CC BY
13
http://dx.doi.org/10.30686/1609-9192-2018-5-141-86-89
Теория электронно-волновой физики угольных пластов
И.Е. Колесниченко, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, заместитель директора - научный руководитель Шахтинского автодорожного института (филиала) Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова (ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова)
В.Б. Артемьев, д-р техн. наук, зам. генерального директора - директор по производственным операциям АО «СУЭК» Е.А. Колесниченко, д-р техн. наук, проф., Шахтинский автодорожный институт (филиал) ЮРГПУ (НПИ) В.Г. Черечукин, зам. гл. инженера, ФГУП «Военизированная горноспасательная часть» (ФГУП «ВГСЧ») Е.И. Любомищенко, канд. техн. наук, доц., Шахтинский автодорожный институт (филиал) ЮРГПУ (НПИ)_
Актуальность
Угольный пласт является естественной природной системой, содержащей горючую органическую массу, которую используют в качестве энергетического сырья. В зависимости от стратиграфической глубины залегания пласта уголь добывают поверхностным или подземным способом. Особенностью многих угольных пластов является присутствие в них значительных запасов газа метана, который при выделении в подземные выработки может быть причиной взрывов и разрушений с большими экономическими потерями и человеческими жертвами. Несмотря на многолетние научные исследования угольных пластов, целостного представления о процессах формирования угольных пластов и образовании в них значительных масс метана нет.
Практическая актуальность дальнейших исследований заключается в необходимости совершенствовать способы обеспечения безопасных условий. Угледобывающие шахты в соответствии с Федеральным законом о промышленной безопасности продолжают относиться к опасным производственным объектам. Научной актуальностью является организация целостного представления о природных причинно-следственных связях и закономерностях торфонакопления, углефикации, образования метана и газодинамических процессов в угольных пластах.
В качестве исходных предпосылок приняты полученные многими исследователями, в том числе и авторами, первичные фактографические знания и гипотезы известных основоположников по исследуемой тематике.
Известные методы исследования угольных пластов
Основными задачами исследования угольных пластов было изучение закономерностей формирования угленосных формаций, определение энергетических характеристик угля, разработка гипотез газодинамических проявлений и взрывоопасных свойств метана и угольной пыли. В исследованиях применяли результаты шахтных наблюдений, методы меха-нохимии и общей химии, абстрагирование свойств и признаков, виртуальное математическое моделирование и рент-геноструктурный анализ.
Авторы считают, что исследователи не учитывали того, что уголь - это конечный результат преобразования исходного высокомолекулярного органического материала, сохранившего на всех этапах физико-химических преобразований - от торфонакопления до метаморфизма - макромоле-кулярную структуру.
Экспериментальные и научные представления о пластах
Аксиомой предлагаемой теории является неизменность молекулярной структуры на всех этапах превращения исходного органического вещества в торфяниках до современного органического вещества в угольных пластах. Макромолекулы включают различные химические атомы, в том числе горючие водорода и углерода. Торфяник после перекрытия породными пластами стал изолированным от атмосферы телом, в котором источником тепловой энергии всех последующих физико-химических процессов остаются атомы молекулярных структур торфяника, постоянно испускающие электромагнитные тепловые волны (фотоны).
Первым представлением о молекулярной структуре мета-морфизованного угля можно считать формулу Д.И. Менделеева (1897 г.), в которой расчёт высшей теплоты сгорания производится по массовой концентрации химических элементов углерода С, водорода Н, серы S и кислорода О.
Г.А. Ивановым установлены закономерности формирования торфяника и влияния геотектонических ритмов, аэробных и анаэробных условий на образование петрографических типов угля [1]. Им установлены качественные изменения свойств торфяника на различных участках по мощности слоёв и расстоянию от береговой линии.
В.Е. Ханин обосновал образование различных фаций в пластах, которые являются «отражением физико-географических и геотектонических условий осадка и предыстории его компонентов в составе и других признаках возникшей из этого осадка и наблюдаемой горной породы» [2].
Российскими петрографами М.Д. Залесским [3], И.Э. Валь-цем [4] и др. установлено, что в период торфонакопления протекали два основных первичных процесса превращения материнского вещества углей: при максимуме обводнённости торфяника - процесс гелификации, при минимуме обводнённости - процесс фюзенизации. Особенно важным результатом является обоснование условий образования сажистого мягкого малозольного выбросоопасного угольного вещества. Как показала практика, такие слои сажистого угля в настоящее время являются опасными по внезапным выбросам метана.
Геотектонические
условия образования торфяника
Химический состав
=>
Изменение химической структуры
3
Энергетическое
состояние органического вещества
Рис. 1 Схема изменения органической массы в угольном пласте
Физико-механические свойства угпя
86 | «Горная Промышленность» №5 (141) / 2018
