Gas emission under coal mechanical degradation

Abstract

РефератВведение. 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. Введение. Практика подземной разработки угольных пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа, показала, что при выбросах газовыделение составляет примерно 50-100 м 3 /т [1, 2], а в Карагандинском бассейне -более 100 м 3 /т [3], что значительно превышает природную газоносность пластов, на которых произошли выбросы. Меры борьбы с внезапными выбросами угля и газа связаны в основном с предварительной дегазацией опасных по выбросам пластов, но ее эффективность в большинстве случаев не превышает 10-20 % [1]. Противовыбросные мероприятия могут быть более эффективными, если будут установлены источники поступления метана в зоны, где формируется выбросоопасная ситуация. Большинство авторов [1, 4, 5] склонны считать, что образование метана или его освобождение из закрытых пор [6] возможно в процессе разрушения угля, когда нарушаются внутримолекулярные связи «бахромы» с макромолекулой угля, а связи между атомами углерода, образующими правильные шестиугольники, сохраняются. «Бахрома» содержит водород, а также метильные группы. По расчетам, представленным в [1], если только 5 % оторвавшихся метильных групп «Известия вузов. Горный журнал», № 5, 2019 ISSN 0536-1028 45 участвует в образовании молекул метана, то это эквивалентно выделению до 42 м 3 до...