نشریه مهندسی معدن

نشریه مهندسی معدن

مطالعه آزمایشگاهی پدیده تصاعد آنی گاز زغال در معادن زغال‎سنگ

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانش آموخته دکتری استخراج معدن، دانشگاه صنعتی شاهرود
2 استاد گروه استخراج معدن، دانشگاه صنعتی شاهرود
چکیده
پدیده تصاعد آنی گاز یک مساله مهم و از لحاظ ایمنی بسیار جدی در تمامی معادن زغال‌سنگ بشمار می‌آید. فروپاشی ناگهانی زغال‎سنگ و پرتاب لایه زغال بدون تعمد اولیه و همراه با انتشار بسیار زیاد گاز را تصاعد آنی گاز گویند. در این پدیده میزان گازبر حمل زغال شکسته شده در فاصله قابل‌توجهی موثر است و طی مدت‌زمان کوتاهی مقدار بسیار زیادی گاز از لایه‎ها یا سنگ درون‌گیر زغال‌سنگ خارج و ضمن آن حجم وسیعی از زغال یا سنگ به بیرون پرتاب می‎شود. در حال حاضر اکثر عملیات معدنی در معادن زغال‌سنگ در زون گازدار انجام می‌گیرد. درآیندِ نیاز با گسترش و توسعه معادن و عمیق‎تر شدن آن مسلما مسایل و مشکلات ناشی از گازها در معادن زغال‌سنگ افزایش می‌یابد. درعین‌حال باید نهایت تلاش به عمل آید تا با استفاده از دانش و فناوری نوین و سایر امکانات موجود خطرات را به حداقل رساند. در این مقاله بعد از شناسایی دسته عوامل موثر بر پدیده تصاعد آنی گاز در لایه‌های زغال‌سنگ و بررسی اندرکنش آن‌ها با یکدیگر با استفاده از یک دستگاه آزمایشگاهی جدید ساخته‌شده، به بررسی پدیده تصاعد آنی گاز زغال در معادن زغال‌سنگ پرداخته‌شده است. برای افزایش ایمنی و جلوگیری از خسارات جانی و مالی باید اقدامات کنترلی انجام گیرد. برای بررسی پدیده تصاعد آنی دولایه K10 و K21 معدن مورد مطالعه قرارگرفته است. نتایج نشان داد در هنگام تصاعد آنی سیستم با افزایش درجه حرارت مواجه است. همچنین به دلیل تفاوت در ویژگی‌های این دولایه رفتار متفاوتی در هنگام تصاعد آنی دیده‌شده است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Examining Coal Gas Outbursts in Mines via Lab Research

نویسندگان English

reza heidari 1
mohammad Ataei 2
reza kakaei 2
1 PhD Student, Dept. Of Mining, Petroleum, and Geophysics Engineering, Shahrood, Iran
2 Professor, Dept. Of Mining, Petroleum, and Geophysics Engineering
چکیده English

The phenomenon of coal gas outbursts, with its direct influence on preserving the safety of mining through tension alleviation and sustaining operational continuity, as well as the reliance on its quality for various concerns, warrants scrutiny during the planning phase. Consequently, accurately forecasting these sudden gas expulsions is a critical and primary measure in the initial design stage, continuing through the mining and extraction processes. Although the subject has been extensively researched, a complete model is lacking to predict the interrelated impacts of methane gasification and outbursts. Hence, considering its national significance and widespread adoption of this technique globally, it is imperative to investigate the dynamics of sudden gas discharge and drainage. For numerous years, across various research disciplines, experiments utilizing physical models have been conducted to explore and comprehend systems' behaviors and physical properties. A fundamental aspect of these models is the requirement that both the modeled system and the primary model abide by the same physical principles. In the study detailed within this document, following the recognition of critical parameters in the outburst process, a novel apparatus was constructed through dimensional analysis. Utilizing this specially designed laboratory equipment, the outburst emissions were assessed on two coal samples.

کلیدواژه‌ها English

Coal mining
outburst
Methane drainage
Laboratory study
عطایی، محمد، روش‌های تخریبی در معدنکاری، چاپ اول، 1394، انتشارات دانشگاه صنعتی شاهرود.## Litwiniszyn, J. (1986). Remarks concerning sudden rock-and-gas mass outbursts. Mining Science and Technology, 3(4), 243-253. ## Lama, R., & Bodziony, J. (1998). Management of outburst in underground coal mines. International Journal of Coal Geology, 35(1-4), 83-115. ## Toth, J., Szabo-Lakatos, J., & Pindel, Z. (1990). Laboratory modelling of sudden coal-methane outbursts with a Hopkinson bar. MIN. SCI. TECHNOL., 10(1), 29-36. ## Skoczylas, N. (2012). Laboratory study of the phenomenon of methane and coal outburst. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences(55), 102-107. ## Feng, T., & Xie, X.-g. (2009). An experimental study of the effect of injecting water and freezing on mechanical properties of outburst-prone coal seam. Procedia Earth and Planetary Science, 1(1), 560-564. ## Beamish, B. B., & Crosdale, P. J. (1998). Instantaneous outbursts in underground coal mines: an overview and association with coal type. International Journal of Coal Geology, 35(1-4), 27-55. ## Cao, Y., He, D., & Glick, D. C. (2001). Coal and gas outbursts in footwalls of reverse faults. International Journal of Coal Geology, 48(1-2), 47-63. ## Kissell, F. N., & Iannacchione, A. T. (2014). Gas outbursts in coal seams. In Coal Bed Methane (pp. 177-184): Elsevier## Alexeev, A., Revva, V., Alyshev, N., & Zhitlyonok, D. (2004). True triaxial loading apparatus and its application to coal outburst prediction. International Journal of Coal Geology, 58(4), 245-250. ## Geng, J., Xu, J., Nie, W., Peng, S., Zhang, C., & Luo, X. (2017). Regression analysis of major parameters affecting the intensity of coal and gas outbursts in laboratory. International Journal of Mining Science and Technology, 27(2), 327-332. ## Cheng, Y., Wang, L., Liu, H., Kong, S., Yang, Q., Zhu, J., & Tu, Q. (2015). Definition, theory, methods, and applications of the safe and efficient simultaneous extraction of coal and gas. International Journal of Coal Science & Technology, 2(1), 52-65## Skoczylas, N., Dutka, B., & Sobczyk, J. (2014). Mechanical and gaseous properties of coal briquettes in terms of outburst risk. Fuel, 134, 45-52. ## Xue, S., Wang, Y., Xie, J., & Wang, G. (2011). A coupled approach to simulate initiation of outbursts of coal and gas—model development. International Journal of Coal Geology, 86(2-3), 222-230. ## Ramamurthy, T., Gupta, K., & Ghazvinian, A. (1995). Stability of underground opening from equivalent material modelling. Paper presented at the 8th ISRM Congress. ## Toth, J., Szabo-Lakatos, J., & Pindel, Z. (1990). Laboratory modelling of sudden coal-methane outbursts with a Hopkinson bar. MIN. SCI. TECHNOL., 10(1), 29-36. ## Yang, D., Chen, Y., Tang, J., Li, X., Jiang, C., Wang, C., & Zhang, C. (2018). Experimental research into the relationship between initial gas release and coal-gas outbursts. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 50, 157-165. ## Zhao, B., Cao, J., Sun, H., Wen, G., Dai, L., & Wang, B. (2020). Experimental investigations of stress‐gas pressure evolution rules of coal and gas outburst: A case study in Dingji coal mine, China. Energy Science & Engineering, 8(1), 61-73## Tu, Q., Xue, S., Cheng, Y., Zhang, W., Shi, G., & Zhang, G. (2022). Experimental study on the guiding effect of tectonic coal for coal and gas outburst. Fuel, 309, 122087. ## Shu, L., Wang, K., Liu, Z., Zhao, W., Zhu, N., & Lei, Y. (2022). A novel physical model of coal and gas outbursts mechanism: Insights into the process and initiation criterion of outbursts. Fuel, 323, 124305. ## Wang, C., & Cheng, Y. (2023). Role of coal deformation energy in coal and gas outburst: A review. Fuel, 332, 126019. ## Zhang, M., Cao, X., Zhang, L., Zhou, A., & Li, B. (2023). Experimental study on the contribution of desorbed gas to the propagation and disaster-causing of coal-gas outbursts. Fuel, 349, 128656. ##
دوره 19، شماره 63
تابستان 1403
صفحه 15-26

  • تاریخ دریافت 02 آبان 1402
  • تاریخ بازنگری 05 بهمن 1402
  • تاریخ پذیرش 18 اردیبهشت 1403