Совершенствование методов низконапорного увлажнения угольных пластов

• Автор: Елкин, Иван Сергеевич
• Шифр специальности: 05.15.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 130 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ПРОБЛЕМЕ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ НИКОНАПОРНОГО УВЛАЖНЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
1.1. Увлажнение угольных пластов как способ борьбы о основными опасностями и вредностями при подземной разработке

1.2. Особенности взаимодействующих фаз в системе угольвода

1.2.1. Уголь, структура, свойства

1.2.2. Особенности физической структуры воды

1.3. Анализ способов повышения эффективности увлажнения угольных пластов

1.4.ВЫВОДЫ. Цель и задачи исследования

2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ПРИ УВЛАЖНЕНИИ КАМЕННЫХ УГЛЕЙ ВОДОЙ

2.1. Теоретические исследования межфазных взаимодействий

2.1.1. Исследование взаимодействия адоорбатов со структурой
2.1.2. Исследования влияния различных факторов на величину краевого угла омачивания в системе угольводагаз
2.2. Разработка экспериментального метода определения краевого угла смачивания
2.3. Экспериментальные исследования влияния фактора времени на процессы олабонапорной фильтрации и оамодвижения воды в
каменных углях
2.4. Теоретическое исследование влияния влажности и краевого угла смачивания на слабонапорную фильтрацию воды в углях
ВЫВОДЫ
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ УВЛАЖНЕНИЯ НА ОСНОВЕ ВЫБОРА ПОВЕРХНОСТНОАКТИВНЫХ СРЕД
3.1. Влияние ПАС на эффективность увлажнения
3.2. Экспериментальные исследования влияния растворов АС на уменьшение преждевременного закупоривания фильтрующих пор
3.2.1. Методика исследования взаимодействия АС с углями
3.2.2. Результаты лабораторных исследований
3.3. Разработка методе выбора ПАВ, интенсифицирующих процесс увлажнения каменных углей водой
ВЫВОДЫ
4. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ УВЛАЖНЕНИЯ УГОЛЬНОГО МАССИВА ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
4.1. Теоретическое исследование электроосмотического движения жидкости в капиллярах
4.2. Экспериментальные исследования влияния различных факторов на электроосмотичеокое движение жидкости в каменных углях
4.3. Разработка методики определения оптимальных условий для электрооомотичеокого увлажнения угольного массива
4.4. Разработка методики повышения эффективности увлажнения угольного массива путем применения электрических полей
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


При выполнении работы использованы теоретические и экспериментальные методы исследований, включающие анализ и научное обобщение опыта повышения эффективности способе борьбы о основными опасностями, методы математической физики, математического и лабораторного моделирования, лабораторные исследования межфазных взаимодействий в системе жидкостьугольтаз при наложении внешнего электрического поля и без поля. Объектами исследования служили угли различных физикохимических свойств, растворы различных поверхностноактивных сред. Процесс олабонапорной фильтрации воды в каменных углях определяется физикохимическими свойствами углей и в зависимости от времени имеет нелинейный характер вследствие влияния гистерезиса краевого угла смачивания и закупоривания фильтрующих пор, причем расход воды, уменьшающийся с увеличением влажности по экспоненциальной зависимости, может быть увеличен в 2 3 раза путем оптимального выбора ПАВ и его концентрации в растворе. Между расходом и концентрацией электролита в жидкости при электроосмотичсокой фильтрации существует нелинейная зависимость, максимум которой смещается в сторону меньших концентраций при увеличении напряженности электрического поля, три этом расход изменяется с течением времени, достигая своего максимального значения впервые 0,5 1 часа, и в дальнейшем снижается до значений, составляющих исходных. Предложены методы исследования процессов омачивания и фильтрации воды в каменных углях, имеющие повышенную точность, учитывающие основные закономерности, происходящие в массиве при увлажнении. Предложена математическая модель, описывающая влияние краевого угла омачивания и влажности угля на процесс увлажнения угля. Разработаны методы выбора эффективной активной среды и ее оптимальной концентрации в растворе при увлажнении каменных углей в целях повышения эффективности увлажнения. Разработан метод определения оптимальных условий для электроосмогического увлажнения угольного массива. Научное значение работы состоит в установлении закономерностей межфазных взаимодействий в системе угольжидкостьгаз, расширяющих известные представления о движении и самодвижении жидкости в перистых средах при низконапорной фильтрации. Практическая ценность работы. Разработаны методические указания по олскгроосмотическому увлажнению угольных пластов и методы выбора поверхностноактивных веществ, позволяющие повысить эффективность низконапорного увлажнения. Реализация выводов и рекомендаций работы. Основные результаты работы переданы в ВосгНИИ для практического испытания на шахтах. Апробация работы. Основные положения работы докладывались на П и III Международных научнопрактических конференциях Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири г. Кемерово, гг. Экологические проблемы угледобывающей отрасли в регионе при переходе к устойчивому развитию Кемерово, г. КузГТУ г. Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано шесть печатных работ. Структура и объем работы. Диссертация ооотоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 0 страниц машинописного текста, рисунков, таблиц, описок использованной литературы из 3 наименований и 4 приложений. Автор выражает глубокую благодарность за консультации доктору технических наук, профессору Пузыреву В. К основным опасностям осложняющим ведение горных работ на угольных шахтах, относятся 1 горное давление 2 газоносность и газовыделение 3 удароопасность и выброооопасность 4 рудничная пыль 5 самовозгорание углей. Наиболее сильным проявлением горного давления является горные удары, представляющие собой хрупкое разрушение предельно напряженной части массива пород, прилегающей к горной выработке, сопровождающие поднятием почвы в горных выработках, оильным звуковым эффектом, выбросом большого количества угля и породы, разрушением призабойных машин и механизмов сейсмическими колебаниями в массиве и на поверхности 2, , , . По свидетельству Лазаревич Т. И. , на . Кузбасса зарегистрировано 4 горных удара. Среднее количество горных ударов в Кузбассе по данным ВостНИИ составляет 4 5 в год табл. В настоящее время на шахтах Кузбасса разрабатывается около 0 шахтопластов, отнесенных к опасным или угрожаемым по горным ударам. Зоны интенсивной динамической активности находятся в ГорноШорском, Междуреченском, Малиновском, Осинниковском и Новокузнецком районах. Другим опасным проявлением горного давления и газоносности является внезапные выбросы угля, породы и газа.