Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

1 Archives of Mining Sciences

1 2000

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: rozrzedzeniowe fale uderzeniowe

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Rock and gas outbursts

Gawor M., Litwiniszyn J., Rysz J., Smolarski A. Z.

Archives of Mining Sciences

2000

Vol. 45, nr 3

347-361

This paper presents the studies and research into rock and gas outbursts phenomena. A continuous medium in which rarefaction shock waves can propagate is taken to be the model of such a rock-gas medium. The results of laboratory research into "mini-outbursts' of coal briquettes saturated with CO2, N2, He are presented. These provide valuable information on time-space correlations between certain parameters, such as pressure, temperature, deformations - those that characterise the medium during outburst initiation and reveal the emerging disc structure of the medium.

Praca przedstawia badania nad zjawiskiem nagłych wyrzutów ośrodka skalno-gazowego. Występujące w naturze zjawiska wyrzutów z wnętrza ziemi mas skalno-gazowych, jak np. wybuchy wulkanów, gejzery, gigantyczne wyrzuty wody nasyconej CO2 z jezior wypełniających dawne kratery wulkaniczne znane są od dawna. Naruszenie działalnością górniczą pierwotnego stanu górotworu, w którym znajdują się substancje podlegające przemianom fazowym, powoduje niekiedy wyrzuty mas skalno-gazowych. Procesy termodynamiczne towarzyszące tym zjawiskom odbywają się w warunkach nierównowagi termodynamicznej. Jakościowy obraz zależności p = p(V) przedstawia rys. 1. W fundamentalnej pracy Bethe (1942) podał równanie (1), które można zapisać w postaci (2). W obszarze parametrów termodynamicznych, dla których spełniona jest nierówność <0 możliwa jest generacja i propagacja rozrzedzeniowych fal uderzeniowych. Thompson i Lambrakis (1973) zakomunikowali o odkryciu pewnych substancji spełniających powyższy warunek. Podane przez B e t h e g o równanie i fakt, że ciepło właściwe węgla deponującego CO2 i CH4 jest znacznie większe niż ciepło właściwe gazów, nasuwa myśl, żeznak pochodnej <0 jest taki sam jak pochodnej <0. Ponieważ badania (rys. 1) wskazywały, że w pewnych obszarach spełniona jest zależność >0, a więc w ośrodku mogą się generować i propagować rozrzedzeniowe fale uderzeniowe. W przyjętym modelu założono, że węgiel z zawartymi w nim substancjami jest ośrodkiem ciągłym tworzącym tzw. roztwór stały. Stosując zasadę zachowania masy i pędu oraz równania konstytutywne p=p(V) o własności < 0 otrzymano układ nieliniowych równań hiperbolicznych, który w przypadku jednowymiarowym przyjmuje postać (3). Równania konstytutywne w ogólnym przypadku mają postać (4); zakładając nieobecność procesów relaksacyjnych, brak pamięci materiału i ograniczając się tylko do zmian objętości, równania konstytutywne redukują się do równania stanu (5). Na granicy obszaru można je zapisać w postaci (6), przyjmując za Łydżbą (Łydżba 1990) funkcję F(p) w postaci (6). Dla zadanych warunków brzegowo-początkowych odpowiadających warunkom w niżej przedstawionych eksperymentach uzyskano rozwiązanie w postaci rozrzedzeniowej fali uderzeniowej opisującej ciśnienie porowe w ośrodku. W świetle tego modelu inicjacja wyrzutu jest skutkiem generowanej serii następujących po sobie rozrzedzeniowych fal uderzeniowych, w wyniku działania których powstaje zbiór plastrów o płaszczyznach podziału równoległych do frontu tych fal (Litwiniszyn 1994). Wykonano badania, których celem było potwierdzenie warstwowego sposobu rozpadu węgla oraz wpływu desorpcji na charakter tego procesu. Schemat eksperymentu przedstawia rys. 3. Rys. 4 przedstawia obrazy rozpadającego się brykietu o porowatości 16% nasyconego azotem (a) i dwutlenkiem węgla (b) do ciśnienia 0,6 MPa, rozprężanego do ciśnienia atmosferycznego. Rys. 5 przedstawia zależność położenia płatków rozpadającego się brykietu od czasu dla obu gazów. Wykonane zdjęcia potwierdziły pogląd o warstwowym mechanizmie rozpadu brykietu. W celu weryfikacji hipotezy, że przyczyną powstawania płatków podczas wyrzutu jest uderzeniowa fala rozrzedzeniowa, wykonano eksperymenty, w których w czasie destrukcji brykietu mierzono ciśnienie gazu, odkształcenie i jego temperaturę. Ciśnienie mierzono za pomocą piezorezystancyjnych przetworników ciśnienia, do pomiaru temperatury posłużono się termoparami umieszczonymi wewnątrz próbki. Lokalne odkształcenie mierzono za pomocą tensometrów węglowych o oryginalnej konstrukcji (Rysz 1996). Rys. 7 przedstawia przebiegi ciśnienia, odkształcenia i temperatury podczas eksperymentu z rozpadem brykietu nasączonego dwutlenkiem węgla, przebiegi eksperymentu z helem przedstawiono na rys. 9. Rys. 8 przedstawia zmiany ciśnienia gazu i ich pochodne po czasie. Im dalej od czoła brykietu, tym bezwzględna wartość pochodnej ciśnienia jest większa, co świadczy o rosnącym nachyleniu spadku ciśnienia. Może to stanowić potwierdzenie hipotezy o formowaniu się fali uderzeniowej w brykiecie.