|
тели изучали поведение газонасыщенных углей при изменении содержания, влаги в них. Результаты опытов отличались друг от друга как в качественном, так и в количественном отношении. До настоящего времени нет единой теории процесса увлажнения' газонасыщенного угля>водой. • Некоторые исследователи регистрировали уменьшение газовыделения из увлажненного угля; установив,-что метан, блокируется водой в порах, и трещинах, другие наблюдали увеличение газовыделения после увлажнения угля, . * . * * » считая, что увлажнение способствует десорбции метана.. Н.В. Ножкин [65] дал этому процессу теоретическое обоснование на основе рассмотрения сорбции воды и метана из бинарной газовой смеси на поверхности угля, показав, что в этом случае вода в-тысячу раз сорбционно более активна, чем метан. В то же время Б.И. Медведев, В.Н: Пузырев, И.О. Чернов, [11] и др. во многих случаях получали не рост, а уменьшение газовыделения из угля при его увлажнении. * Анализ противоречивого экспериментального материала показал, что процесс увлажнения газонасыщенного угля водой нельзя просто свести к одному элементарному акту замещению или блокированию метана. В результате обобщения многочисленных опытных данных и проведения исследований Ю.ФгВасючковым [И] сформировано положение о трехстадийном процессе взаимодействий в системе метан-уголь при обработке ее-водой. Первая стадия фильтрация воды по макропорам и трещинам, заполнение их водой и вытеснение свободного метана, вторая капиллярная пропитка, смачивание переходящих пор и снижение газовыделения из угля, третья перенос (диффузия) молекул воды в сорбционный объем угля и десорбция метана. Вторая стадия может иметь продолжительность более года. В зависимости от свойств, структуры угля и времени наблюдения можно зарегистрировать как увеличение, так и снижение газовыделения из угля при его увлажнении водой. 101 |
109 снижение коэффициента кинематической вязкости наблюдается для чистой воды при нагревании от 20 до 40сС и составляет 1,18 раза. 4.4. Исследование взаимодействий в системе «уголь-жидкость-газ» История исследований последствий увлажнения газонасыщенного угля водой насчитывает более семидесяти лет, в течение которых многие исследователи изучали поведение газонасыщенных углей при изменении содержания влаги в них. Результаты опытов отличались друг от друга как в качественном, так и в, количественном отношении. До настоящего времени нет единой теории.процесса увлажнения газонасыщенною угля водой. Некоторые исследователи регистрировали уменьшение газовыделения из увлажненного угля, установив, что метан блокируется водой в порах и трещинах, другие наблюдали увеличение газовыделения после увлажнения угля, считая, что увлажнение способствует десорбции метана. Н.В. Ножкин [63] дал этому процессу теоретическое обоснование Haоснове рассмотрения сорбции воды и метана из бинарной газовой смеси на поверхности угля, показав; что в этом случае вода в тысячу раз сорбционно более активна, чем метан. В то же время Б.И. Медведев, В.Н. Пузырев, И.О. Чернов [11] и др. во многих случаях получали не рост, а уменьшение газовыделения из угля при его увлажнении. Анализ противоречивого экспериментального материала показал, что процесс увлажнения газонасыщенного угля водой нельзя просто свести к одному элементарному акту — замещению или блокированию метана. В результате обобщения многочисленных опытных данных и проведения исследований Ю.Ф. Васючковым [11] сформировано положение о трехстадийном процессе взаимодействий в системе метан-уголь при обработке се водой. Первая стадия фильтрация воды по макропорам и трещинам, заполнение их водой и вытеснение свободного метана, вторая капиллярная пропитка, смачивание переходящих пор и снижение по газовыделения из угля, третья перенос (диффузия) молекул воды в сорбционный объем угля и десорбция метана. Вторая стадия может иметь продолжительность более года. В зависимости от свойств, структуры угля и времени наблюдения можно зарегистрировать как увеличение, так и снижение газовыделения из угля при его увлажнении водой. Наиболее вероятным является в реальных условиях процесс сорбции жидкости на свободных участках газонасыщенного угля и отсутствие десорбции метана по’ механизму замещения.. При сорбции капельной жидкости выделяется теплота смачивания адгезии и сорбции, которая способствует десорбции метана за счет повышения температуры в системе «уголь-газ». Данный вывод подтверждается исследованиями, проведенными в МГИ, которыми было установлено, что в течение 1-2 сут повышение температуры угля после увлажнения водой составляет 1,8°С, а солянокислотным раствором до 3°С [44]. Таким образом, с позиций термодинамики вода способствует десорбции метана, однако она не может являться сильным средством извлечения газа из сорбционного объема, так как десорбирует метан, в основном, по тепловому механизму. Интенсификация выделения метана из сорбционного объема угля с использованием механизма замещения термодинамически возможна при обработке пласта такими веществами, которые являются более термодинамически стабильными по отношению к метану и увеличивают сорбционный объем угля. Это достигается применением в качестве рабочих жидкостей растворов химически активных веществ, которые, помимо воздействия на сорбционный объем угля, растворяют минералы угольного пласта и увеличивают его газопроницаемость. В угольных пластах содержатся: каолин, альбит, ортоклаз, кальцит, кварц, сидерит, арагонит, магнезит и др. Кроме того, насколько можно |