К вопросу распределения температуры в краевой зоне угольного пласта

17 июл 2016


Рассмотрено изменение температуры в окружающем угольном массиве при диссоциации газогидратных частиц в краевой зоне угольного пласта. Приведено описание расчетной математической модели зависимости изменения температуры угольного пласта от времени при диссоциации газогидратных частиц размерами 60–120 нм.
 
При подземной разработке угольных пластов на критической глубине в ряде случаев происходят газодинамические явления. Решение проблемы предотвращения газодинамических явлений основано на установлении роли отдельных факторов в процессе формирования опасной ситуации и разработке технологических решений по ее снижению.
Многие исследователи считают, что изменение температуры угольного пласта — информативный показатель состояния его призабойной зоны. Данный показатель позволяет четко выделять зоны повышенного горного давления, разгрузки и дегазации. Существуют различные способы прогнозирования внезапных выбросов угля и газа по температуре угольных пластов, но нет однозначной методики, дающей возможность установить закономерности изменения температуры угольного пласта от происходящих газодинамических явлений.
Путем математического моделирования получена температурная зависимость окружающего угольного массива с течением времени при диссоциации газогидратной частицы различных размеров. Последующее восстановление термодинамической температуры происходит за счет тепла, поступающего из окружающего массива, с учетом характеристик газогидрата метана и каменного угля.
Результаты математического моделирования краевой задачи позволили установить, что понижение температуры вследствие диссоциации газогидратных частиц в окружающем угольном массиве происходит за доли миллисекунд, а процесс восстановления температуры до температуры окружающего массива длится в течение 5–10 мин в зависимости от диаметра газогидратной частицы и расстояния до ее центра. При увеличении диаметра газогидратной частицы время диссоциации увеличивается незначительно, а время восстановления исходной температуры повышается существенно.
Если принять во внимание, что каждому угольному пласту соответствует определенная гидратонасыщенность, т.е. количество, размер и распределение частиц газогидрата метана по порам, то на основании расчетов можно полагать, что понижение температуры угольного пласта в призабойной зоне действительно может служить одним из определяющих факторов формирования выбросоопасной ситуации, поскольку сопровождается значительным увеличением давления свободного метана.
 
Дырдин В.В., Ким Т.Л., Мальшин А.А., Фофанов А.А.
Статья планируется к публикации в седьмом номере журнала

Журнал входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней кандидата и доктора наук, сформированный ВАК Минобрнауки России. Публикуются статьи по следующим отраслям и группам научных специальностей: 01.04.00 — физика; 05.26.00 — безопасность деятельности человека; 02.00.00 — химические науки.

Журнал включен в Российский индекс научного цитирования (РИНЦ) и в международные базы данных: Scopus, Chemical Abstracts Service (CAS), EBSCO Publishing, Ulrich's Periodicals Directory.

подробнее

Федеральные новости

Региональные новости