Закономерность диспергирования углей при внезапных выбросах

Изложены результаты исследований по механике разрушения углей выбросоопасных пластов и их диспергирования при внезапных выбросах угля и газа. Выполнено исследование проб угля, разрушенного при внезапных выбросах, в лабораторных условиях. Рассмотрены общие закономерности диспергирования углей и функции распределения угольных частиц по крупности. Предложена методика определения показателей энергоемкости разрушения углей с использованием модификации на основе законов Риттингера и Чарльза. Полученное уравнение является основным уравнением, определяющим зависимость линейных размеров образующихся при разрушении частиц от затраченной удельной работы A и механических свойств материала R (т.е. выражает закон дробления). На эмпирической основе выявлена закономерность функции распределения частиц раздробленного малопрочного угля. Угли различной степени нарушенности (от I до V) на порядок величин различаются по коэффициенту крепости по толчению при близких значениях приведенного радиуса и описываются одной и той же кумулятивной кривой. Выполнено исследование энергоемкости разрушения углей при внезапных выбросах угля и газа на пробах угля, взятых из разрушенной при выбросах угольной массы. Распределение угольных частиц по крупности при разрушении угля в виде внезапного выброса ничем не отличается от распределения частиц при механическом дроблении. Исследование показало, что в энергетическом отношении диспергирование углей выбросоопасных пластов имеет более сложную природу, что вызвано нарушенностью углей, неравномерным распределением и различной степенью раскрытия трещин в угольном материале.

Гречишкин П. В., Соколов К. В., Малова С. А. Закономерность диспергирования углей при внезапных выбросах // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 12. – С. 18–28. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_12_0_18.

Гречишкин Павел Владимирович — канд. техн. наук, директор, Кемеровский филиал АО «Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела – Межотраслевой научный центр “ВНИМИ”», e-mail: pv_grechishkin@mail.ru, ORCID ID: 0009-0003-3974-2685,
Соколов Константин Владимирович — главный инженер, шахта «Чертинская-Коксовая» ООО «ММК-Уголь», e-mail: office@mmk-coal.ru,
Малова Светлана Андреевна — специалист по учебнометодической работе, НИТУ МИСИС, e-mail: malova.sa@misis.ru, ORCID ID: 0009-0009-7045-8694.

Гречишкин П.В., e-mail: pv_grechishkin@mail.ru

1. Шадрин А. В. Обоснование функциональной схемы подсистемы прогноза внезапных выбросов угля и газа // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2022. — № 3. — С. 6—15.

2. Канин В. А., Пивень Ю. А., Рожко М. Д. Оценка удароопасности каменноугольных и антрацитовых пластов на шахтах Донецкого угольного бассейна // Труды РАНИМИ. — 2024. — № 2 (40). — С. 43—59.

3. Osipova I., Gospodinova V. Representation of the process of sudden outbursts of coal and gas using a knowledge graph // E3S Web of Conferences. 2020, vol. 192, no. 83, article 04022. DOI: 10.1051/e3sconf/202019204022.

4. Lama R., Saghafi A. Overview of gas outbursts and unusual emissions. Wollongong, 2020, 16 p.

5. Li T., Cai M. F., Cai M. Earthquake-induced unusual gas emission in coalmines — A km-scale in-situ experimental investigation at Laohutai mine // International Journal of Coal Geology. 2007, vol. 71, no. 2—3, pp. 209—224.

6. Chen Y., Liu R., Xuan P. A calculation method of gas emission zone in a coal mine considering main controlling factors // Scientific Reports. 2021, vol. 11, article 23597. DOI: 10.1038/s41598-02103090-5.

7. Романченко С. Б., Девликанов М. О. Влияние дисперсного состава угольной пыли на показатели взрывоопасности // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2019. — № 2. — С. 16—23.

8. Борисенко А. А. Разрушение призабойной зоны пласта при внезапном выбросе / Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. — М.: Недра, 1968. — С. 26.

9. Шпургалова Ю. А., Шпургалова М. Ю. Методика оптимизации параметров процесса дробления горных пород // Системный анализ и прикладная информатика. — 2015. — № 1. — С. 53—58. DOI: 10.21122/2309-4923-2015-1-53-59.

10. Segarra P., Sanchidrian J. A., Navarro J., Castedo R. The fragmentation energy-fan model in quarry blasts // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2018, vol. 51, pp. 2175—2190. DOI: 10.1007/ s00603-018-1470-9.

11. Фадеенков Н. Н., Труфакин Н. И. О количественной оценке энергозатрат на дезинтеграцию пород // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 1982. — № 3. — С. 58—61.

12. Charles R. I. Energy-size reduction relationships in comminution // Trans. A.I.M.E. 1957, vol. 208, pp. 80—88.

13. Борисенко А. А. Энергоемкость разрушения углей выбросоопасных пластов // Физикотехнические проблемы разработки полезных ископаемых. — 1979. — № 5. — С. 96—101.

14. Борисенко А. А., Ткаченко Е. С. Работа разрушения угля при внезапных выбросах // Уголь. — 1978. — № 12. — С. 20—23.

15. Халкечев Р. К. Применение теории мультифрактального моделирования процессов деформирования и разрушения породных массивов с целью краткосрочного прогнозирования внезапных выбросов угля и газа // Уголь. — 2019. — № 7 (1120). — С. 48—50. DOI: 10.18796/00415790-2019-7-48-50.

16. Борисенко А. А. Условия возникновения и механизм внезапных выбросов и других газодинамических явлений на шахтах // Научные сообщения Института горного дела им. А.А. Скочинского. — 1979. — № 182. — С. 3—11.

17. Черепанов Г. П. Механика хрупкого разрушения. — М.: Наука, 1974. — 640 с.

18. Коузов П. А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов. — Л.: Химия, 1971. — 280 с.

19. Ходот В. В. Внезапные выбросы угля и газа. — М.: Госгортехиздат, 1961. — 362 с.