Кинетические параметры физико-химических процессов термических превращений в горных породах при плазменном котлообразовании
Досліджено термічними і рентгеноструктурними методами залізисті кварцити під дією плазмових потоків. Визначено основні закономірності трансформації кристалічних решіток домішних систем. Установлено факт збільшення енергії руйнування міцних порід у процесі опромінювання плазмовими потоками. Therma...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Геотехническая механика |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53649 |
| 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: | Кинетические параметры физико-химических процессов термических превращений в горных породах при плазменном котлообразовании / В.Я. Осенний, Н.В. Осенняя // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 97. — С. 125-134. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859956479890554880 |
|---|---|
| author | Осенний, В.Я. Осенняя, Н.В. |
| author_facet | Осенний, В.Я. Осенняя, Н.В. |
| citation_txt | Кинетические параметры физико-химических процессов термических превращений в горных породах при плазменном котлообразовании / В.Я. Осенний, Н.В. Осенняя // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 97. — С. 125-134. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Досліджено термічними і рентгеноструктурними методами залізисті кварцити під дією
плазмових потоків. Визначено основні закономірності трансформації кристалічних решіток
домішних систем. Установлено факт збільшення енергії руйнування міцних порід у процесі
опромінювання плазмовими потоками.
Thermal and X-ray structural methods ferruginous quartzite under plasma flows. The basic laws
of transformation of crystalline lattices admixture systems. The fact of increasing the fracture energy hard rock during the irradiation of plasma flows.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:19:53Z |
| format | Article |
| fulltext |
125
УДК 622.02: 543.226
Научн.сотр. В.Я. Осенний,
мл.научн.сотр. Н.В. Осенняя
(ИГТМ НАН Украины)
КИНЕТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ ТЕРМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В ГОРНЫХ
ПОРОДАХ ПРИ ПЛАЗМЕННОМ КОТЛООБРАЗОВАНИИ
Досліджено термічними і рентгеноструктурними методами залізисті кварцити під дією
плазмових потоків. Визначено основні закономірності трансформації кристалічних решіток
домішних систем. Установлено факт збільшення енергії руйнування міцних порід у процесі
опромінювання плазмовими потоками.
KINETIC PARAMETERS OF PHYSICAL PROCESSES THERMAL
TRANSFORMATIONS IN ROCKS UNDER THE PLASMA
FORMATION BOILER
Thermal and X-ray structural methods ferruginous quartzite under plasma flows. The basic laws
of transformation of crystalline lattices admixture systems. The fact of increasing the fracture en-
ergy hard rock during the irradiation of plasma flows.
В результате термического воздействия на примесные системы (к каким
можно отнести большинство горных пород) ряд кристаллов в определенном
температурном диапазоне претерпевают фазовые переходы первого и второго
родов.
Кристаллические решетки примесных систем, проявляющие свойства твер-
дых растворов замещения и внедрения, под действием высоких температур
плазменных потоков подвержены различного рода трансформациям, связанны-
ми с температурными изменениями длин трансляционных векторов соответст-
вующих сингоний.
В свою очередь динамика трансформаций кристаллических решеток опре-
деляет интенсивность формирования дислокаций, а также протекания в горных
породах топохимических реакций. Отличительной чертой топотаксических
превращений нестехиометрических примесных систем в результате протека-
ния топохимических реакций является то, что важнейшие структурные элемен-
ты кристаллических решеток (например, направление изменения трансформа-
ционных векторов) исходной фазы оказывают ориентационное влияние на па-
раметры кристаллов конечной фазы. При этом, формирование кристаллической
решетки конечной фазы, связанное с изменением длин трансляционных векто-
ров, а, следовательно, с изменением энергии разрыва связей, в конечном итоге
влияет на величины тепловой энергии разрушения горных пород.
В данной работе методами рентгеноструктурного и термогравиметрического
анализов исследовались кристаллические решетки железистых кварцитов и
хлорито-аспидных сланцев, подвергнутых облучению воздушной плазмой в
диапазоне температур 2000-4000 K в технологических процессах плазменного
способа расширения скважин [1 – 3].
Исследование физико-химических процессов при термическом расширении
скважин в магнетитовых кварцитах Кривбасса методом дифференциально-
126
термического анализа (в атмосфере воздуха и инертной атмосфере азота), изу-
чение химического, минерального составов кварцитов, а также состава выде-
ляющихся газов позволили определить [4, 5], что при нагреве кварцитов в диа-
пазоне температур 513-773 K одновременно с окислительными процессами
происходят эндотермические процессы разложения минералов – дегидратация
гетита и диссоциация сидерита. В результате чего разрушаются их кристалли-
ческие решетки, что происходит за счет ослабления и разрыва наиболее слабых
химических связей между частицами и на что затрачивается энергия, мини-
мальная величина которой характеризуется величиной активации.
Кинетические параметры реакций дегидратации и диссоциации минералов,
относящихся к реакциям типа АТВ → ВТВ + Сгаз и не сопровождающиеся образо-
ванием промежуточных продуктов, можно определять неизотермическим мето-
дом, по кривым потери массы образцов (термогравиметрическим кривым ТГ),
полученными в условиях линейного повышения температуры. Эндотермиче-
ский эффект разложения гетита и сидерита в магнетитовых кварцитах сопрово-
ждается потерей массы кварцитов (от 0,5 до 1,16 %), нагреваемых в атмосфере
воздуха, а также инертной атмосфере азота, что позволяет рассчитать кинети-
ческие параметры процессов термического разложения минералов по извест-
ным методикам [6 – 9].
Определение величин энергии активации и предэкспонециального множи-
теля сводится к расчету кинетического уравнения в логарифмической форме [7]
( )
1 d
d1 n
A Eln ln
T q RT
α
α
⎡ ⎤
= −⎢ ⎥
−⎢ ⎥⎣ ⎦
,
где α – изменение массы образцов при нагревании; q – скорость подъема темпе-
ратуры в образце; n – порядок реакции.
Обычно порядок реакции, рассматриваемый при разложении твердых тел,
рассчитывается по точке Сs, в которой скорость реакции термического разло-
жения (кривая ДГТ) максимальна, или по формулам, позволяющим определить
его средние значения для всего температурного интервала разложения минера-
лов в породе [8].
Для графического определения энергии активации, предэкспонециального
множителя на термограмме кривую ТГ делят параллельными линиями через 10o
и для каждой температуры определяют потери массы W (мг), а также величины
мгновенной скорости d W
dT
(методом численного дифференцирования). С учетом
величины потери массы в конце реакции Wk рассчитывают и строят зависи-
мость от обратной температуры нагрева (10/Т)
ë
ë
1 d W 1 1
d WW1
W
nln f
T T
⎡ ⎤
⎢ ⎥
⎛ ⎞⎢ ⎥ = ⎜ ⎟⎢ ⎥ ⎝ ⎠⎛ ⎞⎢ ⎥−⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦
,
127
Полученная линейная зависимость дает возможность определить величину
активации по наклону прямой (Е = R·tgφ) и величину предэкспонециального
множителя по величине отрезка, отсекаемого прямой на оси ординат.
Методы математической обработки дериватограмм и сравнение полученных
кинематических параметров приведены в работах [7, 8, 11]. Для оценки вели-
чины порядка реакции применялась формула Чако [8].
Данные о рассчитанных, в соответствии с указанными методиками расчета
кинетических параметрах разложения минералов в магнетитовых кварцитах,
незначительно различающихся по химическому и минеральному составам и на-
греваемых со скоростью 10-15 град/мин в воздушной и инертной средах приве-
дены в табл. 1.
Таблица 1 – Кинетические параметры разложения минералов в магнетитовых
кварцитах Кривбасса
Порядок
реакции
Номер
образца
Атмо-
сфера
печи
Ско-
рость
нагрева
q,
град/мин
Темпера-
турный
интервал
эффекта
Т, К
Температура
соответвую-
щая макси-
мальной ско-
рости разло-
жения, К
Потеря
массы в
конце
реакции
Wk, % nср nCs
Энергия
активации
E,
кДж/моль
О2 15 543-773 633 0,93 - 1,86 106,9 1 N2 10 543-773 643 1,61 2,10 2,00 108,5
О2 15 543-793 653 0,51 1,75 2,15 106,3 2 N2 10 573-813 628 1,84 1,75 2,33 105,3
3 О2 10 513-773 623 0,54 - 2,59 99,1
Как видно из табл. 1, температурные интервалы, в которых наиболее интен-
сивно происходят реакции разложения гетита и сидерита в исследуемых образ-
цах магнетитовых кварцитов и которые определяются из кривых ДТГ и ТГ,
различаются незначительно и находятся в пределах от 513-573 до 773-813 K.
Температуры, соответствующие максимальной скорости реакции разложения,
т.е. пикам на кривой ДТГ, определяющим точки перегиба Сs, составляют 623-
653 K.
Потери массы у образцов магнетитовых кварцитов в конце реакции разло-
жения составляют от 0,51 до 0,93 % при нагреве в воздушной атмосфере и от
1,61 до 1,84 % в атмосфере азота. Значительная разница в потерях массы образ-
цов пород при их нагреве в различных атмосферах печи объясняется окисли-
тельными процессами, проходящими в магнетите в атмосфере воздуха и сопро-
вождавшимися увеличением массы.
Величины порядка реакции, рассчитанные по точке перегиба кривой ДТГ
nCs, и средние для всего температурного интервала несколько различаются. Так,
величина nCs составляет 1,75-2,10, а величина nср – 1,86-2,59. Величины энергии
активации, необходимые для начала процесса разложения минералов при тем-
пературах 513-773 K, имеют близкие значения – 99,1-108,5 кДж/моль.
Кинетические параметры реакции разложения минералов, как видно из табл.
128
1, практически не изменяются при прохождении реакции в различных газовых
средах – воздухе, азоте.
При расчете кинетических параметров на основе обзорной термограммы
возможны ошибки, связанные с неточностью определения потерь массы из-за
большой крутизны кривой ТГ, поэтому дополнительно была записана растяну-
тая термограмма при небольшой скорости нагрева 2,5 град/мин. Результаты
уточненного расчета по растянутой термограмме, приведенные в табл. 2 пока-
зали, что величина порядка реакции уменьшается, приближаясь к единице. Од-
нако энергия активации практически не изменяется, а величина ее составляет
100,5- 112,6 кДж/моль.
Таблица 2 – Уточненные кинематические параметры реакции разложения минералов
в железистых кварцитах
Номер
образца
Ско-
рость
нагрева
q,
град/мин
Порядок
реакции
nср
Предэкспо-
ненциальный
множитель
A, c-1
Энергия активации
E, кДж/моль
1 1,39 1,75·105 101,3
2 0,88 1,75·105 100,5
3
2,5
1,37 3,03·105 100,8
Величина энергии активации, определяющая энергетическую возможность
начала реакции разложения, характеризует величину теплоты разложения, раз-
ность между которыми уменьшается с уменьшением порядка реакции. В связи с
этим можно предположить, что в магнетитовых кварцитах для разложения ми-
нералов (диссоциации сидерита и дегидратации гетита), разрушения их кри-
сталлических решеток при 513-773 K требуется затраты тепла по величине при-
близительно равные величинам энергии активации.
Определение кинетических параметров, входящих в уравнение Аррениуса
позволяет рассчитать величину константы скорости химической реакции раз-
ложения минералов. Зависимость k от температуры нагрева в диапазоне 573-
753 K для магнетитовых кварцитов носит экспоненциальный характер. Кон-
станта скорости реакции возрастает (для образца №2) от 1,2·10-4 c-1 при 573 K
до 1,9·10-4 c-1 при 753 K, но если увеличить температуру на 30o, например от 693
до 723 K или от 723 до 753 K, величина k удваивается. Константа скорости при
величинах порядка реакции близких к 1 равна скорости реакции V (V= kπ2 [9]),
которая определяет скорость уменьшения концентраций исходных реагентов во
времени, т.е. скорость разложения минералов существенно зависит от темпера-
туры нагрева.
На термограммах, полученных в температурных интервалах 473-633, 633-
723, 773-833, 873-1513, 1523-1643, 1643-1693, 1723-1733 K зарегистрированы
аномальные участки (характерные изломы, горбы) - эндотермические и экзо-
термические эффекты, указывающие на прохождение в породах фазовых пре-
вращений и химических реакций.
В температурном интервале 293-873 K зафиксированы несколько экзотер-
129
мических эффектов, растянутость и асимметрия, которых указывают на относи-
тельно медленное протекание термических процессов. Для выяснения физико-
химической сущности этих эффектов были проведены дополнительные иссле-
дования в атмосфере инертного газа (N2), а также при охлаждении нагретой до
893 K в воздушной атмосфере породы. Сравнение термограмм показывает, что
характер процессов в породах, проходящих при нагреве в атмосфере воздуха и
азота, совершенно различен. В воздушной среде на термограммах регистриру-
ются все термические эффекты, протекающие в породе при нагреве, а в инерт-
ном газе не фиксируются эффекты, обусловленные окислительными процесса-
ми.
Расшифровка термограмм показывает, что в температурном интервале 473-
773 K наиболее интенсивно проходят процессы окисления минералов. Действи-
тельно, магнетит, содержание которого в исследуемой породе составляет 42,6
%, при температуре 523-648 K окисляется:
2Fe2O3 + 1/2 O2 → 3Fe2O3
А у гетита, например, при температуре 573-693 K наблюдается процесс де-
гидратации, в результате которого образуется водяной пар и новая твердая фа-
за:
FeO(OH) → FeO + H2O
У гематита при температуре более 573 K наблюдается обратимое поли-
морфное превращение:
γ – Fe2O3 → α – Fe2O3
В этом температурном диапазоне в результате отбора пробы газа обнаруже-
ны газы CO (концентрация 0,02 %) и CO2, что свидетельствует о процессе дис-
социации сидерита, в результате которого происходит разложение минерала и
выделение газообразной фазы :
Fe2CO3 → FeO + CO2 ↑
Одновременно выделяющаяся углекислота вступает во взаимодействие с
FeO и образует Fe3O4 и CO2; CO, в свою очередь, может вступать в реакцию с
Fe2O3 и Fe3O3:
3Fe2O3 + СO → 2Fe3O4 + CO2 ↑;
Fe3O4 + 4СO → 3Fe + 4CO2 ↑.
При температуре 853 K зафиксирован эндотермический эффект без измене-
ния массы породы, который наблюдается и при охлаждении породы (экзотер-
130
мический эффект), что указывает на обратимое полиморфное превращение
кварца – переход α - кварца в β - кварц без изменения химического состава. Ве-
личина этого эффекта указывает на значительное содержание в породе кварца.
Действительно, в составе породы 41,0 % кварца. Переход α - кварца в β - кварц
диапазоне температур 843-853 K сопровождается скачкообразным термическим
расширением кварца – изменением длины от 0,84 до 1,03 % (параллельно оси
C) и от 1,46 до 1,76 % (перпендикулярно оси С), а также изменение объема от
3,76 до 4,55 %.
В диапазоне температур 423-873 K в магнетитовом кварците одновременно
происходят очень сложные превращения: дегидратация и диссоциация, приво-
дящие к разрушению кристаллической решетки минералов; окисление, обу-
словливающее образование новых фаз; обратимые полиморфные превращения;
сложный механизм химических реакций, а также термическое расширение ми-
нералов.
Необходимо учитывать тот факт, что при проведении термического анализа
с использованием образцов пород небольших размеров, вода и газообразные
продукты реакции достаточно быстро удаляются из образцов, а в блоках поро-
ды диффузия продуктов реакции затруднена, что еще более усложняет процес-
сы, проходящие в породах при нагреве.
В температурном интервале 473-873 K в результате процессов, проходящих
в породе при нагревании, выделяется тепло.
При температуре более 1273 K у магнетитовых кварцитов наблюдается ряд
эндотермических процессов. Очень слабые процессы 1453 и 1723 K, проходя-
щие без изменения массы вещества, свидетельствуют о полиморфных превра-
щениях в породах. Один из наиболее интенсивных эндотермических эффектов
наблюдается при 1550-1653 K, при этом скорость процесса превращения при
1563 K резко падает за счет расходования поступающего в образец тепла и дос-
тигает минимума, который совпадает с максимумом потерь массы. Потеря мас-
сы при этом составляет 2 %, что объясняется выходом газообразных продуктов
реакции CO и CO2, зафиксированных при проведении исследований по опреде-
лению состава отходящих газов. В этом температурном диапазоне проходят ин-
тенсивные процессы разложения гематита, магнетита, сидерита.
Интенсивный эндотермический эффект у кварцитов наблюдается в темпера-
турном режиме 1653-1693 K. Характерная остановка на кривой Т – горизон-
тальная площадка, свидетельствующая о том, что все поступающее в образец
тепло расходуется на эндотермическое превращение, указывает на прохожде-
ние процессов плавления минералов кварцита, сопровождающихся разрушени-
ем кристаллической решетки.
Выполненные исследования проводились при скорости нагрева 10-15
град/мин. В реальных процессах нагрев породы происходит при значительно
больших скоростях. Известно [9], что увеличение скорости нагрева приводит к
увеличению амплитуды термического эффекта, смещению эффектов в область
больших температур, уменьшению продолжительности фазовых превращений,
однако площадь термического эффекта, обусловливающая величину теплоты
фазовых превращений не изменяется.
131
Таким образом, изучение процессов, протекающих в горных породах при
нагревании, в том числе термических эффектов, изменений массы вещества,
скорости протекания реакций, величины теплоты реакций, позволяет более
глубоко изучить механизм разрушения горных пород.
Кристаллические решетки хлоритов (в том числе аспидных сланцев) пред-
ставляют собой псевдогексагональные сетки структурных составляющих, с
трансляционными векторами α ~ 5,3Å, β ~ 9,2Å, c ~ 5,3Å с углом раскрытия β ~
97,6о и высотой элементарной ячейки (с·sinβ) соответственно равной одного
хлоритового слоя. Количество слоев в гексагональной ячейке хлоритов в зави-
симости от вещественного состава равно либо 3 (при триклинной и моноклин-
ной сингониях), либо 6 (при триклинной сингонии) [10, 11].
В моноклинной сингонии хлоритов тетраэдрические положення занимаются
ионами Si и Al, а в октаэдрическом положении заселяються ионами Fe, Mg, Al,
C. Базальное межплоскостное расстояние преимущественно зависит от степени
замещения Si и Al. В работе [12] были представлены регрессионные уравнения
длин трансляционных векторов:
a = 5,320 + 0,008(Fe+3 + Fe+2) + 0,0165 Mn;
b = 9,202 + 0,014(Fe+3 + Fe+2) + 0,0235 Mn;
001d = 13,925(Si-4) – 0,025(Fe+3) + 0,025 Mn.
Эти уравнения показывают, что величины (при гипотетическом составе хло-
ритов Mg6Si8O20(OH)4 + Mg6(OH)12) возрастают с увеличением степени заме-
щенности магния железом или марганцем, а 001d не зависит от содержания Fe+2
и незначительно уменьшается по мере увеличения количества Fe+3. Кроме того,
из данных уравнений видно, что в случае диффузии при високих температурах
ионов железа и марганца длины трансляционных векторов a и b уменьшаются,
а 001d незначительно увеличивается. При этом порядок святи ионов гексаго-
нальной решетки изменится в сторону увеличения энергии разрыва, а, следова-
тельно, увеличится энергия активации реакций дегидрации, разложения и дис-
социации исходной фазы.
Анализ результатов термогравиметрических исследований показал, что ки-
нетические константы эндотермических процессов, протекающих в кристалли-
ческих решетках хлорито-аспидных сланцев, подвергнутых облучению воз-
душной плазмы, и в решетках исходной фазы значительно различаются. В табл.
3 приведены результаты расчета энергии активации, порядка реакции и пре-
дэкспоненциального множителя в уравнении Аррениуса для сланцев, подверг-
нутых и не подвергнутых облучению плазмой.
132
Таблица 3 – Результаты расчета энергии активации, порядка реакции
и предэкспоненциального множителя в уравнении Аррениуса для сланцев,
подвергнутых и не подвергнутых облучению плазмой
Вещество
Энергия
актива-
ции,
кДж/моль
Порядок
реакции
Предэкспо-
ненциальный
множитель,
A, c-1
Метод
82,5 6,3·108 Ньюкирк и Фриман
85,9 1,0·108 Керолл
Хрорито-
аспидные
сланцы в
исходном
состоянии 86,0
0,47
3,4·108 Горовиц и Метцгер
145,0 6,3·108 Ньюкирк и Фриман
124,3 1,0·108 Керолл
Хрорито-
аспидные
сланцы
подвер-
женные
облуче-
нию воз-
душной
плазмой 133,4
0,37
3,4·108 Горовиц и Метцгер
Расчет кинетических параметров топотаксических превращений произво-
дился методами предложенными Ньюкирком, Фрименом и Кэрролом, Горови-
цом и Метцгером, а также использовался модифицированный метод расчета,
предложенный в работе [13].
Анализ термогравиметрических кривых (ТГ, ДТА, ДТГ), а также результа-
тов исследований рентгеноструктурного анализа параметров кристаллических
решеток хлоритов показал, что первая стадия дегидрации заключается в потере
хлоритами приблизительно половины структурной воды и сопровождается ми-
грацией ионов Mg в направлении гидроксильных слоев бруситовой сетки. На
второй стадии дегидрации образуется оливин, причем ориентировка вновь об-
разованных кристаллов оливина непосредственно связана со структурой ис-
ходного хлорита. В процессе этого термического превращения из структуры
удаляются кремнезем и вода. При температурах ~ 913K первое термическое
превращение соответствует дегидрации бруситового слоя, а при температуре
1073 K – талькового слоя структуры хлоритов.
Отношение площади кривой ДТГ, облученных плазмой к площади кривой
необлученных хлоритов соответствует величине ~ 1,7, что приблизительно со-
ответствует отношению энергий активаций.
Кроме того, из рентгеноструктурных исследований следует, что величины
трансляционных векторов a уменьшились от 5,3 Å до 4 Å, а b – от 9,8 Å до 8
Å, что в свою очередь было связано с уменьшением длины связи, а, следова-
тельно, увеличением энергии разрыва кристаллической решетки (после облуче-
133
ния ее воздушной плазмой). Проведенный в [14] анализ возможных типов дис-
локационных реакций в гексагональных решетках показал, что при взаимодей-
ствии пересекающихся дислокаций с различными векторами Бюргерса в общем
случае возможно протекание 21 физически неэквивалентной дислокационной
реакции. С точки зрения «критерия квадрата вектора Бюргерса» могут (при
воздействии высоких температур на хлориты) реализоваться 7 вариантов дис-
локации кристаллических решеток, главными из которых являются направле-
ния колебаний трансляционных векторов a , b , c , такие как:
1/3[2 1 1 0 ] + 1/3[1 2 1 0 ] = 1/3[1 1 2 0 ];
1/3[2 1 1 3] + 1/3[0 0 0 1 ] = 1/3[2 1 1 0],
ведущие к увеличению энергий разрыва и разрушения кристаллических реше-
ток горных пород.
Таким образом, установлено, что в процессе нагрева горных пород плазмой
величины энергии активации (как минимальной энергии, которой должны об-
ладать химически реагирующие молекулы для образования активированного
комплекса) увеличивались, что приводило к смещению химического равнове-
сия.
Как известно, частная производная логарифма концентрации по температу-
ре, согласно закона Гиббса-Гельмгольца и закона действующих масс равна [15]
RT
V
P
K ∂
−=
∂
∂ ln .
Т.е. если реакция (слева направо) приводила к увеличению объема, то при
увеличении давления равновесие сдвигалось влево, а при уменьшении объема –
сдвигалось вправо. Что в полной мере соответствовало принципу Ле-Шателье.
С точки зрения технических предложений, этот факт необходимо учитывать
путем выбора режимных параметров процесса плазменного разрушения горных
пород.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Осенний В.Я. Результаты исследования термического расширения скважин в плохо термобуримых поро-
дах / В.Я. Осенний // Плазмотехнология-97: Сб. науч. трудов. – Запорожье: ГКНТ Украины. – 1997. – С. 229-
232.
2. О создании скважин с коловыми расширениями для размещения заряда ВВ в подземных условиях рудни-
ков / А.Ф. Булат, В.Я. Осенний, К.С. Ищенко, Н.В. Осенняя // Деформирование и разрушение материалов с де-
фектами и динамические явления в горных породах и выработках: материалы ХVI Международной научной
школы (18-24 сент. 2006). – Симферополь: Таврич. нац. ун-т, 2006. – С. 49-53.
3. Булат А.Ф. Повышение эффективности буровзрывных работ в крепких рудах / А.Ф. Булат, В.А. Никифо-
рова, В.Я. Осенний // Вісник Кременчуцького державного політехнічного ун-ту. – Кременчук: КДТУ, 2006. –
Вип. 2. – С. 37.
4. Булат А.Ф. Термическое разрушение горных пород электродуговыми плазмотронами при котлообразова-
нии / А.Ф. Булат, Н.В. Осенняя, В.Я. Осенний // Деформирование и разрушение материалов с дефектами и ди-
намические явления в горных породах и выработках: материалы ХV Международной научной школы (19-25
сент. 2005). – Симферополь: Таврич. нац. ун-т, 2005. – С. 38-41.
5. Булат А.Ф. О кинетических параметрах физико-химических процессов дезинтеграции железистых кварци-
тов в условиях термического котлообразования / А.Ф. Булат, В.Я. Осенний // Методи хімічного аналізу: третій
Міжнародний симпозіум (27-30 травня 2008). – Севастополь: Институт биологии южных морей НАН Украины,
134
2008. – С. 96.
6. Берч Ф. Справочник для геологов по физическим константам / Ф. Берч, Д. Шерер, Г. Спайсер. – М.: Изд-во
иностр. лит., 1949. – 303 с.
7. Пилоян Г.О. Введение в теорию термического анализа / Г.О. Пилоян. – М.: Наука,1964. – 232 с.
8. Определение кинетических констант разложения твердых тел дериватографическим методом в неизотер-
мическом режиме / Л.И. Толоконникова, Н.Д. Топор, Б.М. Каденаци, В.А. Мошкина // Физическая химия, деп.
№ 6386-73, 1973. – С. 20.
9. Topor N.D. Determination of the Kinetic constants of endothermic decomposition of the type Asoe-Bsoe+Cgas.
Kinetics of simultaneous reactions / N.D. Topor, L.I. Tolokonnikova, B.M. Kadenatsi // J. of Therm. Anal. – 1981. –
Vol. 22. – № 5. – Р. 221-230.
10. Эвери Г. Основы кинетики и механизмы химических реакций / Г. Эвери. – М.: Мир,1978. – 214 с.
11. Дир У.А. Породообразующие минералы. Т.4. / У.А. Дир, Р.А. Хаун, Дж. Зусман. – М.: Мир, 1966. – 484 с.
12. Hey M.N. A new review of the chlorites / Hey M.N. // Mineral. – 1954. – 30. – 277. – Р.123-135.
13. Уэндландт У. Термические методы анализа / У. Уэндландт. – М. : Мир, 1978. – 526 с.
14. Предводителев А.А. Дислокации и точечные дефекты в гексагональных металлах/ А.А. Предводителев,
О.А. Троцкий. – М.: Атомиздат,1973. – 362 с.
15. Тер-Хаар. Элементарная термодинамика / Тер-Хаар, Г. Вергеланд. – М.: Мир, 1968. – 211 с.
16. Shumrikov V. Kinetic parameters of thermal processes taking in rocks under the action of plasma / V. Shum-
rikov, V. Osenniy // Progress in Plasma Processing of Materials. Eds. P. Fauchais, J. Amoroux. – N.Y.: Begell Housse,
2001. – P. 605-609.
УДК 519.65.001.57
Канд. техн. наук Г.І. Ларіонов
(ІГТМ НАН України)
ПРО ОДИН МЕТОД ОЦІНКИ ВПЛИВУ ПАРАМЕТРІВ В ЗАДАЧАХ
ГЕОТЕХНІЧНОЇ МЕХАНІКИ
Работа посвящена применению метода последовательной аппроксимации для оценки
степени влияния параметров в задачах геотехнической механики. Оценка степени влияния
параметров состоит в сравнении показателей степеней в представлении функции в окрестно-
сти точки произведением степенных функций, каждая из которых зависит лишь от одной пе-
ременной. Апробация метода осуществлена на ряде прикладных задач геотехнической меха-
ники..
ON ONE PARAMETERS INFLUENCE EVALUATING METHOD FOR
GEOTECHNICAL MECHANIC TASKS
The paper devoted to sequence approximation method using for geotechnical mechanic influ-
ence parameters evaluating tasks. An anchor influence parameters evaluating consist of univariable
function powers comparisons in point vicinity representation as univariable power function product.
Method applied to some geotechnical mechanic tasks.
Актуальність. Моделювання – один з найбільш розповсюджених засобів
вивчення процесів і явищ будь-якої природи. Розрізняють фізичне і математич-
не моделювання. За фізичного моделювання модель повторює процес, що до-
сліджується, і зберігає його фізичну природу [1]. Під математичним моделю-
ванням розуміють спосіб дослідження різних за природою процесів шляхом ви-
вчення явищ різної фізичної природи, але які описуються однаковими матема-
тичними співвідношеннями. У найпростіших випадках для цього використову-
ються відомі аналогії між механічними, електричними, тепловими та іншими
явищами. Метод імітаційного моделювання дозволяє отримати розв’язок задачі
виключної складності. Система, що досліджується, може одночасно вміщувати
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-53649 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-4556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:19:53Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Осенний, В.Я. Осенняя, Н.В. 2014-01-25T15:57:30Z 2014-01-25T15:57:30Z 2012 Кинетические параметры физико-химических процессов термических превращений в горных породах при плазменном котлообразовании / В.Я. Осенний, Н.В. Осенняя // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 97. — С. 125-134. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53649 622.02: 543.226 Досліджено термічними і рентгеноструктурними методами залізисті кварцити під дією плазмових потоків. Визначено основні закономірності трансформації кристалічних решіток домішних систем. Установлено факт збільшення енергії руйнування міцних порід у процесі опромінювання плазмовими потоками. Thermal and X-ray structural methods ferruginous quartzite under plasma flows. The basic laws of transformation of crystalline lattices admixture systems. The fact of increasing the fracture energy hard rock during the irradiation of plasma flows. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Кинетические параметры физико-химических процессов термических превращений в горных породах при плазменном котлообразовании Kinetic parameters of physical processes thermal transformations in rocks under the plasma formation boiler Article published earlier |
| spellingShingle | Кинетические параметры физико-химических процессов термических превращений в горных породах при плазменном котлообразовании Осенний, В.Я. Осенняя, Н.В. |
| title | Кинетические параметры физико-химических процессов термических превращений в горных породах при плазменном котлообразовании |
| title_alt | Kinetic parameters of physical processes thermal transformations in rocks under the plasma formation boiler |
| title_full | Кинетические параметры физико-химических процессов термических превращений в горных породах при плазменном котлообразовании |
| title_fullStr | Кинетические параметры физико-химических процессов термических превращений в горных породах при плазменном котлообразовании |
| title_full_unstemmed | Кинетические параметры физико-химических процессов термических превращений в горных породах при плазменном котлообразовании |
| title_short | Кинетические параметры физико-химических процессов термических превращений в горных породах при плазменном котлообразовании |
| title_sort | кинетические параметры физико-химических процессов термических превращений в горных породах при плазменном котлообразовании |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53649 |
| work_keys_str_mv | AT osenniivâ kinetičeskieparametryfizikohimičeskihprocessovtermičeskihprevraŝeniivgornyhporodahpriplazmennomkotloobrazovanii AT osennâânv kinetičeskieparametryfizikohimičeskihprocessovtermičeskihprevraŝeniivgornyhporodahpriplazmennomkotloobrazovanii AT osenniivâ kineticparametersofphysicalprocessesthermaltransformationsinrocksundertheplasmaformationboiler AT osennâânv kineticparametersofphysicalprocessesthermaltransformationsinrocksundertheplasmaformationboiler |