Горный институт НИТУ «МИСиС», Москва, Россия:

Шкуратник В. Л., проф., д-р техн. наук, ftkp@mail.ru
Новиков Е. А., доцент, канд. техн. наук
Ошкин Р. О., аспирант
Зайцев М. Г., студент

Проведены экспериментальные исследования термостимулированной акустической эмиссии (ТАЭ) образцов исходных и предварительно подвергнутых циклическому замораживанию и оттаиванию бурых и каменных углей различных марок. Выявлены закономерности изменения параметров ТАЭ этих углей от уровня испытанного ими криогенного воздействия. Определена схема лабораторной установки и обоснованы режимы тестового термического нагружения образцов, обеспечивающие проявление в них акустоэмиссионных эффектов, отражающих склонность углей к криогенной дезинтеграции. Предложен и обоснован численный акустоэмиссионный критерий оценки степени воздействия климатических факторов на интенсивность структурных преобразований в угле. Показана высокая чувствительность этого критерия к изменению теплотворной способности угля при увеличении числа воздействовавших на него циклов заморозки – оттаивания. Продемонстрирована стадийность развития процесса криогенной дезинтеграции угольного вещества.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант № 16-05-00033 А.

1. Yanmei Yu, Weiguo Liang, Yaoqing Hu, Qiaorong Meng. Study of micro-pores development in lean coal with temperature // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2012. Vol. 51. P. 91–96.
2. Shi-Qi Liu, Shu-Xun Sang, Hui-Hu Liu, Qi-Peng Zhu. Growth characteristics and genetic types of pores and fractures in a high-rank coal reservoir of the southern Qinshui basin // Ore Geology Reviews. 2015. Vol. 64. P. 140–151.
3. Jun Deng, Yang Xiao, Qingwei Li, Junhui Lu, Hu Wen. Experimental studies of spontaneous combustion and anaerobic cooling of coal // Fuel. 2015. Vol. 157. P. 261–269.
4. Добрякова Н. Н., Минаев В. И., Нестерова В. Г., Эпштейн С. А. Новые подходы к классификации углей по их склонности к окислению // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2016. № 9. Спец. выпуск № 26. С. 3–12.
5. Chengzheng Cai, Gensheng Li, Zhongwei Huang, Shouceng Tian, Zhonghou Shen et al. Experiment of coal damage due to super-cooling with liquid nitrogen // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2015. Vol. 22. P. 42–48.
6. Qin L., Zhai C., Liu S., Xu J., Tang Z. et al. Failure Mechanism of Coal after Cryogenic Freezing with Cyclic Liquid Nitrogen and Its Influences on Coalbed Methane Exploitation // Energy and Fuels. 2016. Vol. 30. No. 10. P. 8567–8578.
7. Beier N. A., Sego D. C. Cyclic freeze-thaw to enhance the stability of coal tailings // Cold Regions Science and Technology. 2009. Vol. 55. Iss. 3. P. 278–285.
8. Zhang W., Jiang S., Hardacre C., Goodrich P., Wang K. et al. A Combined Raman Spectroscopic and Thermogravimetric Analysis Study on Oxidation of Coal with Diff erent Ranks // Journal of Analytical Methods in Chemistry. 2015. Vol. 2015. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4670864/pdf/JAMC2015-306874.pdf (дата обращения: 15.08.2017).
9. Вялов В. И., Гамов М. И., Эпштейн С. А. Изучение окисленности и минеральных примесей углей при петрографических и электронно-микроскопических исследованиях // Химия твердого топлива. 2013. № 2. С. 57–61.
10. Sen R., Srivastava S. K., Singh M. M. Aerial oxidation of coal-analytical methods, instrumental techniques and test methods: A survey // Indian Journal of Chemical Technology. 2009. Vol. 16. No. 2. P. 103–135.
11. Эпштейн С. А., Гаврилова Д. И., Коссович Е. Л., Адамцевич А. О. Использование тепловых методов для оценки склонности углей к окислению и самовозгоранию // Горный журнал. 2016. № 7. С. 100–104. DOI: 10.17580/gzh.2016.07.22
12. Voznesenskii A. S., Shkuratnik V. L., Kutkin Ya. O. Dynamics of thermal and mechanical loading as a cause of acoustic emission in rock // Rock Dynamics and Applications – State of the Art : Proceedings of the 1st International Conference on Rock Dynamics and Applications (RocDyn-1). – Leiden : CRC Press, 2013. P. 429–435.
13. Шкуратник В. Л., Новиков Е. А. Термостимулированная акустическая эмиссия горных пород как перспективный инструмент решения задач геоконтроля // Горный журнал. 2017. № 6. С. 21–27. DOI: 10.17580/gzh.2015.06.04
14. Новиков Е. А., Шкуратник В. Л., Эпштейн С. А., Нестерова В. Г., Добрякова Н. Н. О возможности оценки окисленности угля по акустической эмиссии, стимулированной в нем термоударным воздействием // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2013. № 8. С. 90–96.