НИТУ «МИСиС», Москва, Россия:

Агарков К. В., аспирант
Эпштейн С. А., зав. научно-учебной испытательной лабораторией физико-химии углей, д-р техн. наук, apshtein@yandex.ru
Коссович Е. Л., старший научный сотрудник научно-учебной испытательной лаборатории физико-химии углей, канд. физ.-мат. наук
Добрякова Н. Н., научный сотрудник научно-учебной испытательной лаборатории физико-химии углей, канд. техн. наук

Исследованы влияние низких температур на механические свойства углей на микроуровне, характер их разрушения при циклическом наноиндентировании и содержание в углях взвешенной пыли. Показано, что склонность углей к образованию взвешенной пыли при низкотемпературных воздействиях не зависит от стадии их метаморфизма.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 18-77-10052).

1. Угольная база России. Т. 1–6 / под ред. А. А. Тимофеева и др. – М. : Геоинформцентр, 2001.
2. Lei Qin, Cheng Zhai, Shimin Liu, Jizhao Xu. Factors controlling the mechanical properties degradation and permeability of coal subjected to liquid nitrogen freeze-thaw // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. No. 1. DOI: 10.1038/s41598-017-04019-7
3. 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. DOI: 10.1016/j.jngse.2014.11.016
4. Chengzheng Cai, Feng Gao, Gensheng Li, Zhongwei Huang, Peng Hou. Evaluation of coal damage and cracking characteristics due to liquid nitrogen cooling on the basis of the energy evolution laws // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2016. Vol. 29. P. 30–36. DOI: 10.1016/j.jngse.2015.12.041
5. Lei Qin, Cheng Zhai, Shimin Liu, Jizhao Xu, Guoqing Yu et al. Changes in the petrophysical properties of coal subjected to liquid nitrogen freeze-thaw – A nuclear magnetic resonance investigation // Fuel. 2017. Vol. 194. P. 102–114. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.01.005
6. Агарков К. В., Эпштейн С. А., Коссович Е. Л., Добрякова Н. Н. Влияние условий замораживания-размораживания углей на их гранулометрический состав и механическую прочность // ГИАБ. 2021. № 6. С. 72–83. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_6_0_72
7. Cheng Zhai, Shiliang Wu, Shimin Liu, Lei Qin, Jizhao Xu. Experimental study on coal pore structure deterioration under freeze–thaw cycles // Environmental Earth Sciences. 2017. Vol. 76. No. 15. 507. DOI: 10.1007/s12665-017-6829-9
8. 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. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2014.06.018
9. 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. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2012.01.010
10. Nikolenko P. V., Epshtein S. A., Shkuratnik V. L., Anufrenkova P. S. Experimental study of coal fracture dynamics under the influence of cyclic freezing–thawing using shear elastic waves // International Journal of Coal Science & Technology. 2021. Vol. 8. Iss. 4. P. 562–574. DOI: 10.1007/s40789-020-00352-x
11. Hu Wen, Zhenbao Li, Jun Deng, Chi-Min Shu, Bin Laiwang et al. Influence on coal pore structure during liquid CO₂-ECBM process for CO₂ utilization // Journal of CO₂ Utilization. 2017. Vol. 21. P. 543–552. DOI: 10.1016/j.jcou.2017.09.002
12. Смирнов В. Г., Манаков А. Ю., Дырдин В. В., Исмагилов З. Р. Формирование гидратов метана в природном угле // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2017. № 1. С. 13–25.

13. Jizhao Xu, Cheng Zhai, Shimin Liu, Lei Qin, Shangjian Wu. Pore variation of three different metamorphic coals by multiple freezing-thawing cycles of liquid CO₂ injection for coalbed methane recovery // Fuel. 2017. Vol. 208. P. 41–51. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.07.006
14. Peng Jia, Nadimi S., Jinzhang Jia. Quantitative micro mechanical and pore structural characterisation of coal before and after freezing // Fuel. 2022. Vol. 316. 123421. DOI: 10.1016/j.fuel.2022.123421
15. Коссович Е. Л., Добрякова Н. Н., Эпштейн С. А., Белов Д. С. Определение механических свойств микрокомпонентов углей методом непрерывного индентирования // ФТПРПИ. 2016. № 5. С. 84–91.
16. Эпштейн С. А., Коссович Е. Л., Вишневская Е. П., Агарков К. В., Колиух А. В. Определение общей аэрозольной и тонкодисперсной пыли в углях // ГИАБ. 2020. № 6. С. 5–14. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-6-0-5-14
17. Коссович Е. Л., Эпштейн С. А., Голубева М. Д., Красилова В. А. Разработка методики циклического наноиндентирования для оценки склонности углей к образованию пыли // ГИАБ. 2021. № 5. С. 112–121. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_5_0_112
18. Булычев С. И., Алехин В. П., Шоршоров М. Х., Терновский А. П., Шнырев Г. Д. Определение модуля Юнга по диаграмме вдавливания индентора // Заводская лаборатория. 1975. Т. 41. № 9. С. 1137–1140.
19. Oliver W. C., Pharr G. M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments // Journal of Materials Research. 1992. Vol. 7. No. 6. P. 1564–1583. DOI: 10.1557/JMR.1992.1564
20. Коссович Е. Л., Эпштейн С. А., Добрякова Н. Н., Минин М. Г. Структурные особенности и механические свойства антрацита, метаантрацита и графита // Горный журнал. 2020. № 4. С. 25–29. DOI: 10.17580/gzh.2020.04.05
21. Эпштейн С. А., Коссович Е. Л., Просина В. А., Добрякова Н. Н. Особенности сорбционного разупрочнения углей из потенциально выбросоопасных и неопасных пачек // Горный журнал. 2018. № 12. С. 18–22. DOI: 10.17580/gzh.2018.12.04