ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ УГЛЕЙ ПЕЧОРСКОГО БАССЕЙНА МЕТОДОМ ЛАЗЕРНО-УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

Исследовались образцы углей Печорского месторождения, для которых предварительно определялся предел прочности на одноосное сжатие в направлении, перпендикулярном слоистости. Данные измерения показали, что для образцов из разных проб значения данной величины близки. На основе лазерно-ультразвуковой спектроскопии при сканировании в автоматическом режиме по поверхности образца с шагом 1 мм выполнена визуализация их внутренней структуры. Получено, что в вертикальных сечениях образцов трещины расположены в основном горизонтально и их ориентация совпадает с направлением слоистости. Определены их геометрические размеры и глубины залегания. Прецизионные измерения скоростей продольных и сдвиговых волн впервые для углей позволили определить локальные значения модуля Юнга с точностью не хуже 1% и коэффициента Пуассона с погрешностью

5%. Получено, что наличие трещин протяженностью от 0,5 мм до 3 мм и величиной раскрытия 80—200 мкм приводит к разбросу в значениях модуля Юнга от 6,81 до 7,25 ГПа и коэффициента Пуассона от 0,23 до 0,29. По рассчитанным значениям модуля Юнга в программе «Surfer» построена карта его распределения по поверхности образца.


Благодарность: Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 19-05-00824.

Для цитирования: Кравцов А., Иванов П. Н., Малинникова О. Н., Черепецкая Е. Б., Гапеев А. А. Исследование микроструктуры углей Печорского бассейна методом лазерно-ультразвуковой спектроскопии // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2019. – № 6. – С. 56–65. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-06-0-56-65.


Ключевые слова

Лазерная ультразвуковая структуроскопия, рентгеновская томография, уголь, геодинамические явления, метан, локальные модули упругости.

Номер: 6
Год: 2019
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.33+620.179.16
DOI: 10.25018/0236-1493-2019-06-0-56-65
Авторы: Кравцов А., Иванов П. Н., Малинникова О. Н. и др.

Информация об авторах: Кравцов Александр — PhD, e-mail: kravtale@fsv.cvut.cz, Department of Construction Technology, Faculty of Civil Engineering in Prague, Thákurova 7/2077, 166 29 Prague 6 — Dejvice, Czech Republic, Иванов Павел Николаевич (1) — инженер, e-mail: pavelnivanov@mail.ru, Малинникова Ольга Николаевна — д-р техн. наук, e-mail: olga_malinnikova@mail.ru, ИПКОН РАН, Черепецкая Елена Борисовна (1) — д-р техн. наук, главный научный сотрудник, e-mail: echerepetskaya@mail.ru, Гапеев Артем Андреевич (1) — студент, e-mail: tema.gapeev135@yandex.ru, 1) МГИ НИТУ «МИСиС». Для контактов: Иванов П.Н., e-mail: pavelnivanov@mail.ru.

Библиографический список:

1. Малышев Ю. Н.Айруни А. Т.Худин Ю. Л. Методы прогнозирования и способы предотвращения выбросов газа, угля и горных пород. — М.: Недра, 1995. — 352 с.

2. Прогноз и предотвращение горных ударов в шахтах / Под ред. И.Х. Петухова, А.М. Ильина, К. Н. Трубецкой. — М.: Издательство АГН, 1997. — 376 с.

3. Малинникова О. Н.Учаев Д. М.Учаев Д. В. Мультифрактальная оценка склонности угольных пластов к газодинамическим явлениям // Горный информационно-аналитический

бюллетень. — 2009. — № 12. — С. 214—232.

4. ГОСТ Р 58150-2018 Горное дело. Динамические явления в угольных шахтах. Термины и определения.

5. Стариков А. П.Зборщик М. П.Пилюгин В. И. Газодинамические явления в угольных шахтах: сущность происхождения, методы управления и способы снижения опасных проявлений // Уголь. — 2010. — № 12. — С. 5—8.

6. Kuchurin S. V.Shkuratnik V. L.Vinnikov V. A. Regularities of influence of disturbances on thermal emission memory in coal specimens // Journal of Mining Science, 2008, 44 (2), pp. 131—137.

7. Guo W.-Y., Zhao T.-B., Tan Y.-L., Yu, F.-H. Hu, S.-C. Yang F.-Q. Progressive mitigation method of rock bursts under complicated geological conditions // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2017, pp. 11—22.

8. Lihai Tan, Ting Ren, Xiaohan Yang, Xueqiu He. A numerical simulation study on mechanical behaviour of coal with bedding planes under coupled static and dynamic load // International Journal of Mining Science and Technology, 28 (2018), pp. 791—797.

9. Dudchenko O. L.Fedorov G. B.Andreev A. A. Innovative method for the classification of coal slurries // Ugol', 6 (2018), pp. 67—71.

10. Yang W., Wang H., Lin B., Wang Y., Mao X., Zhang J., Lyu Y., Wang M. Outburst mechanism of tunnelling through coal seams and the safety strategy by using «strong-weak» coupling circlelayers // Tunnelling and Underground Space Technology, 2018, 74, pp. 107—118.

11. Yang S.-Q., Chen M., Jing H.-W., Chen K.-F., Meng B. A case study on large deformation failure mechanism of deep soft rock roadway in Xin'An coal mine, China // Engineering Geology, 2017, 217, pp. 89—101.

12. Опарин В. Н.Киряева Т. А.Усольцева О. М.Цой П. А.Семенов В. Н. Нелинейные деформационно-волновые процессы в образцах угля различного ранга, нагруженных до разрушения при различной температуре // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2015. — № 4. — С. 641—658.

13. Qin Zhihong New advances in coal structure model // International Journal of Mining Science and Technology, 2018, pp. 541—559.

14. Qin Z.-H., Gong T., Li X.-S., Hou C.-L., Zhang D., Sun H. TEM analysis of coal extraction and coal inbuilt state structural model. Zhongguo Kuangye Daxue Xuebao // Journal of China University of Mining and Technology, 2008, 37 (4), pp. 443—449.

15. Jonathan P. Mathewsa, Quentin P. Campbellb, Hao Xuc, Phillip Halleck. A review of the application of X-ray computed tomography to the study of coal // Fuel, 2017, pp. 10—24.

16. Zhang G., Ranjith P. G., Perera M. S. A., Haque A., Choi X., Sampath. Characterization of coal porosity and permeability evolution by demineralisation using image processing techniques. A micro-computed tomography study // Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2018, pp. 384—396.

17. Вайсберг Л. А.Каменева Е. Е. Взаимосвязь структурных особенностей и физико-механических свойств горных пород // Горный журнал. — 2017. — № 9. — С. 53—58.

18. Haibo Wu, Shouhua Dong, Donghui Li, Yaping Huang, Xuemei Qi Experimental study on dynamic elastic parameters of coal samples // International Journal of Mining Science and Technology, 2015, vol. 25, no. 3, pp. 447—452.

19. Podymova N. B.Karabutov A. A.Cherepetskaya E. B. Laser optoacoustic method for quantitative nondestructive evaluation of the subsurface damage depth in ground silicon wafers // Laser Physics, 2014, Vol. 24, no. 8, pp. 086003(1)–086003(5).

20. Kravcov A., Svoboda P., Konvalinka A., Cherepetskaya E. B.Karabutov A. A.Morozov D. V.Shibaev I. A. Laser-ultrasonic testing of the structure and properties of concrete and carbon fiberreinforced plastics // Key Engineering Materials, 2017, 722, pp. 267—272.

21. Karabutov A. A.Cherepetskaya E. B.Podymova N. B. Laser-ultrasonic measurement of local elastic moduli / NDT in Progress 2015. 8th International Workshop of NDT Experts, Proceedings, 2015, pp. 75—78. 

 

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.