разрушения высоким давлением [5] и методик мало
углового рентгеновского [6] и нейтронного [7] рассеяния.
Целью данной работы является исследование пористой структуры
ископаемого угля несколькими независимыми методами, а так же порис
той структуры, разрушенной высоким давлением до 1,6 ГПа.
Исследовались образцы ископаемого угля марки Ж (кокс), шахты
им. Засядько, пласт Пласт /) сложного строения, хрупкий, с включения
ми пирита, опасен по газу, суфлярным выделениям метана, взрывчатости
угольной пыли, внезапным выбросам угля и газа. Качественная характери
стика угля: АД - 4,3-18,7 %; 8<И - 2,2-3,39 %; У баГ - 27,6-35,4 %; XV - 1-2 %.
Природная газоносность пласта - 20-25 м3/т с.б.м.
22
Исследования пористости выполнялись пикнометрической методи-
кой по ГОСТ 2160-92, методикой сорбции газов [4] и методом разрушения
ископаемого угля высоким давлением [5]. Динамика газовыделения из
нормального и разрушенного высоким давлением угля исследовалась при
помощи метода десорбции метана в вакуумированный сосуд известного
объема. Точность метода определяется точностью измерения объёма сосу
да и измерения давления газа, собранного в сосуде. Этот метод свободен
от влияния влажности атмосферы воздуха и позвоз*ет проводить измере
ния процесса десорбции длительное время. Чтобы исключить дополни
тельный варьируемый параметр — влажность, для опытов использовались
предварительно высушенные образцы угля. Десорбция метана изучалась в
углях измельченных до гранул 0,2-0,25 мм после насыщения их метаном в
сорбционной камере при давлении газа 4 МПа.
Эксперименты по пикнометрии дали значение кажущейся плотности
образцов 1,31 г/см3, для действительной плотности - 1,37 г/см . Таким об
разом, величина открытой пористости для этого угля составляет 4,6%.
Результаты исследований по разрушению угольных образцов высо-
»им давлением приведены на рисунке 1 в виде зависимости изменения
плотности образцов от давления. Суммарная пористость, определяемая
ним методом, составляез 26% При этом значение плотности при макси
мальном давлении достигает 1,65 г/см3.
Эксперимент по определению закрытой пористости изучаемых об
разцов дал следующ ие результаты - 23,5 % На рисунке 2 приведена зави
симость изменения давления метана в сорбционной ампуле от времени.
Физика угля и горных пород
Давление, ГПэ
Рис. 1. Зависимость плотности угля от давления.
23
Физика угля и горных пород
76-
74-
72-
_ 70-
я. 68-(О
1 66-
Я 64-
62-
60-
58-
56-
О 5 10 15 20
Время, 103мин
Рис. 2. Зависимость давления метана в сорбционной ампуле от вре
мени насыщения.
Сравнивая значения общей пористости, полученные различными ме
тодами (26% и 23,5% +4,6% =28,1% ), нетрудно заметить, что эти значения
близки и гораздо выше получаемых стандартными методами.
Результаты измерений газовыделения из нормального и разрушенно
го высоким давлением угля представлены на рисунке 3.
Время, 103мнн
Рис. 3. Кинетика десорбции метана из угля: 1 - исходный образец; 2 - о б
разец после обработки высоким давлением.
24
В исходном образце кинетика дегазации (кривая 1 на рисунке 3) та
кая же, как и во всех каменных углях, которые до настоящего времени бы
ли объектами исследований. Её особенность — невозможность описания
хода изменения давления в накопительном сосуде в виде одной экспонен
циальной зависимости. Это признак процессов, в которых в качестве со
ставляющей присутствует не только диффузия, но и эффект фильтрации
газа транспортными каналами (открытыми порами, трещинами) [8]. Дейст
вительно, истечение газа по фильтрационным каналам сопровождается по
явлением, так называемого, опорного давления в каналах, что ограничива
ет (“регулирует”) интенсивность газового потока, поступающего из закры
тых пор углей. В ходе десорбции опорное давление изменяется (уменьша
ется), что обусловливает изменение показателя экспоненты .Для образца
угля после его обжатия характер десорбции (кривая 2 на рисунке 3) сущ е
ственно изменяется. Как видно из рисунка, существенно уменьшается его
сорбционная способность. 11ринимая во внимание диапазон приложенных
давлений, можно предположить, что одним из результатов экстремальной
деформации угля является уменьшение его закрытой пористости К такому
выводу можно прийти, если учитывать значительный вклад закрытой по
ристости угля в аккумулирование метана [5].
Кинетика десорбции газа после обжатия угля также изменилась: она
удовлетворительно описывается одной экспоненциальной зависимостью
/го указывает на отсутствие или пренебрежимо малый вклад эффекта
фильтрации газа вследствие разрушения трещиновато-пористой структуры
образца. В качестве варианта объяснения этого явления можно предполо
жить, что наряду с закрытой пористостью происходит также уменьшение
пористости открытой, а образовавшиеся фильтрационные каналы имеют
больш ий диаметр. В этом случае дегазация происходит путем диффузии
молекул метана из угля или его десорбции с поверхности гранул.
Таким образом, значительно уменьшив пористость и естественную
зсщиноватость, мы после обжатия, и последующей разгрузки образца уг
ля, получили материал с другой, наведенной, проницаемостью. Сечение
фильтрационных каналов, при этом, оказывается настолько большим, что
наблюдение эффекта фильтрации становится невозможным.
С П И С О К Л И Т Е Р А Т У РЫ
I Касаточкин В.И., Ларина И.К. Строение и свойства природных углей.
М.: Недра, 1975, 159 с.
2. $Ыпп У К Р гот соа1 4Ь зт§1е-з1а2;е апб 1\уо-з1а§е ргос1ис15 а геасйуе
тос1е1 обсоа1 з1гис1иге // Рие1. -1 °8 4 . - V. 63, Л"9. -Р . 1187-119о.
3 ОЬегНп А. Н1§Ь-Кезо1и1юп 1 ЕМ 81исИез об СагЬошгайоп апс1 ОгаРШгайоп
/ / СЬегтпз1гу апё РЬуз1С5 об СагЬоп. - 1989. - V. 22. -Р . 1-143.
4. А1ехееу А Э., РеМ тап Е.Р., УазПепко Т А. АЙегпабоп оГ те1Ьапе ргез
зиге т с1озес1 рогез об Розы! соа!з. // Рие! 79 (2000). 939-943.
Физика угля и горных пород
25
5. Спюсарев В.В., Василенко Т.Л. Определение пористости ископаемого
угля с учетом объема закрытых пор. // Физико-технические проблемы
горного производства. - Донецк: о.о.о. “Апекс” . - 2002. - № 5. - С. 79-86.
6. Василенко Т.А., Поляков П.И., Слюсарев В.В. Исследование физико
механических свойств углей при гидростатическом и квазигидростати-
ческом давлении. // ФЗ ВД, 2000, т. 10, №3.
7. На11 РД., Ап1хиз1е§1 М., К.Ш2 V/., Сотгаз1-та1сЫ п§ ?та11-ап§1е пефгоп
5саИепп§ еуЮепсе Рог 1Ье аЬзепсе о Г а соппес1еб роге зуз1ет т РФзЬигцЬ
№ 8 соа1 // Рие1. -1 9 9 8 . -V . 77, № 14. -Р . 1163-1 165.
8. Алексеев А .Д ., С и н о л и ц к и й В.В., Василенко Т.А., Сереброва Н.Н.,
Кирюков В .В., Козлитин А .А., Изотова И.А. Закрытые поры
ископаемых углей. ФТПРПИ 1992 г., № 2, с. 99-106
Физика угля и горных пород
26
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-190004 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2664-1771 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-29T12:25:36Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Алексеев, А.Д. Василенко, Т.А. Слюсарев, В.В. Васильковский, В.А. 2023-05-17T12:50:52Z 2023-05-17T12:50:52Z 2005 Пористая структура среднеметаморфизированного ископаемого угля / А.Д. Алексеев, Т.А. Василенко, В.В. Слюсарев, В.А. Васильковский // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2005. — Вип. 8. — С. 22-26. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2664-1771 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/190004 622.537.8 В статті були представлені дослідження пористої структури викопного вугілля декількома незалежними методами, а так само пористої структури, зруйнованої високим тиском до 1.6 ГПа. Отримані різними методами значення пористості близькі і набагато вище за одержувані стандартними методами. Examinations of fossil coal porous structure and porous structure broken under high pressure up to 1,6 GPa by the several different methods represented in the paper. Porosity values determined by the different methods are close one to another and higher than values obtained by standard ones. ru Інститут фізики гірничих процесів НАН України Физико-технические проблемы горного производства Физика угля и горных пород Пористая структура среднеметаморфизированного ископаемого угля Dynamics of medium metamorphized fossil coal porous structure Article published earlier |
| spellingShingle | Пористая структура среднеметаморфизированного ископаемого угля Алексеев, А.Д. Василенко, Т.А. Слюсарев, В.В. Васильковский, В.А. Физика угля и горных пород |
| title | Пористая структура среднеметаморфизированного ископаемого угля |
| title_alt | Dynamics of medium metamorphized fossil coal porous structure |
| title_full | Пористая структура среднеметаморфизированного ископаемого угля |
| title_fullStr | Пористая структура среднеметаморфизированного ископаемого угля |
| title_full_unstemmed | Пористая структура среднеметаморфизированного ископаемого угля |
| title_short | Пористая структура среднеметаморфизированного ископаемого угля |
| title_sort | пористая структура среднеметаморфизированного ископаемого угля |
| topic | Физика угля и горных пород |
| topic_facet | Физика угля и горных пород |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/190004 |
| work_keys_str_mv | AT alekseevad poristaâstrukturasrednemetamorfizirovannogoiskopaemogouglâ AT vasilenkota poristaâstrukturasrednemetamorfizirovannogoiskopaemogouglâ AT slûsarevvv poristaâstrukturasrednemetamorfizirovannogoiskopaemogouglâ AT vasilʹkovskiiva poristaâstrukturasrednemetamorfizirovannogoiskopaemogouglâ AT alekseevad dynamicsofmediummetamorphizedfossilcoalporousstructure AT vasilenkota dynamicsofmediummetamorphizedfossilcoalporousstructure AT slûsarevvv dynamicsofmediummetamorphizedfossilcoalporousstructure AT vasilʹkovskiiva dynamicsofmediummetamorphizedfossilcoalporousstructure |