Скачать полную версию статьи (в PDF формате)

С. Д. Каім
«Наногазодинаміка газопилових викидів у вугляних шахтах»
0609–0628 (2012)

PACS numbers: 47.40.Rs, 52.50.Lp, 62.50.Ef, 81.20.Ka, 82.40.Fp, 89.30.A-, 89.60.Gg

На основе расчётов одночастичного потенциала средних сил и работы выхода молекул с резко разгруженной плоской поверхности жидкого метана в условиях пластовых давлений развивается микроскопический подход к объяснению энергетики молекулярно-кинетических процессов, которые приводят к газопылевым выбросам в угольных шахтах. Исследуются начальные термодинамические условия в метановой ловушке при её резкой разгрузке, которые могут привести к явлению самоускорения эмиссии молекул и зарождению ударной волны. Анализируются необходимые условия флюидизации угля и диссоциации молекул углеводородов под действием плоской ударной волны при её выходе из метановой ловушки в уголь. Выход метана, который сопровождает выбросы и значительно превышает количество адсорбированного в нанопорах и растворенного в угле метана, связывается с частичной диссоциацией молекул углеводородов под действием ударной волны и последующей энергетически более выгодной молекуляризацией с образованием метана и нанокластеров углерода. Положительный энергетический баланс процесса ударно-волновой диссоциации и последующей молекуляризации с образованием значительного количества метана приводит к формированию самоподдерживающейся реактивными силами детонационной волны. Взрывоопасность угля связывается с его нанопористой структурой и начальными условиями формирования детонационной волны в метановых ловушках. При размерах нанопор порядка толщины фронта ударной волны реализуются наиболее благоприятные условия для генерации метана и самоподдержки процесса диссоциации молекул. Даны оценки скорости потока эмитированного метана.