Про зв’язок загальної пористості викопного вугілля з метаморфічними перетвореннями шахтопластів

Євген Руднєв Микола Антощенко Віталій Попович
Отримано 06.08.2024, Доопрацьовано 12.11.2024, Прийнято 24.12.2024
Анотація

Вивчення пористості корисних копалин, зокрема вугілля, та розуміння зв`язку його структури з характеристиками та властивостями необхідне задля раціоналізації застосування вугілля, оптимізації переробних процесів та знаходження нових методів боротьби з раптовими викидами або газовиділенням. Мета полягала у встановлені рівня відповідності розрахункових значень загальної пористості вугілля (відповідно до емпіричного рівняння) їх експериментального визначення стандартними методами, а також визначити показники тісноти кореляційної залежності загальної пористості від ступеня метаморфічних перетворень. Методика досліджень ґрунтується на аналізі порівняння відповідності розрахункових значень загальної пористості для кожного окремого шахтопласту відповідно до емпіричного рівняння їх значенням, встановленим стандартними методами. Результати свідчать, що з підвищенням ступеня метаморфізму змінюються і фізичні характеристики вугілля, зокрема щільність і пористість. Пористість вугілля, структура його пористої системи та питома поверхня визначають фільтраційні, дифузійні й сорбційні процеси як у природних умовах залягання, так і під час їх змін під впливом різноманітних фізичних та хімічних факторів. Було доведено практичну відсутність кореляційної залежності загальної пористості викопного вугілля від метаморфічних перетворень шахтопластів при оцінці впливу цих процесів, враховуючи показник виходу летких речовин. Загальна пористість є унікальною характеристикою конкретного вугільного пласта в межах шахтного поля і лише частково визначається вмістом летких речовин. Усереднені емпіричні залежності від показника виходу летких речовин надають лише загальне уявлення про тенденції зміни пористості вугілля під час метаморфічних перетворень шахтопластів Результати дослідів дозволяють розробити пропозиції задля удосконалення нормативної бази щодо прогнозування прояву небезпечних властивостей шахтопластів при гірничих роботах. Виявлені у дослідженні факти можна використовувати у нормативних документах для прогнозу небезпечних властивостей шахтопластів, оскільки вони дозволяють розробити пропозиції та методики щодо удосконалення нормативної бази з безпечного ведення гірничих робіт. Це призведе до зниження рівня аварійності з тяжкими наслідками, виробничого травматизму на вугледобувних підприємствах

Ключові слова:
вугільний пласт; небезпечні властивості; вуглефікація; охорона праці

Взято з Том 58, № 2, 2024

Сторінки 50–55

Використані джерела ЦИТУВАТИ

[1] Bazaluk, O., et al. (2024). Changes in the stability of coal microstructure under the influence of weak electromagnetic fields. Scientific Reports, 14(1), article number 1304. doi: 10.1038/s41598-024-51575-w.

[2] Donetsk State Coal Research Institute. (1954). Geological and coal-chemical map of the Donetsk Basin (Vol. 8). Moscow: Ugletekhizdat.

[3] Han, W., Zhou, G., Gao, D., Zhang, Z., Wei, Z., Wang, H., & Yang, H. (2020). Experimental analysis of the pore structure and fractal characteristics of different metamorphic coal based on mercury intrusion‑nitrogen adsorption porosimetry. Powder Technology, 362, 386-398. doi: 10.1016/j.powtec.2019.11.092.

[4] International Standard (ISO) No. 5072:2021 “Brown Coals and Lignites. Determination of True Relative Density and Apparent Relative Density”. (2021, December). Retrieved from https://www.iso.org/standard/79743.html.

[5] Ma, B., Hu, Q., Yang, S., Yin, N., Qiao, H., Zhang, T., & Meng, M. (2020). Multiple approaches to quantifying the effective porosity of lacustrine shale oil reservoirs in Bohai Bay Basin, East China. Geofluids, 2020, article number 8856620. doi: 10.1155/2020/8856620.

[6] Makiyivka State Research Institute for Occupational Safety in the Mining Industry. (1985). Catalog of collector properties of hard coals and anthracites of the Donetsk and Lviv-Volyn Basins. Makiyivka: Donbas.

[7] Nosal, D., Konovalov, S., & Shevchenko, V. (2021). Determination the injuries probability of coal mines workers. Mining of Mineral Deposits, 15(2), 47-53. doi: 10.33271/mining15.02.047.

[8] Oberlin, A. (2021). High-resolution TEM studies of carbonization and graphitization. Retrieved from https://www.semanticscholar.org/paper/High-Resolution-TEM-Studies-of-Carbonization-and-Oberlin/f8cb5121def57d24ee047df6c13075335e4fa7d8.

[9] Onifade, M., & B. Genc. (2020). A review of research on spontaneous combustion of coal. International Journal of Mining Science and Technology, 30(3), 303-311. doi: 10.1016/j.ijmst.2020.03.001.

[10] Order of the Ministry of Energy and Coal Industry of Ukraine No. 868 “On Approval of Amendments to the Standard of the Ministry of Coal Industry SOU 10.1.00174088.011-2005 ‘Rules for Mining Operations in Seams Subject to Gas Dynamic Phenomena'”. (2011, December). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/rada/show/v0868732-11#Text.

[11] Shinn, J.H. (1984). From coal to single-stage and two-stage products: A reactive model of coal structure. Fuel, 63(9), 1187-1196. doi: 10.1016/0016-2361(84)90422-8.

[12] State Standard of Ukraine (DSTU GOST) No. 2160:2019 “Solid Mineral Fuel. Determination of Real and Imaginary Density”. (2019, December). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=88790.

[13] State Standard of Ukraine (DSTU) No. 3472:2015 “Lignite, Stone and Anthracite Coal. Classification”. (2015, May). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=61974.

[14] Tarasov, V., Antoshchenko, M., Rudniev, Y., Zolotarova, O., & Davidenko, N. (2021). Metamorphism indicators for establishing the endogenic fire hazard of coal mining plants in mining. International Journal of Environmental Science and Development, 12(8), 242-248. doi: 10.18178/ijesd.2021.12.8.1346.

[15] Wang, T., Tian, F., Deng, Z., & Hu, H. (2023). The characteristic development of micropores in deep coal and its relationship with adsorption capacity on the Eastern Margin of the Ordos Basin, China. Minerals, 13(3), article number 302. doi: 10.3390/min13030302.

Rudniev, Ye., Antoshchenko, M., & Popovych, V. (2024). About the connection of the total porosity of fossil coal with metamorphic transformations of coal seams. Mining Journal of Kryvyi Rih National University, 58(2), 50-55. https://doi.org/10.31721/2306-5435-2024-2-50-55
uk