Геофизический журнал (Jun 2024)
Матеріальний баланс метаморфічних перетворень вугільних пластів та їх небезпечні властивості
Abstract
Мета - встановити емпіричні залежності при вуглефікації шахтопластів між основними компонентами органічної (горючої) маси, вмістом вологи та мінеральних домішок з використанням експериментальних даних про споживчі якості твердих палив, отриманих загальноприйнятими стандартними способами. Достовірно встановлені співвідношення між цими основними компонентами дають можливість науково обґрунтувати та розкрити природу виникнення небезпечних властивостей шахтопластів під час проведення гірничих робіт за фактором метаморфічних перетворень та генерації газоподібних та рідких продуктів. Методика досліджень розроблена на підставі результатів попереднього аналізу зміни співвідношення між основними компонентами органічної (горючої) маси, вмістом вологи та мінеральних домішок при вуглеутворенні, починаючи від процесів торфоутворення та подальшої вуглефікації. Використані експериментальні дані про споживчі якості твердих палив, які встановлені загальноприйнятими стандартними способами. Результати досліджень. На всіх стадіях метаморфічних перетворень вугільних пластів зі зростанням вмісту вуглецю встановлено одностороннє скорочення елементного вмісту кисню в органічній (горючій) масі. Це свідчить про утворення газоподібних продуктів на всіх стадіях метаморфізму з участю вуглецю і кисню органічної (горючої) маси. Скорочення елементного вмісту водню, азоту та органічної сірки на пізніх стадіях метаморфізму свідчить про участь цих компонентів у генерації газоподібних продуктів. Проведена апробація достовірності емпіричної залежності вмісту вуглецю від середнього показника відбиваючої здатності вітриніту. Генерація вологи на стадії метаморфічних перетворень вугілля не підтвердилася, повною мірою, спрямованістю трендів середнього вмісту вологи, кисню та водню на послідовних стадіях процесів торфоутворення, діагенезу та метаморфізму аж до переходу від кам'яного вугілля до антрацитів. Встановлено значне перевищення (до двох разів) виходу летких речовин у порівнянні із вмістом суми основних компонентів органічної (горючої) маси при фіксованих значеннях вмісту вуглецю. Наукова новизна. На підставі зміни співвідношення елементного вмісту основних компонентів органічної (горючої) маси (твердого залишку) встановлено їх участь в утворенні газоподібних продуктів на всіх метаморфічних стадіях перетворення вугільних пластів. Отримані результати формування матеріального балансу дозволяють внести відповідні уточнення до схеми вуглеутворення в частині генерації конкретних газоподібних продуктів на кожній стадії. Практичне значення полягає у необхідності та можливості удосконалення нормативної бази безпечного ведення гірничих робіт при прогнозі небезпечних властивостей шахтопластів.
Keywords
