CC BY
18
УДК 549:622.7
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИИ © 2004 г. В.Н. Труфанов
Tumor growth and metastasic process are one the key problems in oncology. The review presents the main trends of modern investigation of metastatic mechanisms. Tumor angiogenesis, genetic factors, matrix metalloproteinases, aghesion molecules and integrin receptors are discussed as significant.
Среди актуальных научно-технических проблем, сформировавшихся к началу ХХ1 в., одно из важнейших мест принадлежит проблеме комплексного освоения геологических ресурсов недр и в первую очередь различных нетрадиционных видов месторождений рудных, нерудных и горючих полезных ископаемых. Первостепенное значение приобретают задачи разработки современных, экологически безопасных технологий освоения ресурсов энергетического и неэнергетического минерального сырья, что обусловливает необходимость проведения фундаментальных теоретических и прикладных исследований, находящихся на стыке наук о Земле, горного дела и других естественно-научных и технологических направлений развития современного постиндустриального общества.
Одним из таких перспективных направлений является экспериментальная геотехнология, которая интенсивно развивается в Ростовском государственном университете по инициативе председателя СКНЦ ВШ, чл.-корр. РАН Ю.А.Жданова с начала 70-х гг. прошлого столетия.
Главной целью этого направления является теоретическое и экспериментальное моделирование природных процессов минералообразования и рудогенеза при высоких термодинамических параметрах с последующим использованием полученных данных для создания эффективных наукоемких технологий извлечения и переработки различных видов минерального сырья.
Теоретической основой исследований в области экспериментальной геотехнологии являются базисные положения неравновесной термодинамики геологических процессов [1], позволяющие прогнозировать вероятностные особенности поведения флюидно-динамических систем при различных горно-геологических условиях [2].
Основными в экспериментальных исследованиях являются методы термобарогеохимии [3], дающие возможность получать объективную информацию о РТХ-параметрах флюидных систем в земной коре, а также различные методы автоклавного моделирования фазовых взаимодействий в системах минерал (порода) - флюид при этих параметрах [4].
В практическом отношении главной задачей является применение разработанных моделей и выявленных на их основе закономерностей для создания принципиально новых технологий освоения минеральных ресурсов недр и их реализации в современных геотехнологических комплексах [5-7 и др.].
Рассмотрим с этих позиций полученные в последние годы результаты в области экспериментальной геотехнологии и возможные направления ее развития.
В теоретическом плане наиболее продвинутым достижением несомненно следует считать разработку концепции метастабильных состояний в природных системах минерал (порода) - флюид, которые неизбежно возникают в термобароградиентных условиях, характерных для тектонически активных областей земной коры [8]. Этот вывод непосредственно следует из рассмотрения базисных положений плитовой тектоники и подтверждается большим фактическим материалом, полученным в результате геофизических исследований [9-10].
В противовес существующей многие десятилетия парадигме о неуклонном повышении термодинамических параметров по мере продвижения в глубь земной коры пришло принципиально новое положение о высоких флуктуациях этих параметров вплоть до возникновения при определенных условиях необычных (на первый взгляд) состояний глубокого вакуума и низких температур. В работах А.Н.Дмитриевского с сотрудниками [11, 12], а также автора настоящей статьи [13] убедительно показано, что высокие термобароградиентные поля - постоянный атрибут глобальных, локальных и микросейсмических процессов в земной коре, что является объективной причиной возникновения метастабильных состояний и развития неустойчивостей в природных системах минерал-порода-флюид.
Важно подчеркнуть, что такие состояния являются метастабильными не только в отношении кристаллической и молекулярной структуры минерального вещества, но и в части накопления избыточной внутренней энергии этих систем, которая сохраняется в течение геологического времени, т.е. десятки-сотни миллионов лет. Согласно геофизической концепции подобия геологических сред, развиваемой
М.А.Садовским с сотрудниками [14], в дискретных метастабильных системах минерал-порода-флюид избыточная энергия накапливается в молекулярных и надмолекулярных структурах вещества, а время ее релаксации определяется выражением:
1 * (Ьс / Ьз)2, (1)
где Ьс - размер макрогеосистемы; Ьз - размер надмолекулярной структуры (минимального фрагмента) геосистемы.
Очевидно, что при больших величинах Ьс и малых размерах Ьз период энергетической релаксации системы минерал-флюид будет измеряться весьма большими временными интервалами.
Интересными представляются и количественные оценки величины этой избыточной «запасенной» энергии. По данным М. А. Садовского [14], эти величины находятся в пределах п-10-2 Дж/см3. Согласно
нашим расчетам, проведенным для систем флюидных включений в кварце [15], величина потенциальной энергии одного флюидного включения размером 10 мкм составляет 4,1 -10-7 Дж. Нетрудно подсчитать, что если в 1 см3 кварца содержится 105 таких включений, их суммарная энергия будет 4,1 -10-2 Дж/см3, что соизмеримо с оценками М.А. Садовского.
При сравнительно небольших значениях этих частных величин потенциальной энергии, запасенной в микрофрагментах дисперсной геологической среды, их суммарный «энергозапас» для крупных геологических объектов может достигать весьма высоких значений, а реализация этой потенциальной энергии при определенных условиях приводит к катастрофическим последствиям, например, при землетрясениях или внезапных выбросах угля, пород и газа в угольных пластах [16].
Очевидно также, что потенциальная энергия мета-стабильных систем минерал-порода-флюид, накопленная в недрах за геологические интервалы времени, может и должна быть использована в будущих гео-технологических комплексах, и ближайшая задача разработки теоретических основ экспериментальной геотехнологии - реально оценить масштабы накопления этой глобальной геоэнергии, установить механизм ее реализации и определить возможности практического использования.
В этой связи определенный интерес представляют результаты теоретических и экспериментальных исследований эффекта «антивзрыва» или «обратного взрыва», открытого автором с сотрудниками в начале 70-х гг. прошлого столетия и заключающегося в спонтанном разрушении минералов, пород и руд в условиях резких, взрывообразных перепадов давления и температуры [17]. В теоретическом плане эффект «антивзрыва» принадлежит к категории сложных фазовых взаимодействии в системах типа флю-ид-твердое, сочетающих многообразные физикохимические, газогидродинамические, кристаллохимические и молекулярно-кинетические явления. В последнее время этот эффект был теоретически и экспериментально исследован сотрудниками Геотехцентра-Юг РГУ применительно к системе уголь-газ при разработке новых технологий извлечения углеводородных газов из угольных пластов Восточного Донбасса. Рассмотрим полученные результаты на примере этой типичной геологической системы.
С позиций наиболее общих представлений неравновесной термодинамики, кинетической теории газов и газодинамики можно полагать, что в момент взрывообразного перехода системы уголь-газ (флюид) от высоких к низким РТ-параметрам возникает перемещающаяся ударная волна, которая сопровождается скачкообразными изменениями основных параметров состояния вещества: структуры, плотности, давления и температуры. За ударной волной следует волна разрежения, разделяющая толкающий флюид и окружающую рабочую среду. При встрече с препятствием (например, стенкой камеры или обнаженной поверхностью угольного пласта) образуется отраженная взрывная волна, движущаяся навстречу прямой, и тем самым создаются предпосылки для явлений интерфе-
ренции. При определенной конфигурации флюидного потока возможны резкие, скачкообразные изменения скорости движения струи флюида от дозвуковой к гиперзвуковой, сопровождающиеся конденсационными скачками и кавитационными эффектами. Гидродинамическая кавитация вызывает в свою очередь локальные термодинамические аномалии, так как в участках схлопывания пузырьков газа развиваются давления до 103 -104 МПа, а температура - до 104 К [18].
Очевидно, что чем больше перепад давлений между областью высокого и низкого давления, тем более высокой будет кинетическая скорость движения молекул флюида и тем более высокоэнергетическими -кавитационные термодинамические аномалии. Этот вывод, в частности, базируется на анализе уравнения состояния флюидного потока в ударной волне:
Р2 2С1МS - (С1 -1)
(2)
где Р\ - давление за ударной волной; Р2 - давление перед волной; С1 - отношение удельной теплоемкости флюида и воздуха; М3 = а/А - число Маха, равное отношению скорости волны к скорости звука в данной среде.
Путем простого преобразования формулы (2) находим:
Р2(С1 +1) + Р1(С1 - 1) • 2Р1 • С ’
Р2 =-
Р1І2С1М! - (С1-1) С1+1
(3)
(4)
Из анализа (2)-(4) следует, что скорость распространения ударной волны и величина давления в ударной волне зависят главным образом от перепада давления в системе уголь-газ (флюид) и скорости «разгрузки» предварительно напряженного угольного пласта.
Например, при отношении Р2/Р\ = 50 и С =1,1 величина М8 составит 3,8 ед., а скорость распространения ударной волны - 1200 м/с. При исходном Р! порядка 50 МПа и величине М8 = 3,8 давление в ударной волне достигает более 240 МПа.
Аналогичные уравнения установлены для оценки перепадов температур и плотностей флюида, учитывающие его адиабатическое разрежение при сбросе давления.
Эти оценки показывают, что адиабатическое снижение температуры при перепаде давления в 5-106 Па составит -20 °С, а скачки плотности могут различаться на первые порядки величин. Такие термодинамические условия являются «спусковым крючком» для развития собственно явлений кавитации с образованием микрокаверн и их последующей рекомбинации при высоких давлениях и температурах.
Если в таком термобароградиентном поле поместить систему уголь-газ с анизотропными свойствами, то возникающие весьма высокие флуктуации температуры, давления и плотности приведут к ее разрушению, разрыву химических связей, ионизации молекул и развитию механо-химических реакций с генерацией газов и появлением новых химических соединений или индивидуальных более простых продуктов (вплоть до простых веществ). В локальных участках
Р
с1 +1
м S =
повышенных барических нагрузок можно ожидать синтез высокоэнергетических модификаций веществ с аномально высокой плотностью.
Из приведенного краткого анализа видно, что решение технических проблем извлечения газа из угольных пластов вообще и в частности через скважины, пробуренные с поверхности земли с применением бароградиентных методов воздействия на горный массив, явно связано с оценкой термодинамической устойчивости системы уголь-газ и величины энергии связи молекул газа в дисперсной структуре. При этом максимального эффекта дегазации угольных пластов можно добиться, применяя методы знакопеременных напряжений системы уголь-газ, т.е. термобароградиентные методы воздействия.
Для моделирования и изучения таких процессов недостаточно стандартных методов технического анализа, применяемых при исследованиях ископаемых углей. Необходимо использовать специальное ваку-умно-декриптометрическое и автоклавное оборудование, обеспечивающее возможность исследования процессов деструкции систем уголь-газ (флюид) при высоких перепадах температур и давлений. С этой целью нами разработаны оригинальные приборы и устройства - вакуумные декриптографы ВД-5 и автоклавная установка БАР-1 [19, 20]. Рассмотрим возможности их использования в экспериментальной геотехнологии.
Методы вакуумной декриптометрии минералов, пород и руд основаны на регистрации эффектов микровзрывов флюидных включений и процессов газовы-деления при нагревании твердых веществ в вакууме. При вариационно-статистической обработке термовакуумных кривых строятся вакуумные декриптограммы, по которым выделяются температурные интервалы и максимумы газовыделения, определяется давление вскрытия флюидных включений и рассчитывается величина энергетического Б- показателя флюидоак-тивности пробы по методике, предложенной автором [19] (рис. 1).
Согласно этой методике, величина Б-показателя рассчитывается по формуле
Б = ДР - V / Т6, (5)
где ДР - приращение давления в капсуле прибора за счет выделения газовой фазы; V - объем газовыде-ления; Тё - температура максимума декриптации газовыделения.
В соответствии с законом Менделеева-Клапейрона (PV = пЯТ) и кинетическим уравнением состояния газов (PV = 1/3 Мши2) величина Б-показателя является энергетической характеристикой процесса разрушения системы уголь-газ, так как она зависит от количества грамм-молей газа N выделяющегося при термодеструкции пробы, и квадрата скорости его молекул и, т.е. кинетической энергии газовых компонентов системы.
Таким образом, определение Б - показателя дает возможность установить температуру распада системы уголь-газ и оценить энергонасыщенность этой системы, которая существенно различается для разных типов углей и зависит от условий их образования (табл. 1).
Величина Б-показателя флюидоактивности проб
Таблица 1
Результаты вакуумно-декриптометрического анализа типовых проб угля и вмещающих пород из Краснодонецкой шахты В. Донбасса
№ проб Анализируемый материал, место отбора Температура максимумов газовыделе-ния, 0С Величина F-показателя, усл.ед Сумма Е
Шахта «Краснодонецкая», АО «Ростовуголь», уклон № 1, пласт ш8\уголь марки ОС-Т
67-КУ Уголь верхней пачки неизмененный 60-80 160-180 560-580 600-620 522.4 22.4 140.4 175,6 860,8
53-КУ Уголь верхней пачки, слабоиз-мененный 60-100 160-200 420-460 580-600 650,3 8,3 194,0 241,9 1094,5
57-КУ Уголь верхней пачки из зоны флюидизации 80-120 180-250 450-500 600-620 220,0 56,4 623,6 400,0 1300
62-КУ Уголь расшты-бованный верхней пачки, сильно измененный 80-120 200-250 400-510 580-640 860,2 240.0 446,8 400.0 1947,0
51-КУ Уголь нижней пачки,слабо измененной 60-100 150-200 440-460 580-620 864,4 13.2 126,9 168.2 1172,7
68-КУ Уголь нижней пачки, зона флюидизации 40-80 220-280 460-480 580-620 900,1 166.9 100.9 280,4 1448,3
ГГД- 4/0 Песчаник свиты С31, глубина 31,8 м 60-120 240-340 360-500 75,5 18,1 166,9 260,5
ГГД- 4/1 Аргиллит, глубина 74 м 40-100 140-280 280-420 105.1 143.1 132,5 380,7
ГГД- 4/2 Аргиллит, глубина 127 м 40-100 140-400 163.8 499.8 663,6
ГГД- 4/3 Аргиллит, глубина 165 м 40-100 160-240 240-380 74.4 57.5 264,4 396,5
ГГД- 4/4 Аргиллит, глубина 204 м 40-100 200-420 234,1 373,7 607,9
ГГД- 4/5 т90 уголь, глубина 318 м 40-120 240-280 280-380 380-520 242,7 39,4 221,6 77,1 580,8
ГГД- 4/6 Сланец, глубина 366 м 40-140 220-280 280-440 191.7 55.7 158,4 411,2
ГГД- 4/7 2 т/ уголь, глубина 200 м 40-140 340-480 289.5 535.5 825,0
ГГД- 4/8 т9 уголь, глубина 345 м 20-100 180-240 240-280 280-400 160.5 103.5 113.5 224.5 602,0
ГГД- 4/9 т81 уголь, глубина 368 м 20-140 300-420 420-580 353.0 266.0 142,6 762,4
угля и вмещающих пород закономерно изменяется в зависимости от состояния угля и места отбора проб, причем наиболее высокие значения характерны для углей, отобранных из зон флюидизации.
Рис. 1. Типовая вакуумная декриптограмма с расчетом давления флюидной фазы во включениях и величины Б-показателя
Учитывая, что Б-показатель характеризует определенную часть потенциальной энергии системы уголь-газ, которая реализуется в процессе деструкции этой системы, можно полагать, что флюидизирован-ные угли отличаются более высоким уровнем энергонасыщенности по сравнению с обычными «спокойными» углями и , следовательно, для их разрушения с целью дегазации потребуются меньшие энергозатраты. Поэтому данная методика может быть использована для выбора участков угольных пластов, наиболее перспективных по газоотдаче при внешних бароградиентных воздействиях на горный массив.
Определение энергии активации твердых углегазовых растворов было проведено по ряду эталонных проб углей. Установлено, что за участки в области температур 50 - 150 °С ответственны дефекты со средней энергией активацией 1 эВ, 100 - 250 °С - со средней энергией активации 1,5 эВ, 200 - 300 °С - со средней энергией активации 2 эВ, т.е. газовыделение при вакуумной декриптометрии в низкотемпературной области (50 - 400 °С) связано с источниками газа, имеющими энергию активации 1 - 2 эВ.
С учетом полученных данных проведено автоклавное моделирование фазовых взаимодействий в системах уголь-газ на установке БАР-1 при термобароградиентных параметрах, соответствующих условиям формирования флюидоактивных зон в угольных пластах Восточного Донбасса.
Установка БАР-1 представляет собой автоклавное устройство импульсно-прогочного типа, включающее цилиндрический автоклав, соединяющийся через переходник с реакционной камерой, бароградиентным делителем и ресивером (рис. 2). Для создания перепадов давления переходник и бароградиентный делитель снабжены соплами Лаваля и разделительными мембранами, обеспечивающими проведение экспериментов в разных режимах. Автоклав нагревается печами цилиндрического типа. Эксперименты на установке БАР-1 могут проводиться с максимальными температурами до 250-300 °С при давлениях, зависящих от коэффициента заполнения реакционной камеры и состава флюидов.
Для экспериментов были использованы угли марок ОС-Т, отобранные в пласте шз шахты «Жданов-
ская» № 5, а также марки ПА из пласта ш^ шахты № 17, Краснодонецкой и пласта Ип8 шахты Штеров-ской Восточного Донбасса. Результаты технического анализа этих проб показывают, что они принадлежат к типичным представителям среднеметаморфизован-ных малозольных углей, природная газоносность которых варьирует от 20-23 м3/т (шахта «Ждановская») до 25-40 м3/т (шахта № 17) и 30-35 м3/т (шахта «Ште-ровская»).
Рис. 2. Схема углеводородной флюидизации ископаемых углей в установке БАР-1:
1 - корпус автоклава; 2 - переходник; 3 - запирающая мембрана; 4 - дроссельная мембрана; 5 - камера
кристаллизации; 6 - бароградиентный делитель; 7 - сопло Лаваля; 8 - ресивер; 9 - мишень; 10 - нагреватель; 11 -термопара; А, Б, В - зоны дезинтеграции; углеводородного метасоматоза и перекристаллизации флюидно-термического растворения угля. Изолиниями показано распределение температур, точками - места отбора проб с содержаниями углерода, %
В серии экспериментов в реакционную камеру автоклава установки БАР-1 помещались запаянные ампулы с дистиллированной водой и карбид алюминия, а в переходник установки - издробленный до фракции 3,0 мм уголь, отделенный от реакционной камеры са-моразрушающейся мембраной. При последующем нагреве реакционной камеры до 180 °С ампулы с водой вскрывались, происходила реакция Н2О с карбидом алюминия, сопровождающаяся подъемом давления до 4-106-5-106 Па. В результате мембрана разрушалась и образующаяся водно-метановая смесь дросселировалась через издробленный уголь в переходнике установки БАР-1 в режиме флуктуационного спада давления и температуры. Каждый опыт повторялся 10-12 раз, но результаты их можно считать однотипными:
-уголь в переходнике, непосредственно подвергавшийся воздействию струи флюида на выходе последнего из реакционной камеры, интенсивно корродирован и частично диспергирован до фракции менее 0,1 мм, что отчетливо видно по результатам гранулометрического анализа проб (табл. 2);
-в средней зоне переходника уголь уплотнен, отдельные зерна его сцементированы в общую массу в результате отложения на угольных частицах сажистого и тонковолокнистого углерода в виде пленок, виске-ров и колломорфных агрегатов, обволакивавших коррелированные фрагменты;
-на выходе из переходника уголь превращен в «дресву», погруженную в смолоподобную или воднобитумную эмульсию, содержащую фенолы (10-15 %), осмоляющиеся вещества (30-40 %), асфальтены
(3-5 %), жидкие углеводороды, извлекаемые петро-лейным эфиром (20-30 %), карболовые кислоты, органические основания, эфиры (2-5 %), которые являются типичными продуктами низкотемпературной деструкции и гидрогенизации ископаемых углей.
В составе газов на выходе из переходника преобладают СН4 и Н20 и, кроме того, обнаружены: СО2, Н2, 802, КНз, С2Н4, характерные для начальных стадий термической газификации углей.
Рентгеноструктурные и ИК-спектроскопические исследования проб углей после их обработки в автоклаве в режиме дросселирования и «обратного взрыва» выявляют существенные изменения их состава и внутренней структуры, свидетельствующие о дезинтеграции надмоллекулярных структур увеличения пористости и относительного числа глобулярных образований (табл. 2 - 4).
По данным вакуумной декрипто-метрии, для диспергированнного угля из первой зоны переходника показательно уменьшение низкотемпературного максимума газовыделения (100-120 °С), для образцов из второй зоны - появление дополнительных эффектов в интервале температур 200-300 °С и раздвоение максимумов при 500-600 °С, для проб из третьей зоны - увеличение низкотемпературных максимумов и снижение интенсивности газовыделения в интервале температур 500-600 °С. В целом же наблюдается общее возрастание Б-показателя флдюидоактивности от 675 до 1250 усл.ед., т. е. увеличение интенсивности газовыделения в 1,2-1,8 раза по сравнению с исходным углем.
Полученные данные были использованы для расчета и оценки энергии активации процессов дегазации углей, подвергнутых флюидно-термобарическому воздействию при различных режимах, по вышеописанной методике.
В результате установлено, что энергия активации процессов деструкции системы уголь-газ, подвергшейся внешнему термобароградиентному воздействию, существенно снижается по сравнению с необработанными пробами угля, что фиксируется по преобладанию эффектов деструкции с энергией активации
0,8-1,2 эВ. Максимальное снижение общей энергии активации установлено для углей, подвергшихся воздействию в условиях дросселирования флюида, а также при резком сбросе РТ-параметров в системе.
Таким образом, флюидогенное воздействие на систему уголь-газ в термобароградиентных условиях приводит к существенным изменениям в его составе и структуре, обусловливающим в конечном итоге более чем двукратное увеличение интенсивности газовыделения, при этом наиболее эффективном оказалось воздействие на уголь в режиме дросселирования флюида и резкого сброса РТ-параметров в предварительно напряженной системе уголь-газ.
Таблица 2
Гранулометрический состав проб угля после воздействия на них водно-метановым флюидом в условиях дросселирования и «обратного взрыва»
Место отбора пробы, марка угля Содержание фракций, мм, в процентах Число опытов
меиее 0,1 0,1- 0,25 0,25- 0,5 0,5- 1,0 1,0-3,0
Шх. «Ждановская» № 5, проба 17-Ж, ОСТ, исходный уголь 0,8 5,3 5,0 5,8 83,1 14
То же, после опытов по дросселированию флюида 10,2 25,2 10,0 28,1 31,5 14
То же, после ударного воздействия флюидом 10
АР = 20 бар 30,5 35,0 9,0 10,0 15,4 10
АР = 50 бар 55,0 24,5 4,7 5,5 10,3 10
Таблица 3
Результаты ИК-спектроскопического анализа образца угля 34-С пласта т8* шахты № 17 до и после обработки в установке БАР-1
Полоса поглощения, показатель Исходный образец 34-С антрацит Уголь из зоны 1 переходника иосле 9-кратного дросселирования Уголь из зоны 11 переходника иосле 9-кратного дросселирования
1434 см-1 СаСОз, Е 0,3870 0,1242 0,0633
2360 см-1 С02,Е 0,0667 0,1143 0,3427
1620 см-1 С,С-ароматика, Е 0,5879 0,3378 0,1613
668 см-1 Е-глобулы - 0,1265 0,2569
Н-0-связь є 0,150 0,115 0,084
Таблица 4
Результаты рентгеноструктурного анализа угля пласта тз. шахты Ждановской № 5 АО «Октябрьуголь» до и после обработки в автоклавной установке БАР-1
Характеристика образца Рефлексы дифрактограмм
(002)-мах (29=21“)-мах (29=6“)-мах (29=26,6“)
doo2 Soo2 d10 S10 9 поры S Ssi02
Обр. 17-Ж, исходная проба 0,35202 39,1 0,42302 3,2 2,286 2,9 27,4
То же, из зоны 1 переходника 0,34531 24,5 0,41850 1,2 1,685 3,6 22,0
То же, из зоны 2 переходника 0,35202 40,4 0,42310 6,4 2,800 3,0 17,0
То же, из зоны 3 переходника 0,35202 20,4 0,41310 0,8 и/о и/о 2,2
То же, из реакц. зоны 0,34520 30,0 0,41320 3,0 3,25 3,7 4,5
Проведенные нами исследования и эксперименты позволяют наметить некоторые новые методические приемы для преодоления технологического барьера повышения газоотдачи угольных пластов. Как следует из полученных данных, преимущество технологии «обратного взрыва» заключается в комплексном воздействии на систему уголь-газ одновременно несколькими высокоэффективными факторами: большими перепадами давления и температуры в сочетании с микрокавитационными явлениями; скачками плотности и различными фазовыми переходами, вызывающими деструкцию систем уголь-газ (флюид) на молекулярном и надмолекулярном уровне с интенсивным газовыделением и дополнительной генерацией метана, что невозможно при обычных приемах механической диспергации угля. Как показали первые результаты реализации этого принципа в натурных условиях на тестовых скважинах, пройденных на Краснодонецком метаноугольном месторождении Восточного Донбасса, применение метода «обратного взрыва» дает возможность увеличивать в несколько раз интенсивность газовыделения из угольных пластов с получением промышленных дебитов угольного метана [21]. На этой основе могут быть созданы подземные геотехнологические комплексы, направленные на высокую диспергацию угольных пластов и получение метаноугольной суспензии с последующей ее эвакуацией на поверхность через систему вертикальных и наклонных скважин с горизонтальным окончанием.
Не вызывает сомнения, что алогичные геотехноло-гические методы скважинного извлечения минерального сырья с применением эффекта «обратного взрыва» могут быть разработаны и успешно реализованы для добычи других нетрадиционных видов рудных и нерудных полезных ископаемых, что является одной из ближайших задач экспериментальной геотехнологии. Вполне реальной проблемой представляется также возможность создания в обозримой перспективе искусственных (техногенных) месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых с разработкой без-шахтных методов извлечения полезных компонентов. Фактически это будет означать переход к принципиально новым технологиям XXI в., которые коренным образом изменят наши взаимоотношения с геологической средой и основные принципы освоения георесурсов недр.
Ростовский государственный университет___________
Работа выполнена при финансовой поддержке по гранту Б-0024/2148 ФЦП «Интеграция».
Литература
1. Термодинамика постмагматических процессов: Сб. статей / Под ред. Л.В.Таусона. М., 1968.
2. Старостин В.И., Соколов Б.А. // Известия секции наук о Земле РАЕН. 1998. Вып. 1. С.12-22.
3. Ермаков Н.П., Долгов Ю.А. Термобарогеохимия. М., 1979.
4. Материалы по генетической и экспериментальной минералогии / Под ред. В.С.Соболева. Новосибирск, 1972.
5. Изоитко В.М. Технологическая минералогия вольфрамовых руд. Л., 1989.
6. Проблемы направленного изменения технологических и технических свойств минералов // Сб. научн. тр. «Меха-нобр». Л., 1985.
7. Труфанов В.Н., Гамов М.И. // Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии юга России и Кавказа. Новочеркасск, 2002. С. 101-112.
8. Зоненшайн Л.П. // Геотектоника. 1971. № 6. С. 3-26.
9. Хаин В.Е., Михайлов А.Е. Общая геотектоника. М., 1985.
10. Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Глобальная эволюция Земли. М., 1991.
11. Дмитриевский А.Н., Володин И.А., Шипов Г.И. Энергоструктура Земли и геодинамика. М., 1993.
12. Абукова Л.А. // Геология нефти и газа. 1997. № 6. С.25-29
13. Труфанов В.Н. // Научная мысль Кавказа. 1999. № 4. С. 56-62.
14. Садовский М.А., Писаренко В.Ф. // Природа. 1991. № 1. С. 13-23
15. Труфанов В.Н. // Изв. СКНЦ ВШ. Естеств. науки. 1990. № 1. С. 3-11.
16. Лосев Н.Ф., Труфанов В.Н. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 1994. С. 77-81.
17. Труфанов В.Н. и др. // Изв. СКНЦ ВШ. Естеств. науки. 1974. № 1. С. 50-62.
18. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературные гидродинамические явления. М., 1966.
19. Труфанов В.Н., Грановская Н.В. и др. Прикладная термобарогеохимия. Ростов н/Д, 1992.
20. Труфанов В.Н. и др. Автоклавная установка для переработки минерального сырья: Авт. свид. № 926046 от 7.01.1982 г.
21. Труфанов В.Н. и др. Проблема комплексного использования угольного метана Восточного Донбасса как нетрадиционного вида углеводородного сырья // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Юбилейный выпуск. 2002. С. 67-72.
______________________________________4 марта 2004 г.
