Вестник ТГПУ им Л.Н. Толстого №4 2007

экология № 4, 2007 углеметановых месторождений без больших дополнительных затрат средств и труда и без изменений технологии работ. Автором использован комплексный метод исследования, включающий в себя: - лабораторное изучение кинетики сорбции и десорбции в системе «ископаемый уголь - метан» одновременно с возникающими при этом тепловыми эффектами с помо­ щью двух уникальных комплексов научного оборудования в ИПКОН АН СССР (соеди­ ненные вместе низкотемпературный микрокалориметр Кальве с приставкой высокого давления и прибор «Сорбтомат», приспособленные для высокоточного одновременного замера кинетики сорбции и десорбции метана углем и вызванных ими тепловых эффек­ тов) и в Лидском университете Великобритании (соединенные с компьютером и с конди­ ционером термостатированные сорбционная установка и модели в натуральную величину подготовительной выработки и скважины (шпура) с термопарами, введенными в сорбци­ онные капсулы и образцы угля), в которых автор применил новые методы повышения точности замеров количества тепла и газа при десорбции; - натурные и аналитические исследования, анализ и обработку собственных и опуб­ ликованных в литературе экспериментальных результатов по признанным в мире мето­ дикам, разработку и испытание новых способов и устройств. Научная новизна работы заключается в разработке: - новых способов и методик; - предложений по совершенствованию известных способов и методик; - новых принципов действия и конструкций портативных устройств для раннего об­ наружения геологических нарушений, выбросоопасных зон и перспективных участков и скважин для добычи шахтного метана, для ускорения получения информации при изу­ чении газоотдачи угля в шахтных и лабораторных условиях. Исследования автора доказали возможность значительно повысить практическую ценность и оперативность изучения газодинамических свойств образцов угля и горных пород из зон разной нарушенности и возможность прогноза динамики десорбции метана из них на длительный период времени за счет использования предложенного автором но­ вого диффузионного параметра т [1-2], хорошо согласующегося с результатами ряда рос­ сийских и зарубежных методов: т = 7cr02/36D, с, (1) где г0- средний радиус микропористых частиц; D - коэффициент диффузии. Диффузионный параметр т можно вычислять по углу наклона а или Р прямолиней­ ного начального участка сорбционно-кинетической или десорбционно-кинетической кривой в координатах [ t0'5, at/a0 ]: т = 1 / tg2а, (2) или т = 1 / tg2р, (3), где а( - количество газа, сорбированного или десорбированного к данному моменту времени; а0 - количество газа, сорбированное или десорбированное до установления сорбционного равновесия при конечном давлении газа. Как видно из табл. 1, величины диффузионного параметра т различаются для образ­ цов из ненарушенных и выбросоопасных зон в несколько раз. Это доказано для многих угольных пластов России, Украины и Великобритании [1-3]. Таблица 1 Экспериментальные данные для угля пласта К3ВБераль шахты «Перевальская» ДР Средняя величина т, с Доля метана, сорбированная за время т Средние величины из экспериментов теплота сорбции метана при 30 °С и0,1 МПа, кДж/моль теплота десорбции метана с Р=4,0 МПа при 0,1 МПа и30 °С, кДж/моль 32-28 1090 0,628 21 21 27-24 2610 0,659 23 — 23-19 4000 0,632 22 22 18-14 4560 0,635 21 - 13-9 7170 0,627 22 21