Методы исследования электрофизических и структурных характеристик ископаемых углей - Василенко, Т.А.; Кириллов, А.К.; Соболев, В.В.; Дорошкевич, А.С.; Дорошкевич, Н.В. (Физико-технические проблемы горного производства, 2019)
Цель исследования. Обосновать критерии и параметры прогноза выбросоопасности угольного пласта в условиях его разработки на больших глубинах, используя неинвазивные методы исследования. Методы. Импедансная спектроскопия, малоугловое рассеяние нейтронов, рамановская спектроскопия и низкотемпературная адсорбции азота использовались при изучении транспортных и структурных характеристик углей различной степени углефикации. В первую очередь, уделено внимание методу импедансной спектроскопии, с помощью которого обнаружены особенности процессов диффузии и электропроводности в углях ранних стадий метаморфизма при рассмотрении в широком диапазоне частот от 500 Гц до 1,5 МГц. Результаты. Электрофизические характеристики угольных образцов заметно меняются при переходе от одного образца к другому. Наиболее существенно изменяются транспортные свойства образцов марки ДГ при переходе от “спокойной” зоны угольного пласта к зоне геологического нарушения, которое, согласно рамановской спектроскопии, происходило по механизму хрупкой деформации. Как следует из импедансной спектроскопии, структурная организация угля в образце из тектонического нарушения отличается от иерархической. Ее можно характеризовать как массовый фрактал. Научная новизна. Исследована чувствительность применяемых методов к изменению физических характеристик тектонически нарушенных углей. Наиболее чувствительным методом для анализа тектонических нарушений оказался метод рамановской спектроскопии, позволяющий проследить характеристики типа деформаций (пластические или упругие) в нарушенных зонах. Импедансная спектроскопия позволяет по измеренным значениям электропроводности в широком диапазоне частот получить представление о транспортных свойствах флюидов в поровом пространстве углей в спокойных и тектонически нарушенных зонах угольного пласта. Практическая значимость. Результаты исследования демонстрируют возможность диагностики транспортных свойств углей по измерениям их электрофизических свойств, а также использования неинвазивных методов анализа для прогноза выбросоопасных зон угольного пласта при добыче ископаемого угля на больших глубинах.