Gazodynamika molekularna wyrzutów gazowo-pyłowych oraz problemy pomiarowe identyfikacji ich deskryptorów

• Autorzy: Kaim S.

Warianty tytułu

EN

Molecular dynamics of gas and dust outbursts and measuring problems of identification of their descriptors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono mikroskopijne podejście do objaśnienia energetyki procesów molekularnie kinetycznych, które doprowadzają do wyrzutów gazowo-pyłowych w kopalniach węglowych. Badane są termodynamiczne warunki początkowe w pułapce metanu, które przy szybkim jej otwarciu mogą doprowadzić do zjawiska samoprzyspieszenia emisji molekuł metanu i zrodzenia fali uderzeniowej. Analizowane są niezbędne warunki dysocjacji molekuł węgla pod działaniem płaskiej fali uderzeniowej przy jej wyjściu z pułapki metanu do węgla. Generacja metanu, którego ilość znacznie przekracza ilość metanu w warstwie węglowej, wiąże się z częściową dysocjacją molekuł węglowodorów pod działaniem fali uderzeniowej i kolejną molekularyzacją z tworzeniem molekuł metanu i nanoklastrów węgla. Generacji metanu towarzyszą wyrzuty tego gazu. Zagrożenie wyrzutowe calizny węgla wiąże się z jego nanoporowatą strukturą i początkowymi warunkami formowania fali uderzeniowej o wystarczającej intensywności w pułapkach metanowych. Dyskutowane są możliwe metody pomiarów krytycznych parametrów struktury węgla dla oceny stopnia zagrożenia wyrzutowego.

EN

We present a new microscopic interpretation for the energetic properties of the molecular-kinetic processes leading to coal outbursts in collieries. This approach allows clarifying the initial thermodynamic conditions inside of methane trap which at fast opening can lead to a phenomenon of self-strengthening emission of methane molecules and appearance of a powerful shock rarefaction wave. The dissociation necessary conditions of coal molecules under influence of a flat shock wave emerging from methane trap into coal bed, also become clear. The total amount of generated methane considerably exceeds the methane population adsorbed inside of the coal bed, which can be explained by a partial dissociation of hydrocarbon molecules under the influence of a shock wave and subsequent molecularization - producing the methane molecules and carbon nanoclusters. The coal nanoporeous structure in combination with proper initial conditions inside the methane traps may result a development of an intensive shock wave causing an outburst. To estimate the level of outburst danger a variaty of methods of critical parameters measurements inside coal structure being discussed.

Słowa kluczowe

PL

zagrożenie wyrzutowe; dysocjacja uderzeniowa; fale uderzeniowe; tworzenie nanocząstek; wyrzutowe deskryptory struktury węgla

EN

outburst threat; shock dissociation; shock waves; formation of nanoparticles; outburst descriptors of coal structure

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 58, nr 9
• Strony: 822--824
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.,

Twórcy

autor

Kaim S.

• Politechnika Opolska, Instytut Elektroniki i Systemów Pomiarowych, ul. Gen. Sosnkowskiego 31, 42-233 Opole,

Bibliografia

• [1] Kidybiński A., Patyńska R.: Analiza zjawisk gazogeodynamicznych w kopalniach węgla kamiennego w Polsce i na świecie. Główny Instytut Górnictwa, Katowice 2008.
• [2] Voloshin N. E.: Osnowy tektonofizicheskoi teorii wybrosow twerdych iskopaemych i porod w shachtach. SPD Dmitrenko, Donetsk 2007.
• [3] Bol’shinskii M. I., Lysikov B. A., Kapluchin A. A.: Gazodinamicheskie jawlenia w shachtach. Weber, Sewastopol 2003.
• [4] Alekseev A. D., Ul’yanova E. V., Vasilenko T. A.: NMR potentials for studying physical processes in fossil coals. Physics Uspekhi,. Vol. 48 (2005) pp. 1161-1175.
• [5] Gurvich L. V., Karachencev G. V., Kondratiev V. N., Lebedev Yu. A., Medvedev V. A., Potapov V. K., Chodeev Yu. S.: Chemical Bond Dissociation Energies. Ionization Potentials and Electron Affinities, Nauka, Moscow 1974.
• [6] Bethe H. A.: Report on “The Theory of Shock Waves for an arbitrary Equation of State”, OSRD No. 545, Serial No. 237, May 4, 1942, Division B, National Defense Research Committee of the Office of Scientific Research and Development.
• [7] Zel’dovich Ya. B. and Raizer Yu. P.: Physics of Shock Waves and High Temperature Hydrodynamic Phenomena. Academic, New York 1966.
• [8] Borisov Al. A., Borisov A.A., Kutateladze S. S., Nakorjakin V. E.: Evolucia voln razrezenia wblizi termodinamicheskoi kriticheskoi tochki. JETP Letters, Vol. 31 (1980), str. 619-622.
• [9] Litwiniszyn J.: Rarefaction shock waves in porous media that accumulate CO2, CH4, N2. Shock Waves, Vol. 3 (1994), pp. 223-232.
• [10] Gawor M., Litwiniszyn J., Rysz J., Smolarski A. Z.: Rock and gas outbursts, Archives of Mining Sciences, Vol. 45 (2000), pp. 347-361.
• [11] Bridgman P. W.: Effects of High Shearing Stress Combined with High Hydrostatic Pressure. Physical Review, Vol. 48 (1935), pp. 825-847.
• [12] Enikolopian N. S.: Detonacia - twerdotelnaia chimicheskaia reakcia. Doklady AN SSSR, Vol.302, (1988), pp. 630-633.
• [13] Bogolubov N. N.: Problemy dinamicheskoi teorii w statisticheskoi fizikie, GITTL, Moskwa-Leningrad 1946.
• [14] Kaim S. S., Kaim S. D., Rojek R.: Mechanizm generacii „gariaczuch toczok” we frontach detonacijnych chwyl’ w kondensowanych energetycznych materialach. Nanosystemy, Nanomaterialy, Nanotechnologii, Vol. 7 (2009), pp. 1201-1226.
• [15] Kaim Y. S., Kaim S. D.: Stability criteria, atomization and non-thermal processes in liquids. Ultrasonics Sonochemistry, Vol. 15 (2008), pp. 700-708.
• [16] Kaim S. D.: Nanofizyka zjawisk wysokoenergetycznych w ośrodkach skondensowanych. BMB, Odesa 2011.
• [17] Harris L. A, Yust C. S.: Transmission Electron Microscope Observations of Porosity in Coal. Fuel, Vol. 55 (1976), pp. 233-236.
• [18] Lin J. S., Hendricks R. W., Harris L. AYust., C. S.: Microporosity and micromineralogy of vitrinite in a bituminous coal. Journal of Applied Crystollography, Vol. 11 (1978), pp. 621-625.
• [19] Harris L. A., Yust C. S..: The Ultrafine Structure of Coal Determined by Electron Microscopy. Advanced in Chemistry, Vol. 192 (1981), Chapter 21, pp. 321-336.