Вестник ТГПУ им Л.Н. Толстого №4 2007

№ 4, 2007 ВЕСТНИК ТГПУ им. Л. Н. Толстого Автором доказана также возможность, используя диффузионный параметр т, повы­ сить эффективность использования наиболее широко применяемого в зарубежных стра­ нах, например в США,, Великобритании и.Австралии* эмпирического уравнения Айрея V, = А{Ь- exp[-(t/to)"]}, мл/г, (4) где Vj - объем газа, выделившегося из единицы массы угля к моменту времени t, мл/г; А - количество метана, которое может десорбироваться из образца до сорбционного рав­ новесия, мл/г; to - время десорбции 63% от величины А, мин; п - коэффициент, завися­ щий от трещиноватости образца (0 < n < 1). Таким образом, автором научно обоснована возможность: - использовать более информативный диффузионный параметр т, хорошо согласую­ щийся с данными о тектонической нарушенности образцов и динамике десорбции, полу­ чаемыми другими методами, и имеющий ряд преимуществ (во-первых, является количе­ ственной характеристикой, быстро и просто вычисляемой в лаборатории и забое непосредственно из экспериментов или через АР, константы Айрея t0и п; во-вторых, по­ казывает долю газа, сорбированную или десорбированную за время т; в-третьих, позво­ ляет быстро прогнозировать десорбцию из угля на длительное время; в-четвертых, позво­ ляет определять коэффициент диффузии D и другие характеристики); - быстрее и проще выявлять в любом забое зоны геологических нарушений, оцени­ вать выбросоопасность призабойной зоны и перспективность участка и скважин для до­ бычи метана за счет преимуществ диффузионного параметра т. Для повышения надежности и обоснованности способов прогноза выбросоопасности по снижению температуры угля в призабойной зоне автор изучил: - теплоты сорбции и десорбции метана углями с Vr от 9% до 30 % при давлениях от 0,02 МПа до 8,1 МПа и температурах 25, 30, 35 и 40 °С с одновременным замером дина­ мики тепловыделения и теплопоглощения микрокалориметром Кальве, а газовыделения - модернизированным прибором «Сорбтомат»; - влияние высоких давлений и температур на теплоту сорбции метана нарушенным и ненарушенным углем и их пористую структуру на образцах, подвергнутых Людм. Е. Ште- ренберг кратковременному воздействию давлений от 2500 МПа до 7700 МПа на установ­ ке для получения искусственных алмазов при 25 °С и 50-90 °С, использовав микрокало­ риметр Кальве для определения тепловых эффектов при сорбции как интегральный метод и электронный сканирующий микроскоп JSM-U3 фирмы «JEOL» (Япония) для оценки изменения макротрещиноватости поверхности угля как локальный метод; - изменение температуры угля при сорбции и десорбции метана и теплообмене с ок­ ружающей средой при разных перепадах температур и скоростях воздуха, с замером тем­ пературы термопарами на поверхности и внутри образцов угля разных форм и размеров, размещенных в сорбционных капсулах и на поверхностях моделей в натуральную вели­ чину подготовительной выработки и скважины (шпура), с компьютерной записью пока­ заний и построением графиков для 30 термопар одновременно (всего 72 эксперимента, 2134 графика); - динамику распределения температуры в частицах угля при десорбции из него мета­ на (совместно с В. П. Барановым и Г. Е. Демидовой); - теплообмен призабойной зоны пласта при десорбции из него метана с вмещающи­ ми породами при разной влажности и скорости перемещения забоя; - точность экспериментальных термокинетических кривых при разных методиках экспериментов и возможности повышения их информативности, включая определение дифференциальных теплот сорбции и десорбции метана. В результате данного комплекса исследований доказаны: - возможность принимать при инженерных расчетах теплоты десорбции метана ис­ копаемыми углями любой нарушенности постоянными для конкретного шахтопласта по­ сле их экспериментального определения для соответствующего пласта (при Vr от 9 % до 30 % и давлениях до 8,0 МПа), то есть возможность считать связь между количеством