Аналіз метаморфізму та схильності кам'яного вугілля до самозаймання

Автор(и)

  • Mykola Antoshchenko Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, пр. Центральний, 59а, м. Сєверодонецьк, Україна, 93400, Україна https://orcid.org/0000-0001-8901-8263
  • Vadym Tarasov Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, пр. Центральний, 59а, м. Сєверодонецьк, Україна, 93400, Україна https://orcid.org/0000-0003-3614-0913
  • Olha Zakharova Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, пр. Центральний, 59а, м. Сєверодонецьк, Україна, 93400, Україна https://orcid.org/0000-0002-3400-411X
  • Olena Zolotarova Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, пр. Центральний, 59а, м. Сєверодонецьк, Україна, 93400, Україна https://orcid.org/0000-0002-3045-8229
  • Arthur Petrov Луганський науково-дослідний експертно-криміналістичний центр МВС України, вул. Визволителів, 22, м. Рубіжне, Луганська обл., Україна, 93003, Україна https://orcid.org/0000-0003-4241-9726

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.191902

Ключові слова:

метаморфізм, ендогенна пожежа, самозаймання кам'яного вугілля, геолого-генетичні чинники, елементний склад.

Анотація

Об’єктом дослідження є кам’яне вугілля різних стадій метаморфізму і летючі продукти їх термічного розкладання. В даний час, на основі базових генетичних ознак метаморфізму, відсутня достовірна нормативна база визначення небезпечних властивостей шахтопластів, в тому числі схильності вугілля до самозаймання. Труднощі в систематизації полягають у відсутності хоча б одного класифікаційного параметра, що визначає необхідність додаткового аналізу фізико-хімічних властивостей кам'яного вугілля різних стадій метаморфізму і летючих продуктів їх термічного розкладання, як об'єкту дослідження.

Завдяки отриманим функціональним залежностям, які характеризують елементний склад кам'яного вугілля в усьому діапазоні ряду метаморфізму, забезпечується можливість оцінити його класифікаційні показники. Отриманий результат показав зміну властивостей вугілля, які в результаті перетворення  внутрішньої структури можуть приймати максимальні або мінімальні значення. За монотонного і одностороннього характеру зміни вмісту компонентів Со, Оо, і Nо неможливо робити висновки щодо залежності властивостей вугілля від елементного вмісту цих компонентів. Характер залежності Но від Vdaf і питомої ваги (Кд) дає підставу передбачити  набуття нових властивостей вугіллям після зниження Vdaf менш 30-25 %, а питомої ваги при Кд > 1,3

Відзначено, що вугілля з однаковими властивостями в одних випадках характеризуються різними величинами класифікаційних показників (Vdaf, , Сdaf, Кд), в інших випадках – вугілля з різними значеннями класифікаційних показників можуть мати однакові властивості. Складний і неоднозначний характер носять зміни фізико-механічних і теплотворних властивостей вугілля від Vdaf і Сdaf. Це є непрямим доказом зміни внутрішньої структури вугілля в процесі геологічного перетворення. Перебудова внутрішньої структури вугілля змінює значення  електромагнітних характеристик.
Пропонується при встановленні схильності вугілля до самозаймання за генетичними і технологічними параметрами використовувати сучасні знання в галузі геології, історичної геології та палеонтології, фізики, хімії, термодинаміки, а також досвід промислового застосування вугілля.

Біографії авторів

Mykola Antoshchenko, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, пр. Центральний, 59а, м. Сєверодонецьк, Україна, 93400

Доктор технічних наук, професор

Кафедра хімії та охорони праці

Vadym Tarasov, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, пр. Центральний, 59а, м. Сєверодонецьк, Україна, 93400

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімії та охорони праці

Olha Zakharova, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, пр. Центральний, 59а, м. Сєверодонецьк, Україна, 93400

Кандидат хімічних наук, доцент

Кафедра хімії та охорони праці

Olena Zolotarova, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, пр. Центральний, 59а, м. Сєверодонецьк, Україна, 93400

Кандидат педагогічних наук

Кафедра хімічної інженерії та екології

Arthur Petrov, Луганський науково-дослідний експертно-криміналістичний центр МВС України, вул. Визволителів, 22, м. Рубіжне, Луганська обл., Україна, 93003

Судовий експерт сектору фізико-хімічних досліджень

Відділ дослідження матеріалів речовин і виробів

Посилання

  1. Zhu, H., Sheng, K., Zhang, Y., Fang, S., Wu, Y. (2018). The stage analysis and countermeasures of coal spontaneous combustion based on “five stages” division. PLOS ONE, 13 (8), e0202724. doi: http://doi.org/10.1371/journal.pone.0202724
  2. Muraoka, H., Uchida, T., Sasada, M., Yagi, M., Akaku, K., Sasaki, M. et. al. (1998). Deep geothermal resources survey program: igneous, metamorphic and hydrothermal processes in a well encountering 500 °C at 3729 m Depth, Kakkonda, Japan. Geothermics, 27 (5-6), 507–534. doi: http://doi.org/10.1016/s0375-6505(98)00031-5
  3. Lahiri, A. (1951). Metamorphism of coal. Economic Geology, 46 (3), 252–266. doi: http://doi.org/10.2113/gsecongeo.46.3.252
  4. Qin, Z. (2018). New advances in coal structure model. International Journal of Mining Science and Technology, 28 (4), 541–559. doi: http://doi.org/10.1016/j.ijmst.2018.06.010
  5. Peacock, S. M. (2003). Thermal structure and metamorphic evolution of subducting slabs. Geophysical Monograph-American Geophysical Union, 138, 7–22. doi: http://doi.org/10.1029/138gm02
  6. Li, H., Zou, X., Mo, J., Wang, Y., Chen, F. (2018). Coal Deformation, Metamorphism and Tectonic Environment in Xinhua, Hunan. Journal of Geoscience and Environment Protection, 6 (9), 170–182. doi: http://doi.org/10.4236/gep.2018.69013
  7. Zhuravlev, Y. N., Porokhnov, A. N. (2019). Computer simulation of coal organic mass structure and its sorption properties. International Journal of Coal Science & Technology, 6 (3), 438–444. doi: http://doi.org/10.1007/s40789-019-0256-3
  8. Ahamed, M. A. A., Perera, M. S. A., Matthai, S. K., Ranjith, P. G., Dong-yin, L. (2019). Coal composition and structural variation with rank and its influence on the coal-moisture interactions under coal seam temperature conditions – A review article. Journal of Petroleum Science and Engineering, 180, 901–917. doi: http://doi.org/10.1016/j.petrol.2019.06.007
  9. Tian, H. Y., Li, Y., Zhang, Y. D., Liu, Q. S., Zhi, K. D., He, R. X., Zhang, X. R. (2014). Fundamental Study on Steam Gasification Reactivity of Typical Different Metamorphic Grade Coals. Advanced Materials Research, 953-954, 1201–1204. doi: http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.953-954.1201
  10. Pymonenko, D. (2019). Relationship between the indices of physical and mechanical properties of coal and rock, gas saturation and tectonic dislocation of Donbas. E3S Web of Conferences, 109, 00076. doi: http://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900076
  11. González Valdes, L., Friis Aage, V., Nowak-Woźny, D. (2018). Dielectric properties of coal ash. Zeszyty Energetyczne, 5.
  12. Vasilenko, T. A., Kirillov, A. K., Sobolev, V. V., Doroshkevich, A. S., Pronskii, E. A. (2017). Izmenenie elektrofizicheskikh parametrov uvlazhnennogo kamennogo uglia pri magnitoimpulsnom vozdeistvii. Fiziko-tekhnicheskie problemy gornogo proizvodstva, 19, 5–18.
  13. Vasilkovskyi, V., Minieiev, S., Kaluhina, N. (2019). Bonding energy and methane amount at the open surface of metamorphic coal. E3S Web of Conferences, 109, 00108. doi: http://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900108
  14. Cheng, Z., Li, L.-H., Zhang, Y.-N. (2019). Laboratory investigation of the mechanical properties of coal-rock combined body. Bulletin of Engineering Geology and the Environment. doi: http://doi.org/10.1007/s10064-019-01613-z
  15. Ivanov, V. P. (2015). Promyshlenno-energeticheskaia klassifikaciia dlia ocenki racionalnogo ispolzovaniia uglei. Izvestiia Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov, 326 (7), 104–111.
  16. GOST 25543-88. Brown coals, hards coals and anthracites. Classification according to genetic and technological parameters (1988). Gosudarstvennii standart Soiuza SSR. Moscow: Izd-vo standartov, 19.
  17. Kalandarashvili, A. O. (2017). Izmenenie elektricheskikh svoistv kamennogo uglia pri nagrevanii tokom. Nauchnoe i obrazovatelnoe prostranstvo: perspektivy razvitiia, 112–115.
  18. Pashkovskii, P. S., Kostenko, V. K., Zaslavskii, V. P., Khorolskii, A. T., Zabolotnii, A. G. et. al. (1997). KD 12.01.401-96 Endogennye pozhary na ugolnykh shakhtakh Donbassa. Preduprezhdenie i tushenie. Instrukciia. Doneck: NIIGD, 68.
  19. Antoschenko, N. I. (2006). Metan v ugolnykh plastakh ot obrazovaniia do vydeleniia. Alchevsk: DonGTU, 267.
  20. Mironov, K. V. (1982). Spravochnik geologa-ugolschika. Moscow: Nedra, 311.
  21. Sharma, A., Sakimoto, N., Anraku, D., Uebo, K. (2014). Physical and Chemical Characteristics of Coal-binder Interface and Carbon Microstructure near Interface. ISIJ International, 54 (11), 2470–2476. doi: http://doi.org/10.2355/isijinternational.54.2470
  22. Nikolskogo, B. P. (Ed.) (1967). Spravochnik khimika. Vol. 6. Syre i produkty promyshlennosti organicheskikh veschestv. Leningrad: Khimiia, 1012.
  23. Larikov, N. N. (1985). Teplotekhnika. Moscow: Stroiizdat, 432.
  24. Wojtacha-Rychter, K., Smoliński, A. (2017). Sorption characteristic of coal as regards of gas mixtures emitted in the process of the self-heating of coal. E3S Web of Conferences, 19, 01010. doi: http://doi.org/10.1051/e3sconf/20171901010
  25. Zheng, Q. R., Zeng, F. G., Zhang, S. T. (2011). Characteristics and Mechanisms of Gaseous Organic Compound Generation during Coking. Applied Mechanics and Materials, 71-78, 4710–4716. doi: http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.71-78.4710
  26. Ban, Y. P., Li, Y., Tang, Y. H., Wang, J., Liu, Q. S., Zhi, K. D. et. al. (2014). Low-Temperature Oxidation Gas Products and Spontaneous Combustion Tendency of Shengli Lignite. Advanced Materials Research, 953-954, 1210–1214. doi: http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.953-954.1210
  27. Yu, Y., Jiang, H., Mi, Y., Gu, H., Gong, D., Qian, J. (2017). Effect of hydrothermal dewatering on the moisture content of brown coal. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 40 (3), 358–363. doi: http://doi.org/10.1080/15567036.2017.1419516
  28. Geologo-uglekhimicheskaia karta Doneckogo basseina. DonUGI. Vyp. VIII (1954). Moscow: Ugletekhizdat, 430.
  29. Abiev, Z. A., Rodionov, V. A., Zhikharev, S. Ia., Pikhkonen, L. V. (2018). Issledovanie vzryvchatykh svoistv kamennougolnoi pyli glubokikh shakht Kuzneckogo basseina. Izvestiia TulGU. Nauki o Zemle, 1. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-vzryvchatyh-svoystv-kamennougolnoy-pyli-glubokih-shaht-kuznetskogo-basseyna Last accessed: 08.12.2019

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-11-21

Як цитувати

Antoshchenko, M., Tarasov, V., Zakharova, O., Zolotarova, O., & Petrov, A. (2019). Аналіз метаморфізму та схильності кам’яного вугілля до самозаймання. Technology Audit and Production Reserves, 6(1(50), 18–25. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.191902

Номер

Том 6 № 1(50) (2019): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Звіт про науково-дослідні роботи

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Mykola Antoshchenko, Vadym Tarasov, Olha Zakharova, Olena Zolotarova, Arthur Petrov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.