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 основі розрахунків одночастинкового потенціялу середніх сил і роботи виходу молекуль з різко розвантаженої пласкої поверхні рідкого метану в умовах пластових тисків розвивається мікроскопічний підхід до пояснення енергетики молекулярно-кінетичних процесів, що призводять до газопилових викидів у вугляних шахтах. Досліджуються початкові термодинамічні умови в метановій пастці при її різкому розвантаженні, що можуть призвести до явища самопришвидшення емісії молекуль і зародження ударної хвилі. Аналізуються необхідні умови флюїдизації вугілля та дисоціяції молекуль вуглеводнів під дією пласкої ударної хвилі при її виході з метанової пастки у вугілля. Вихід метану, що супроводжує викиди і значно перевищує кількість адсорбованого в порах і розчиненого у вугіллі метану, пов’язується з частковою дисоціяцією молекуль вуглеводнів під дією ударної хвилі та наступною енергетично більш вигідною молекуляризацією з утворенням метану та нанокластерів вуглецю. Позитивний енергетичний балянс процесу ударно-хвильової дисоціяції молекуль і наступної молекуляризації з утворенням значної кількости метану призводить до формування самопідтримної реактивними силами детонаційної хвилі. Вибухонебезпечність вугілля пов’язується з його нанопористою структурою та початковими умовами формування детонаційної хвилі в метанових пастках. При розмірах нанопор порядку товщини фронту ударної хвилі реалізуються найбільш сприятливі умови для ґенерації метану та самопідтримування процесу дисоціяції молекуль. Наведено оцінки швидкости потоку емітованого метану.