Питання можливих займань метаноповітряної суміші в шахті за рахунок реалізації механоелектричних і п'єзоефектів при виїмці вугілля
DOI:
https://doi.org/10.33271/crpnmu/60.093Ключові слова:
метаноповітряна суміш, газодинамічні явища, мікронарушеність, п’єзоелектричний ефект, утворення тріщинАнотація
The purpose of the work is the study and justification of the possible causes of ignitions of methane-air mixture during the tunnelling of workings and the excavation of coal in the mines Research methods. Analysis of the physical and mathematical models of the origin and development of gas-dynamic phenomena with the subsequent ignition of methane in coal mines was investigated for justify its reasons. The thermodynamic state of the massif in the form of the tensor considered for Lagrangian coordinates. Estimation of the entropy increase for the massif element was investigated not only by changing its mechanical properties, but at the expense of occurrence in it of thermoelectric phenomena. The results. It is proved that the velocity of processes in the rock massif associated with the entropy change is determined not only by its mechanical properties, but also depends on the thermoelectric phenomena. The hypothesis of ignition of methane-air mixture due to the piezoelectric effect, caused by deformation of the quartz grains under the action of external pressure, was further developed. It is shown that the shores of the cracks in the destroyed material pose a potential pole slip between micro-plasma discharges in the breakdown of hydrocarbon gas. Estimation of growth rate of cracks per unit volume of the rock massif was investigated. The ability to control this process by reducing the coefficient characterizing the accumulation of elastic energy in region of crack tip, was grounded. The physicochemical treatment of the coal seam proposed, which increases the critical value of stress intensity factor, greatly increasing the durability of the bottom-hole massif. Scientific novelty. The qualitative dependence of specific growth rate concentration of cracks per unit volume from time to time established. It shows that it is possible to reduce the likelihood of exponential growth of cracks by reducing the coefficient characterizing the accumulation of elastic energy in region of crack tip. The practical significance. The activities, which to be included in recommendations for the prevention of ignitions of methane-air mixture during the tunneling working and dredging of coal explosion and fire formation, is proposed.Посилання
1.Забигайло,В.Е. Лукинов, В.В. & Широков,А.З. (1983). Выбросоопасность горных пород Донбасса .Киев: Науковадумка.
2. Минеев, С.П. (2016). Прогноз и предотвращение выбросов угля и газа на шахтах Украины . Мариуполь: Східний видавничій дім.
3. Коптиков, В.П. , Бокий, Б.В. , Минеев, С.П. , Южанин, И.А.&Никифоров, А.В. (2016). Совершенствование способов и средств безопасной разработки угольных пластов, склонных к газодинамическим явлениям . Донецк: Проминь.
4.Зорин,А.Н., Халимендик,Ю.М.&Колесников,В.Г. (2001). Механика разрушения горного массива и использование его энергии при добыче полезных ископаемых .Москва: ООО «Недра-Бизнесцентр».
5. Перехов, И.М.&Линьков, А.М. (1978). Механизм развязывания и протеканиявыбросов угля (породы) и газа. Основы теории внезапных выбросов угля, породы и газа . Москва: Недра.
6. Соболев, В.В. (2003). К вопросу о природе образования выбросоопасных углей. Сборник научных трудов НГУ , 1(17), 505-511.
7. Булат, А.Ф., Скипочка, С.И., Паламарчук, Т.А. & Анциферов, В.А. (2010). Метаногенерация в угольных пластах . Днепропетровск: Лира ЛТД.
8. Малинникова, О.Н. (2011). Условия формирования и методология прогнозирования газодинамических явлений при техногенном воздействии на угольные пласты . Москва: УРАН ИПКОН РАН.
9. Скрицкий, В.А., Сурков, А.В. & Соболев, В.В. (2013). Причины зарождения и развития газодинамических явлений в угольных шахтах. Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности , (2), 102-108.
10. Минеев, С.П. (2018). О предупреждении аварий, связанных со взрывами метана в угольных шахтах. Уголь Украины , (1-2), 50-59.
11. Минеев, С.П. (2019). Вопросы ликвидации некоторых аварий, связанных со взрывами метановоздушных смесей и пожаров. Физико-технические проблемы горного производства: Сборник наукових праць, (21), 9-21.
12. Минеев, С.П. (2017). Враг или друг шахтный метан? Это решают люди. Охорона праці: Додаток до журналу , (12), 49- 53.
13. Sobolev, V., Rudakov, D. & Stefanovych, L. (2017). Рhysical and mathematical modeling the conditions of coal and gas outbursts. Mining of Mineral Deposits , 11(3), 40-49.
14. Булат, А.Ф., Софийский, К.К., Бокий, В.В. идр. (2016). Управление аэрологическими и геомеханическими процессами в угольных шахтах . Мариуполь: Східний видавничий дім.
15. Булат, А.Ф. & Дырда, В.И. (2013). Некоторые проблемы газодинамических явлений в угольном массиве в контексте нелинейной неравновесной термодинамики. Геотехническая механика , (108), 3-31.
16. Ботвенко, Д.В., Казанцев, В.Г., Сазонов, М.С. &Высоцкий, В.В. (2014). Экспериментальные исследования пьезоэлектрического эффекта горных пород. Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности , 16-22.
17. Булат, А.Ф., Минеев, С.П., Смоланов, С.Н., Беликов, И.Б. & Самопаленко, П.М. (2018). Об особенностях управления метановыделением при ликвидации последствий взрывов метановоздушной смеси. Уголь Украины , (8),29-34.
18.Подстригач, Я.С. & Повстенко, Ю.З. (1985). Введение в механику поверхностных явлений в деформируемых твердых телах . Киев: Наукова думка.
19.Боголюбов, И.Н., Ермилов, А.И.&Курбатов, А.М. (1988). Введение в аналитический аппарат статистической механики . Киев: Наукова думка.
20.Петров, Н. & Бранков, И. (1986). Современные проблемы термодинамики . М.: Мир.
21.Глансдорф, П. & Пригожин, И. (1973). Термодинамическая теория структуры, устойчивость в флуктуации . М.: Мир.
22. Булат, А.Ф., Макеев, С.Ю., Осенний, В.Я. Андреев, С.Ю., Емельяненко,В.И., Лойк, В.И. & РыжовГ.А. (2007). Влияние различного рода воздействий на свойства и состояние газонасыщенного углепородного массива. Деформирование и разрушение материалов с дефектами и динамические явления в горных породах и выработках, Симферополь: Таврич. нац. ун-т., 52-56.
23. Минеев, С.П., Прусова, А.А. &Корнилов, М.Г. (2007). Активация десорбции метана в угольных пластах .Днепропетровск: Вебер.
24.Мирдель, Г. (1972). Электрофизика . Москва: Мир.
25.Желудев, И.С. (1987). Физика кристаллов и симметрия . Москва: Наука.
26. Булат, А.Ф., Макеєв, С.Ю., Андрєєв, С.Ю. &Рижов, Г.О. Спосіб попередження газодинамічних явищ Патент 88613 UA, МПК 8 E21F5/00, Е21D20/00.
27. Баранов, В.А. (2014). Микродеформации кварца карбоновых песчаников Донбасса. Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело , (12), 75-86.
28. Минеев, С.П. (2009). Свойства газонасыщенного угля .Днепропетровск: НГУ.
29. MacDonald A.D. (1966). Microwave Breakdown in Rages . New York - London - Sydney.
30. Dutton I. (1975). A survey of electron Swarm Data. I. Rhys and Ehem. Ret . 4(3).
31. Булат, А.Ф., Макеев, С.Ю., Андреев, С.Ю. & РыжовГ.А. (2011). Феноменологическая модель генезиса динамических явлений в шахтах. Підземні катастрофи: моделі, прогноз, запобігання. Дніпропетровськ: НГУ,11-16.
32. Булат, А.Ф. Скипочка, С.И. &Усаченко Б.М. (1998). Механоэлектические эффекты пород угольных формаций и их роль в механизме газодинамических явлений. Доповіді НАН України . (1), 153-159.
33. Булат, А.Ф., Макеев, С.Ю., Андреев, С.Ю., Рыжов, Г.А. & Филимонов П.Е. (2011). Особенности процесса трещинообразования в массиве при управлении его газодинамикой. Геотехническая механика, (94), 24-30.
34. Бортников, П.Б., Кузьменко, А.П., Майнагашев, С.М. & Шмаков Ф.Д. (2011). Способ определения размеров трещины в породах . Пат. 2410727 RU, МПК 7 E21C 39/00.
35. Минеев, С.П., Рубинский, А.А., Витушко, О.В., & Радченко, А.В. (2010). Горные работы в сложных условиях на выбросоопасных угольных пластах . Донецк: Східнийвидавничий дім.
36. Пилипенко,Ю.М. (2011). Дегазация угольных пластов в зонах тектонических нарушений. Геолог Украины, 2 (34), 69-73.
37. Ботвенко, Д.В. Казанцев, В.Г., Сазонов, М.С. & Высоцкий В.В. (2014). О возможности воспламенения метановоздушной смеси от пьезоэлектрического эффекта горных пород. Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности , (1), 96-98.
38. Скипочка, С.И. (2002). Механоэлектрические эффекты в породах и их использование в горной геофизике . Днепропетровск: НГАУ.
39. Волошин, Н.Е. Греков, С.П. & Пашковский, П.С. (2010). Механизм образования очагов самовозгорания угля в краевой части угольного пласта. Уголь Украины , (10), 28-30.
40. Минеев, С.П., Кочерга, С.П., Дубовик, А.И., Лосев, В.И. &Мишкань,М.А. (2016). Расследование аварии с двумя взрывами метановоздушной смеси. Уголь Украины , (9-10), 14-22.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.
Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.
