Стефанович Л.І., Молчанов О.М., Камчатний О.А.,Соболев В.В., Білан Н.В. Імпедансна спектроскопія газонасиченого вугільного пласта в умовах повільного його розвантаження

Деталі
Батьківська категорія: Геотехнічна механіка, 2018
Категорія: Збірник наукових праць "Геотехнічна механіка" Випуск-142

ІМПЕДАНСНА СПЕКТРОСКОПІЯ ГАЗОНАСИЧЕНОГО ВУГІЛЬНОГО ПЛАСТА В УМОВАХ ПОВІЛЬНОГО ЙОГО РОЗВАНТАЖЕННЯ

Стефанович Л.І., Молчанов О.М., Камчатний О.А.,Соболев В.В., Білан Н.В.

Автори:

Стефанович Л.І., д-р фіз.-мат. наук, ст. наук. співроб. (ІФГП НАНУ)

Молчанов О.М., д-р техн. наук, ст. наук. співроб. (ІФГП НАНУ)

Камчатний О.А., магістр, мл. наук. співроб. (ІФГП НАНУ)

Соболев В.В., д-р техн. наук, проф. (НТУ «ДП»)
Білан Н.В., канд. геол.-мін. наук, доцент (НТУ «ДП»)

УДК 622.2, 537.31

Мова: Російська

Анотація.

У статті на основі теоретичного розгляду проаналізована принципова можливість використання методів імпедансної спектроскопії для визначення ступеня тріщинуватості викопного вугілля всередині вибою в процесі виїмки вугілля з урахуванням внутрішньопластового тиску газоподібних флюїдів, що заповнюють порожнини тріщин. Для визначеності розглядається вугільний пласт горизонтального залягання, що містить систему паралельних, але випадково розподілених тріщин. Проаналізовано ситуацію, коли зняття механічного завантаження відбувається порівняно повільно зі швидкістю посування вибою. Побудовано криву зрушення, що визначає область стійкості магістральних тріщин. Показано, що еволюція магістральних тріщин відбувається у три етапи. Перший етап відповідає «розбуханню» тріщин за рахунок збільшення її зяяння. Другий - відповідає швидкому поширенню тріщини за рахунок зростання її довжини при незмінному зяянні і, нарешті, на третьому етапі йде процес повільного дозрівання тріщини, коли одночасно зростає як її довжина, так і зяяння тріщини. Скориставшись тією обставиною, що газонаповнені тріщини з одного боку надають додаткове активний опір постійному електричному струму, а з іншого - завдяки поляризаційним властивостям проводить змінний електричний струм спробуємо показати, як, використовуючи методи імпедансної спектроскопії, можна реально простежити еволюцію тріщинуватості вугілля поблизу грудей вибою в міру його посування. Виведено аналітичний вираз для коефіцієнта тріщинуватості вугілля, що зв'язує його з електрофізичними характеристиками, які можуть бути знайдені методами імпедансної спектроскопії. Показано, що тріщинуватість вугілля всередині вибою в результаті повільного розвантаження вугільного пласта в кілька разів перевищує його тріщинуватість, виміряну у лабораторних умовах. Розроблена в даній статті методика може бути застосована для експериментального визначення коефіцієнта тріщинуватості газонасиченого вугільного пласта з метою попередження раптових викидів.

Ключові слова:

імпедансна спектроскопія, коефіцієнт тріщинуватості, внутрішньопластовий тиск, електрофізичні характеристики, газонасичений вугільний пласт.

Списоклітератури:

1.  Применение импедансной спектроскопии для определения трещиноватости газонасыщенных угольных пластов / Стефанович Л.И., Соболев В.В., Молчанов А.Н., Билан Н.В., Камчатный А.А., Пронский Е.А. / Физико-технические проблемы горного производства. Днепр: ИФГП НАН Украины. 2017. Вып.19. С. 91–105.

2.  Импедансная спектроскопия как способ определения трещиноватости угля. I. Сухой образец / Фельдман Э.П., Стефанович Л.И., Василенко Т.А., Кириллов А.К. / Физика и техника высоких давлений. 2015. Т. 25. №3/4. С. 122–132.

3. Фельдман Э., Калугина Н., Чеснокова О. Эволюция трещин в краевой части угольного пласта при его стационарной отработке / Mining of Mineral Deposits. 2017. Vol. 11. Issue 2. P. 41–45.

4. Снеддон И.Н. Преобразование Фурье. - М.: Иностранная литература, 1955. 667 с.

5. Griffith A.A. The phenomena of rupture  and flow in solids / Phil. Trans. of the Royal Soc. of London. 1921. Vol. A221. P. 163–198.

6. Фельдман Э.П., Винник Е.А., Грановский Я.И., Калугина Н.А. Электросопротивление проводящего материала, содержащего трещины / Физико-технические проблемы горного производства. Днепр: ИФГП НАН Украины. 2011. Вып.14. С. 54–59.

7. Салганик Р.Л. Процессы переноса в твердых телах с большим числом трещин / Инженерно-физический журнал. 1974. Т. 27. №6. С. 1069–1075.

8. Аммосов И.И., Еремин И.В. Трещиноватость угля. - М.: Наука, 1961. 108 с.

9. Slyusarev V.V. Structure and properties of anthracite under pressure up to 2 GPa / Abstracts of Int. Conf. “Functional materials”. Ukraine, Partenit, 2017. – 284.

10 Геологический словарь: в 2-х томах / под ред. К.Н. Паффенгольца К.Н., Боровикова Л.И., Жамойды А.И. и др. - М.: Недра, 1978. 486 с.

Про авторів:

Стефанович Леонід Ілліч, доктор фіз.-мат. наук, старший науковий співробітник, заступник директора інституту з наукової роботи, Інститут фізики гірничих процесів Національної академії наук України (ІФГП НАНУ), Дніпро, Україна, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. .

Молчанов Олександр Миколайович, доктор технічних наук, старший науковий співробітник, директор інституту фізики гірничих процесів Національної академії наук України (ІФГП НАН України), Дніпро, Україна, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. .

Камчатний Олексій Анатолійович, магістр, молодший науковий співробітник інституту фізики гірничих процесів Національної академії наук України (ІФГП НАН України), Дніпро, Україна, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. .

Соболев Валерій Вікторович, доктор технічних наук, професор Національного технічного університету «Дніпровська політехніка» МОН України (НТУ «Дніпровська політехніка»), Дніпро, Україна, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. .

Білан Наталія Валеріївна, кандидат геол.-мін. наук, доцент Національного технічного університету «Дніпровська політехніка» МОН України (НТУ «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. .