Gazodynamika molekularna wyrzutów gazowo-pyłowych oraz problemy pomiarowe identyfikacji ich deskryptorów

摘要

W pracy przedstawiono mikroskopijne podejście do objaśnienia energetyki procesów molekularnie kinetycznych, które doprowadzają do wyrzutów gazowo-pyłowych w kopalniach węglowych. Badane są termodynamiczne warunki początkowe w pułapce metanu, które przy szybkim jej otwarciu mogą doprowadzić do zjawiska samoprzyspieszenia emisji molekuł metanu i zrodzenia fali uderzeniowej. Analizowane są niezbędne warunki dysocjacji molekuł węgla pod działaniem płaskiej fali uderzeniowej przy jej wyjściu z pułapki metanu do węgla. Generacja metanu, którego ilość znacznie przekracza ilość metanu w warstwie węglowej, wiąże się z częściową dysocjacją molekuł węglowodorów pod działaniem fali uderzeniowej i kolejną molekularyzacją z tworzeniem molekuł metanu i nanoklastrów węgla. Generacji metanu towarzyszą wyrzuty tego gazu. Zagrożenie wyrzutowe calizny węgla wiąże się z jego nanoporowatą strukturą i początkowymi warunkami formowania fali uderzeniowej o wystarczającej intensywności w pułapkach metanowych. Dyskutowane są możliwe metody pomiarów krytycznych parametrów struktury węgla dla oceny stopnia zagrożenia wyrzutowego.%We present a new microscopic interpretation for the energetic properties of the molecular-kinetic processes leading to coal outbursts in collieries. This approach allows clarifying the initial thermodynamic conditions inside of methane trap which at fast opening can lead to a phenomenon of self-strengthening emission of methane molecules and appearance of a powerful shock rarefaction wave. The dissociation necessary conditions of coal molecules under influence of a flat shock wave emerging from methane trap into coal bed, also become clear. The total amount of generated methane considerably exceeds the methane population adsorbed inside of the coal bed, which can be explained by a partial dissociation of hydrocarbon molecules under the influence of a shock wave and subsequent molecularization - producing the methane molecules and carbon nanoclusters. The coal nanoporeous structure in combination with proper initial conditions inside the methane traps may result a development of an intensive shock wave causing an outburst. To estimate the level of outburst danger a variaty of methods of critical parameters measurements inside coal structure being discussed.