Анализ современных представлений о трещиновато-пористой структуре угля
У роботі наведено сучасні уявлення про тріщино-пористу структуру викопного вугілля,
 описані дослідження фізико-механічних, сорбційних і фільтраційних властивостей пористих
 тіл, вплив капілярной вологи на процеси фільтрації. In work the modern conceptions of fissure and porous struc...
Saved in:
| Published in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Authors: | , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54294 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Анализ современных представлений о трещиновато-пористой структуре угля / К.К. Софийский, Д.П. Силин, В.И. Гаврилов, А.П. Петух, Р.А. Агаев, В.В. Власенко, О.В. Московский // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 105. — С. 105-112. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860156823332454400 |
|---|---|
| author | Софийский, К.К. Силин, Д.П. Гаврилов, В.И. Петух, А.П. Агаев, Р.А. Власенко, В.В. Московский, О.В. |
| author_facet | Софийский, К.К. Силин, Д.П. Гаврилов, В.И. Петух, А.П. Агаев, Р.А. Власенко, В.В. Московский, О.В. |
| citation_txt | Анализ современных представлений о трещиновато-пористой структуре угля / К.К. Софийский, Д.П. Силин, В.И. Гаврилов, А.П. Петух, Р.А. Агаев, В.В. Власенко, О.В. Московский // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 105. — С. 105-112. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | У роботі наведено сучасні уявлення про тріщино-пористу структуру викопного вугілля,
описані дослідження фізико-механічних, сорбційних і фільтраційних властивостей пористих
тіл, вплив капілярной вологи на процеси фільтрації.
In work the modern conceptions of fissure and porous structure of fossil coal are cited, researches of physical and mechanical, sorbtional and filtration properties of porous bodies, influence of capillary moisture on the processes of filtration are described.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:53:30Z |
| format | Article |
| fulltext |
105
УДК 622.831.322:622.831.325
Д-р техн. наук К.К. Софийский,
кандидаты техн. наук Д.П. Силин,
В.И. Гаврилов,А.П. Петух,
инженеры Р.А. Агаев, В.В. Власенко
(ИГТМ НАН Украины)
инженер О.В. Московский
(ГП «Дзержинскуголь»)
АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ТРЕЩИНОВАТО-
ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЕ УГЛЯ
У роботі наведено сучасні уявлення про тріщино-пористу структуру викопного вугілля,
описані дослідження фізико-механічних, сорбційних і фільтраційних властивостей пористих
тіл, вплив капілярной вологи на процеси фільтрації.
ANALYSIS OF MODERN CONCEPTIONS OF FISSURE-POROUS
STRUCTURE OF COAL
In work the modern conceptions of fissure and porous structure of fossil coal are cited, re-
searches of physical and mechanical, sorbtional and filtration properties of porous bodies, influence
of capillary moisture on the processes of filtration are described.
Ископаемые каменные угли относятся к классу осадочных горных пород,
структура и свойства которых отражают сложные геологические и физико-
химические процессы превращения исходного растительного материала. Ис-
ходный материал углей – отмершие высокоорганизованные растения, биомасса
микроорганизмов и минеральные вещества в период торфонакопления и ранне-
го диагенеза подвергались воздействию комплекса геолого-генетических фак-
торов, специфических для каждого угольного месторождения. Фундаменталь-
ные исследования осадочного процесса, выполненные в последние десятилетия
ХХ столетия П.П. Тимофеевым, Л.И. Боголюбовой и др. позволили выявить
общие направления и закономерности в формировании структуры органическо-
го вещества и вмещающих пород углей большинства угольных месторождений
и бассейнов. На основании этих исследований была создана генетическая клас-
сификация гумусовых углей угольных месторождений [1]. Основным парамет-
ром этой классификации принят генетический тип углей, характеризующий ор-
ганическое вещество углей во всем метаморфическом ряду по степени разло-
жения лигниноцеллюлозных тканей. Генетический тип угля является парамет-
ром, характеризующим морфологию вещества, его структуру и текстуру и не
зависит от стадии метоморфизма угля. В самом общем случае основным факто-
ром, определяющим генетический тип, является степень участия кислорода в
процессах превращения веществ-углеобразователей на стадии генезиса углей.
Уголь – высокомолекулярное вещество. Структура ячейки макромолекулы
угля отличается в ряду метаморфизма числом циклогексановых и циклопента-
новых ароматических колец и боковыми цепочками. Ячейки макромолекул угля
соединены между собой боковыми цепочками из алифатических, нафтеноали-
фатических, кислород- и азотсодержащих групп.
В ряду метаморфизма с уменьшением выхода летучих веществ происходит
106
потеря кислородсодержащих групп вначале метоксильных, затем карбонатных
и т.д. При дальнейшем уменьшении выхода летучих веществ от коксующихся
углей до антрацитов гидрофильность постепенно повышается путем отщепле-
ния алифатических радикалов, и на свойства поверхности углей преобладаю-
щее влияние начинают оказывать ароматические элементы структуры углей.
Макромолекула угля средней стадии метаморфизма содержит более 600
атомов углерода, 500 атомов водорода и 70 атомов кислорода. Кроме них в не-
значительном количестве присутствуют в связанном состоянии атомы азота и
серы, причем содержание азота остается относительно постоянным и составля-
ет для каменных углей приблизительно 1%, а для антрацитов – до 2,5% [2].
Ядра макромолекулы представлены в основном бензольными кольцами и
обладают наибольшей прочностью. Структура ядра макромолекулы у всех ка-
менных углей отличается лишь числом циклогексановых и циклопентановых
ароматических колец и в процессе механического разрушения почти не изменя-
ется.
Макроскопическая тонкая структура углей, т.е. составляющая часть ископа-
емого угля, представлена главными группами петрографических компонентов –
витреном, фюзеном и форменными элементами. По мере перехода от бурых уг-
лей к антрацитам форменные элементы не претерпевают особых изменений; у
витрена содержание углерода повышается, а водорода и кислорода – уменьша-
ется.
Средняя энергия связи между ароматическими макромолекулами в слое
приблизительно пропорциональна числу углеродных атомов в нем. Учитывая,
что на каждый ароматический атом углерода на такую энергию связи прихо-
дится около 6,3 кДж/моль (по данным Д.В. Ван-Кравелена и Ж. Шуера), энер-
гия связи между слоями, построенными из 35-40 ароматических углеродных
атомов, в коксующихся углях составит 210-252 кДж/моль.
Исходя из величин энергии связей надо полагать, что при разрушении углей
в первую очередь разрываются химические связи боковых цепочек и межслое-
вые связи, с меньшей энергией взаимодействия. Эти разорванные связи и их
число в момент разрушения определяют многие механические, физико-
механические и физико-механические свойства углей.
Свойства углей определяются не только исходным материалом, но и усло-
виями преобразования его в процессе углефикации.
Представления о данной сформированной природой структуре формирова-
лось на протяжении длительного времени, базируясь на доступных в тот мо-
мент методах экспериментальных исследований, претерпевая при этом суще-
ственные изменения.
Высокая адсорбционная способность углей, а также некоторые их физиче-
ские и оптические свойства способствовали распространению взглядов о кол-
лоидной природе ископаемых углей. Представления обуглях как о коллоидных
системах привели к признанию их мицеллярной структуры. Основой являлись
надмолекулярные частицы – мицеллы, построенные в виде агрегатов мелких
молекул, связанных силами Ван-дер-Ваальса [3]. Форма мицелл принималась
шарообразной или грушевидной.
107
Различия в свойствах углей объяснялись степенью полимеризации ядра и
оболочки, строением мицелл и силой их взаимодействия. Однако, исходя из
схемы мицеллярного строения частиц каменного угля, не удалось объяснить
сущность и механизм химических процессов, происходящих при метаморфизме
углей и их нагревании.
Выяснение масштабной упорядоченности структуры углей появились с
применением малоуглового рентгеновского рассеяния.
Обнаруженное Кришимурти рассеяние в области малых углов привело его к
предположению, что уголь находится в промежуточном состоянии между ис-
тинно кристалическим и аморфным, которое он назвал паракристаллическим.
Махадеван объяснил малоугловое рассеяние коллоидной природой дифрагиру-
ющих частиц. Бруссетом была обнаружена полоса в области малых углов при
исследовании лигнитов. По этой полосе размеры элементарных частиц лигни-
тов колебались от 0,4 до 0,6 нм. Им было подтверждено положение о том, что
малоугловое рассеяние не зависит от расположения атомов внутри рассеиваю-
щих частиц. Райли связал наличие интенсивного максимума с размерами ос-
новных частиц и расстояниями между ними.
Хиршу удалось получить кривые рассеяния в област весьма малых углов.
При малых углах он наблюдал два типа рассеяния: диффузное рассеяние в об-
ласти, соотвествующей 2,0 нм, которое резко возрастало с уменьшением угла, и
дискретное рассеяние, характеризующее повторяемость в структуре угля в диа-
пазоне в диапазоне 1,5-4,0 нм.
В настоящее время общепринятой является двухфазная физико-химическая
модель угля [4].
Согласно этой модели угольная структура состоит из двух компонент – мак-
ромолекулярной сетки и молекулярной компоненты, представляющей собой
сложную смесь растворенныхмолекул. Макромолекулярная сетка построена из
пересекающихся ароматических структур, которые состоят из скрученных или
случайно распределенных слоевых решеток. Основной компонентой макромо-
лекулярной сетки являются ароматические углеродистые структуры. С увели-
чением степени углефикации они накапливают 2-4 ароматических слоя и фор-
мируют так называемые кристаллиты – совокупности ароматических колец, со-
единенных со множеством разнообразных функциональных групп, алифатиче-
ских и гидроароматических фрагментов, которые сшиты в макромолекулы
нерегулярного строения различными мостиками [5].
Такой подход принимается большинством исследователей.
Получила распространение также модель Фукса-Ван-Кревелена. Она состо-
ит из центральной ароматической части, которая содержит от 6 до 11 конденси-
рованных ядер, соединенных друг с другом. Вокруг них расположены гидроар-
оматические группировки, содержащие гетероатомы и боковые заместители.
Структурные ячейки не представляют собой точного подобия друг друга, как в
полимере регулярной структуры.
Более поздние модели подробнее описывают строение неароматической ча-
сти органической массы углей. Усредненные «молекулы битуминозного угля»,
предложенные Вайзером, Соломоном, Хереди и Лакзаровым, имеют заметное
108
сходство, несмотря на композиционные различия в скелетной структуре и рас-
пределении пространственных групп [6].
Исследования Шинна по ожижению угля позволили существенно обновить
представления по ряду важных аспектов его структуры. Сопоставление состава
угля и жидких продуктов производилось с учетом механизма химических реак-
ций и данных по модельным соединениям, с целью определения типа связей
разрушающихся при ожижении.
Контраст между продуктами двухстадийной переработки и простого рас-
творения угля позволил сформулировать взгляд на уголь как на вещество, ком-
понентами которого в большинстве являются активные низкомолекулярные
единицы. Относительно высокомолекулярные продукты однократной термиче-
ской обработки могут быть продуктами конденсации мелких фрагментов, а не
продуктами деполимеризации исходного угля.
Более поздние гипотезы, основанные на С
13
ЯМР или ЭПР данных, привели
к представлениям о структуре органической массы угля, состоящей из жесткой
молекулярной сетки, внутри которой содержится подвижная молекулярная
компонента. В модели Ковача и Ларсена разделяются молекулярная и макромо-
лекулярная фазы. Макромолекулярная фаза образует трехмерный скелет, состо-
ящий из макромолекулярных фрагментов, связанных между собой поперечны-
ми связями [7]. Молекулярная фаза распределена в порах макромолекулярной
фазы или на ее краях. Модель не устанавливает, каким образом эти две фазы
связаны между собой.
Основываясь на данных по исследованию экстракции углей растворителями
был сделан вывод о связи этих фаз посредством электронно-донорно-
акцепторных взаимодействий. Наличие последних обусловливает существова-
ние молекулярных комплексов, так как электронно-донорные и электронно-
акцепторные центры существуют в обеих фазах. При этом подразумевается, что
молекулярная сетка, состоящая из ароматических фрагментов, связанных али-
фатическими или алициклическими звеньями, не является планетарной.
Молекулярная фаза состоит из сравнительно небольших молекул по сравне-
нию с «макромолекулами», имеющими поперечные связи. Эти молекулы не
идентичны по химическому составу и физическому состоянию. Сообщалось
более чем о 300 компонентах, идентифтцтрованных в экстрактах высоколетуче-
го битуминозного угля.
Методом масс-спектрометрии было установлено, что летучая часть экстрак-
тов состоит преимкщественно из веществ с молекулярной массой в интервале
200-600 у.е.
Дубер и Вечковский пришли к выводу, что парамагнитные центры, распо-
ложенные в макромолекулярной фазе, дают узкую линию, а спины молекуляр-
ной фазы – широкую линию ЭПР.
Подведя итог рассмотрению двумерных химических моделей структуры уг-
ля следует сказать, что они содержат мало информации о природе физических,
механических и др. свойств ископаемого угля, не учитывают объемной упаков-
ки структуры. Размер макромолекулы выбирается в них субъективно, что не
позволяет рассматривать сложную проблему молекулярной массы.
109
Из моделей трехмерной упаковки структуры органической массы углей
наиболее известна модель В.И. Касаточкина. В рамках этой модели витреновые
вещества рассматриваются как пространственные полимеры со стеклообразной
аморфной структурой и состоят из совокупности плоских гексагональных
атомных сеток (ламелей) циклически полимеризованного полимера, связанных
между собой радивалами в виде молекулярных цепей линейно полимеризован-
ных углеродных атомов [8]. Несколько ламелей объемно объединены в так
называемые «кристаллиты» - образования, подобные кристаллам графита, со
слабо параллельными слоями и разориентированными друг относительно друга
в объеме. Такие структуры связаны между собой алкильными цепочками.
Развитие и усовершенствование представлений о структуре угля претерпело
существенные изменения с появлением микроскопии высокого разрешения.
Исследования на электронном микроскопе YSM-35 показали, что поры витри-
нита имеют округлую, шаровидную форму на стадии марок Д, Г, Ж и округлую
веретеновидную, гроздьевидную форму на стадии марок К, ОС, Т [9].
Поры образуют равномерно рассеянные скопления в пределах однородного
слоя витринита, расположены послойно или на контактах слоев и на участках
развития микротрещин образуют групповые скопления. По мере повышения
увеличения растрового микроскопа обнаруживаются системы пор все меньшего
размера. Изменение размера пор и их формы в процессе метаморфизма и гене-
рации газов указывают на сложные процессы преобразования молекулярной
структуры витринита.
Особую группу поровой емкости составляет межслоевое пространство с
распространенными зонами смятия, скольжения и перемещения, а также тре-
щинные полости, характерные для контактных зон включений витринита в од-
нородную гелифицированную массу.
Айруни [10] наблюдал ряд пористых структур ископаемого угля на различ-
ных масштабных уровнях. Были показаны поры размерами 1-10
5
нм, форма свя-
зи и состояние газа в которых могут сильно отличаться.
Метод трансмиссионной микроскопии [11] позволил получить прямое изоб-
ражение основных структурных единиц, их общую ориентацию в пространстве,
т.е. микротекстуру материала, не доступную прямому определению другими
методами.
Визуально макромолекулярная сетка представлена частицами, напоминаю-
щими твердое вещество, а молекулярная компонента имеет вид жидких частиц.
Оба типа частиц содержат основные структурные единицы примерно одного
размера (< 1нм) независимо от стадии метаморфизма твердого топлива. Иссле-
дование углей низкой стадии метаморфизма показало, что основные структур-
ные единицы ориентированы в них произвольно благодаря присутствию боль-
шого количества функциональных групп. В высокометаморфизированных уг-
лях и продуктах пиролиза размеры основных структурных единиц не изменя-
ются, но они ориентируются локально параллельно внутри объемов, названных
доменами молекулярной ориентации. Каждый домен молекулярной ориентации
образует стенку поры. Микротекстура материала напоминает смятый лист бу-
маги.
110
Установлено, что в ходе карбонизации до стадии полукоксования углерод-
ные материалы осуществляют переход в пластическое состояние, в течение ко-
торого основные структурные единицы переориентируются с образованием до-
менов. При этом кислород обеспечивает образование поперечных связей и
предотвращает развитие больших доменов. Напротив, водород действует как
пластификатор, что способствует образованию больших доменов. Таким обра-
зом, химический состав определяет характер переориентации основных струк-
турных единиц.
К началу 90-х годов по мере разработки и внедрения современных физико-
технических методов исследований изменилось представление о строении угля
и его сорбционных возможностях (было установлено, что сорбционные центры
угля парамагнитны). Для изучения структурных особенностей угля при оценке
их выбросоопасности большие возможности появились с внедрением метода
электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), которое осуществлялось в
ИГТМ НАН Украины [12].
Появилась возможность изучения системы «уголь-газ» при изменении в ней
давления, моделируя, таким образом, процессы взаимодействия угля и газа в
угольном пласте.
На основе проведенных исследований определены значения структурных
показателей угля (концентрация парамагнитных центров и коэффициент пасси-
вации) и на их основе рассчитаны значения потенциальной сорбции углей.
Анализ полученных результатов подтверждает тот факт, что значительное
газовыделение при внезапных выбросах угля и газа, превышающее прогнозиру-
емую метаноемкость пласта, определяется аномальными значениями его сорб-
ции (60-80 мл/г).
Разработке вопросов связанных с выявлением особенностей состояния и по-
ведения природной системы «уголь-газ» посвящены основополагающие работы
А.Т. Айруни, С.В. Кузнецова, Г.Д. Лидина, Н.В. Ножкина, Л.А. Пучкова, А.А.
Скочинского, В.В. Ходота и многих других исследователей.
Вместе с тем, несмотря на широкий круг проблем, решенных в этих работах,
исследование процесса трансформации структуры угольного вещества имеет
фундаментальное значение для понимания многих газодинамических явлений в
угольных шахтах и закономерностей их протекания [13].
Основным фактором, стимулирующим исследования в этом направлении,
является недостаточность теоретических разработок в области создания новых
представлений о микро- и макроструктуре угольного вещества, о движущих си-
лах и закономерностях трансформации его структуры в различных условиях.
Исследования в указанной области завершились созданием научных поло-
жений теории структурной трансформации газонасыщенного угольного веще-
ства. При этом теория явилась результатом обобщения цикла теоретических и
экспериментальных исследований по изучению на природных углях равновес-
ной сорбции различных газов, кинетики и термокинетики процесса газовыделе-
ния.
Подход к сорбционным явлениям и их анализ с точки зрения теории струк-
турной трансформации позволил получит ряд новых научных результатов, в
111
том числе:
- сорбированный в микропорах угольного вещества газ следует рассматри-
вать как начальную движущую силу процесса трансформации структуры угля и
как фактор существенно (2,5-4 раза) уменьшающий его коэффициент поверх-
ностного натяжения и значение трещиностойкости и прочностные свойства в
1,6-2 раза;
- классификация пор в природном угле определяется не их геометрическими
размерами, а физическим состоянием молекул сорбента в этих порах;
- причина различия в сорбционной емкости углей по отношению к разным
газам обусловлена размером их молекул и объемом соответствующих этим га-
зам микросорбционных подпространств;
- структурный и энергетический параметры надежно определяются в любой
точке изотермы сорбции, а не только в точке, соответствующей степени запол-
нения сорбента сорбатом равной 0,7.
Ископаемые угли – это гетерогенные системы с неоднородным химическим
составом поверхности пор и трещин, что обусловлено не только разнообразием
слагающего их вещества, но и наличия в них различных примесей. Неодно-
значность химического состава углей связана с физико-химической неоднород-
ностью их внутренней смачиваемой поверхности. Многочисленные макро- и
микродефекты обусловливают непостоянство удельной поверхности энергии
угольного вещества и его смачиваемости.
Угольные пласты в массиве разбиты сетью трещин самых разнообразных
очертаний, размеров и форм. Среднее расстояние между трещинами для нена-
рушенных углей составляет 1,6 мм, малонарушенных – 0,5 мм, сильнонару-
шенных – 0,14 мм и раздробленных – 0,05 мм. Фильтрующие пространства в
зависимости от проявления молекулярных сил и величины раскрытия щели
подразделяются на три класса: сверхкапилярные с раскрытием щели 0,254 мм,
капилярные – (0,254-0,0001) мм и субкапилярные – 0,0001 мм. Межзерновая
проницаемость угля редко превышает 30-40 мдарси, а общая проницаемость
массива превышает сотни мдарси, поэтому движение воды в таких условиях, по
сути дела, является фильтрацией в трещиноватой среде [14].
Структурное состояние угля в краевой части пласта непостоянно как в про-
странстве, так и во времени. Массив угля впереди очистного забоя на длине
(1,5-2,0)m из-за техногенной трещиноватости имеет по сравнению с нетрону-
тым массивом повышенную водопроницаемость. В зоне опорного давления,
точка максимума напряжений в которой отстоит от кромки пласта на расстоя-
нии (3-4)m, природные трещины и микротрещины под действием повышенного
горного давления уменьшаются в размерах, при этом соответственно уменьша-
ется водопроницаемость пласта в этой зоне. На ниспадающей ветви зоны опор-
ного давления водопронизаемость пласта возрастает по мере уменьшения при-
грузок [15].
Начиная с некоторой глубины угольный пласт, при наличии поверхности
обнажения, приобретает новое свойство – способность к саморазрушению. Ме-
ханизм образования наведенной трещиноватости рассматривается в литературе
очень редко и является не достаточно изученным в рамках традиционного под-
112
хода [16].
Основной причиной выделения метана из угольных пластов в скважину яв-
ляется система техногенных трещин, образующаяся и расширяющаяся на
больших глубинах вокруг скважины при ее бурении и отводе газа. Метан гене-
гируется на острие растущих трещин в результате разложения твердого углево-
дородного раствора.
В действительности газоносные угольные пласты в нетронутом состоянии
непроницаемы [17]. В них трещины закрыты, а поры со свободным газом изо-
лированы друг от друга. При разгрузке пласта от горного давления и при усадке
угля в результате десорбции газа трещины раскрываются и заполняются тем же
десорбирующимся газом. Там, где раскрывающиеся трещины и пересекаемые
ими поры соединяются в единую систему фильтрационных каналов, возникает
проницаемая зона. В процессе фильтрации и десорбции газа размеры этой зоны
непрерывно увеличиваются. В этом состоит одна из принципиальных особен-
ностей газоносных угольных пластов. С позиций газодинамики, движущаяся в
пласте граница проницаемой зоны является как бы фронтом фильтрации, на ко-
тором происходит переход закрытых трещин в открытые с образованием соот-
ветствующих пустот и подпитка фильтрационного потока десорбирующимся
газом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Влияние термообработки на механические и физико-химические свойства углей разных генотипов / С.А.
Эпштейн С.А., В.И. Минаев, О.В. Барабанова [и др.].- ГИАБ. – 2008. - №5. - С.371-375.
2. Забурдяев Г.С. Структура углей и заболеваемость антракосиликозом / Г.С. Забурдяев // Безопасность
труда в промышленности. – 1993. - №10. – С.12-15.
3. Русчев Д.Д. Химия твердого топлива / Д.Д. Русчев – Л.: «Химия», 1976. – 256 с.
4. Prinz D., Pyckhout-Hintzen W., Littke R. Delopment of the meso- and macroporous structure of coals with rank
as analyzed with small-angle neutron scattering and adsorption experiments // Fuel. – 2004. - 83, N 4-5. – P.547-556.
5. Lu L., Sahajwalla V., Kong C., Harris D. Quantitative X-ray diffraction analysis and its application to various
coals // Carbon. – 2001. – 39, N 12. – P.1821-1833.
6. Алексеев А.Д. Физика угля и горных процессов / А.Д. Алексеев – К.: Наукова думка, 2010. – 423 с.
7. Larsen J.W., Covach J. Polymer structure of bituminous coals // Organic chemistry of coal. ACS Symp. – New
York (U.S.), 1978. – Ser. 71. – P.36-49.
8. Касаточкин В.И. Строение и свойства природных углей / В.И. Касаточкин, Н.К. Ларина – М.: Недра,
1975. – 160 с.
9. Закрытые поры ископаемых углей / А.Д. Алексеев, В.В. Синолицкий, Т.А. Василенко [и др.] // ФТПРПИ.
– 1992. - №2. – С.99-106.
10. Айруни А.Т. Прогнозирование и предотвращение газодинамических явлений в угольных шахтах / А.Т.
Айруни – М.: Наука, 1987. – 310 с.
11. Oberlin A. High-resolution TEM studies of carbonization and graphitization // Chem. and Phys. Carbon. –
1989. – 22. – P.1-143.
12. Лукинов В.В. Генерация метана из угля и возможности ее оценки методом электронного парамагнитно-
го резонанса / В.В. Лукинов, В.А. Гончаренко, А.В. Бурчак // ГИАБ. – 2000. - №8. – С.85-86.
13. Бобин В.А. Структурная трансформация газонасыщенных углей / В.А. Бобин // ГИАБ. – 1999. - №6. –
С.88-90.
14. Панов Г.Е. Предварительное увлажнение массивов на угольных шахтах и карьерах / Г.Е. Панов – М.:
Недра, 1970. – 128 с.
15. Неволин Н.В. Нагнетание воды в зону предельно напряженного состояния пласта с низкопористым уг-
лем / Н.В. Неволин, Б.П. Шилков, П.А. Лыхин. // Изв. вузов. Горный журнал. – 2003. - №1. – С.37-43.
16. Шестопалов А.В. О технологии промысловой добычи метана из угольных пластов / А.В. Шестопалов //
Сб. науч. тр. ДГА. – 1998. - №5. – С.18-21.
17. Кузнецов С.В. Основная задача теории фильтрации газа в угольных пластах / С.В. Кузнецов, В.А. Тро-
фимов // ФТПРПИ. – 1999. - №5. – С.13-18.
УДК 622.234.5(088.8)
113
Д-р техн. наук Д.М. Житленок,
инж. А.С. Крышнев
(ГП «Дзержинскуголь»)
инж. В.В. Власенко
(ИГТМ НАН Украины)
РАЗРАБОТКА СИСТЕМ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ВИБРАТОРОВ ДЛЯ
ВОЗДЕЙСТВИЯ НА УГОЛЬНЫЙ ПЛАСТ ЧЕРЕЗ ВМЕЩАЮЩИЕ
ПОРОДЫ
Наведено технологічні схемі для систем гідравлічних вібраторів, за допомогою яких ви-
конується дія на вугільний пласт через вміщуючі породи. Розглянуто різноманітні конфігу-
рації схем для створення різних частот дії.
ELABORATION HYDRAULIC SYSTEMS VIBRATORS FOR INFLUENCE
ON COALBED THROUGH HOST ROCKS
The technological schemes for systems of hydraulic vibrators to perform influence on coal bed
through the host rocks. Considered various configurations of schemes to create different frequencies
of influence.
При разработке гидравлических схем систем вибраторов было выбрано
направление, связанное с использованием гидравлического оборудования, вы-
пускаемого промышленностью СНГ, для добычи угля. Это связано с мини-
мальными затратами и временем, необходимым для изготовления систем гид-
равлических вибраторов и их отработки.
Рассмотрим несколько схем систем гидравлических вибраторов, включаю-
щих гидравлические стойки крепи «Спутник», гидрораспределители ЭРА-1М,
маслостанцию СНУ-5 и т.д.
В приведенных гидравлических схемах системы вибраторов содержат: гид-
равлические стойки со встроенными в них гидрозамками, односторонний гид-
розамок М-4 КУ-32/320, серийно выпускаемый Грязинским заводом гидрообо-
рудования, крановый восьмипозиционный девятилинейный распределитель ти-
па ЭРА-1М, в котором подвод жидкости к крану осуществляется по централь-
ному каналу, а отвод к исполнительным механизмам – через одно из восьми пе-
риферийных отверстий, подводящие и сливные магистрали. Питаются системы
вибраторов от маслостанции СНУ-5.
Рассмотрим принцип работы гидравлической схемы системы вибраторов,
представленной на рис. 1.
Золотник гидрораспределителя ЭРА-1М приводится во вращение двигате-
лем с числом оборотов ω = 5 об/с. В поршневых полостях стоек давление жид-
кости создается при подаче ее через отверстие к, ж, и гидрораспределителя и
рабочие (обратно-разгрузочные) клапаны ЭКОР, размещенные в гидрозамках
стоек. При дальнейшем движении золотника подача жидкости в поршневые по-
лости стоек прекращается. Поршневые полости стоек сообщаются с гидрозам-
ком управления гидросхемой через предохранительные клапаны ЭКП, разме-
щенные в гидрозамках стоек. Эти клапаны настроены на 2030 МПа и служат
для создания постоянного распора гидростоек.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-54294 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-4556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:53:30Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Софийский, К.К. Силин, Д.П. Гаврилов, В.И. Петух, А.П. Агаев, Р.А. Власенко, В.В. Московский, О.В. 2014-01-31T00:06:16Z 2014-01-31T00:06:16Z 2012 Анализ современных представлений о трещиновато-пористой структуре угля / К.К. Софийский, Д.П. Силин, В.И. Гаврилов, А.П. Петух, Р.А. Агаев, В.В. Власенко, О.В. Московский // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 105. — С. 105-112. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54294 622.831.322:622.831.325 У роботі наведено сучасні уявлення про тріщино-пористу структуру викопного вугілля,
 описані дослідження фізико-механічних, сорбційних і фільтраційних властивостей пористих
 тіл, вплив капілярной вологи на процеси фільтрації. In work the modern conceptions of fissure and porous structure of fossil coal are cited, researches of physical and mechanical, sorbtional and filtration properties of porous bodies, influence of capillary moisture on the processes of filtration are described. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Анализ современных представлений о трещиновато-пористой структуре угля Analysis of modern conceptions of fissure-porous structure of coal Article published earlier |
| spellingShingle | Анализ современных представлений о трещиновато-пористой структуре угля Софийский, К.К. Силин, Д.П. Гаврилов, В.И. Петух, А.П. Агаев, Р.А. Власенко, В.В. Московский, О.В. |
| title | Анализ современных представлений о трещиновато-пористой структуре угля |
| title_alt | Analysis of modern conceptions of fissure-porous structure of coal |
| title_full | Анализ современных представлений о трещиновато-пористой структуре угля |
| title_fullStr | Анализ современных представлений о трещиновато-пористой структуре угля |
| title_full_unstemmed | Анализ современных представлений о трещиновато-пористой структуре угля |
| title_short | Анализ современных представлений о трещиновато-пористой структуре угля |
| title_sort | анализ современных представлений о трещиновато-пористой структуре угля |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54294 |
| work_keys_str_mv | AT sofiiskiikk analizsovremennyhpredstavleniiotreŝinovatoporistoistruktureuglâ AT silindp analizsovremennyhpredstavleniiotreŝinovatoporistoistruktureuglâ AT gavrilovvi analizsovremennyhpredstavleniiotreŝinovatoporistoistruktureuglâ AT petuhap analizsovremennyhpredstavleniiotreŝinovatoporistoistruktureuglâ AT agaevra analizsovremennyhpredstavleniiotreŝinovatoporistoistruktureuglâ AT vlasenkovv analizsovremennyhpredstavleniiotreŝinovatoporistoistruktureuglâ AT moskovskiiov analizsovremennyhpredstavleniiotreŝinovatoporistoistruktureuglâ AT sofiiskiikk analysisofmodernconceptionsoffissureporousstructureofcoal AT silindp analysisofmodernconceptionsoffissureporousstructureofcoal AT gavrilovvi analysisofmodernconceptionsoffissureporousstructureofcoal AT petuhap analysisofmodernconceptionsoffissureporousstructureofcoal AT agaevra analysisofmodernconceptionsoffissureporousstructureofcoal AT vlasenkovv analysisofmodernconceptionsoffissureporousstructureofcoal AT moskovskiiov analysisofmodernconceptionsoffissureporousstructureofcoal |