СИНЕРГЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТЕКТОНИЧЕСКИ НАРУШЕННЫХ УГЛЯХ
Отклонение термодинамической системы уголь - вмещающие породы от состояния равновесия под действием потоков энергии и вещества образует открытую неравновесную диссипативную систему. Основу синергетической модели термодинамических неравновесных процессов составляет полная система уравнений [1,2]:
- уравнения неразрывности:
- уравнение энергии
(3)
Полученная система уравнений (1), (2), (3) является замкнутой и представляет собой полную систему уравнений термодинамически неравновесных процессов [3]. В рамках построенной модели рассмотрим движение высокодисперсных компонентов в газовом потоке тектонически нарушенных угольных пластов. Будем предполагать, что основное сопротивление относительному движению газа обусловлено его взаимодействием со взвешенными частицами, т.е. диссипация энергии «фильтрующегося» газа за счет его взаимодействия со взвешенными частицами значительно выше диссипации энергии, обусловленной градиентами усредненных по «каналам» между частицами профилей скоростей. При принятых допущениях система уравнений термодинамически неравновесных процессов одномерного нестационарного движения газовзвесей может быть представлена в виде [3]
, (4)
, (5)
, (6)
, (7)
, (8)
где β и - коэффициенты, учитывающие вклад сил Архимеда и присоединенной массы в общую силу межфазового взаимодействия
; , (9)
- интенсивность контактного теплообмена между газом и частицами взвеси,
, (10)
Одной из главных задач исследования является определение насыщенности парового прострaнcтва свободными частицами в процессе фильтрации. Для решения этой задачи запишем уравнения движения (4)-(8) в безразмерных координатах, для чего введем следующие обозначения:
, , , , .
Уравнения движения и неразрывности примут вид:
, (9)
, (10)
Чтобы учесть влияние перемешивания на перенос частиц в газовом потоке, следует к вектору конвективного переноса добавить дополнительный члeн, учитывающий тензор суффозии, т.е. поток данного компонента записать в виде
, (11)
Компоненты тензора Dij в главных осях k1=D11 и k2=D22=D33 называют соответственно коэффициентами продольной и поперечной суффозий. В одномерном случае
; , (12)
и уравнение баланса (10) с учетом (12) примет вид
, (13)
Введем обобщенную переменную
, (14)
перепишем уравнение (13) в виде
, (15)
Исходя из физического смысла задачи краевые и начальные условия можно принять в виде
, , , (16)
Решение уравнения (15) при условиях (16) будет
, (17)
где ; ; ,(18)
Анализ полученного решения показывает, что через некоторое время после начала процесса в зоне турбулентной фильтрации формируются миграционные поля, зависящие от отношения расходов твердых частиц и газа, что ведет в свою очередь к снижению пористости и газопроницаемости угольных пластов.
Вековая миграция газов в тектонически нарушенную зону и кольматирование этой зоны мелкодисперсными частицами объясняют существование локальной зоны, где находится свободный газ под большим давлением.
Расчеты показывают, что в таких выбросоопасных зонах газопроницаемость уменьшается более чем в 40 раз.
Повышение давления газа в угольных пластах связано с появлением внутренней энергии газоносного блока, например, 1 м3 метана, находящийся под давлением 10 мПа, обладает энергией до 8,7 Дж/см3, что достаточно для разрушения угля до высокой степени диспергирования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Хакен Г. Синергетика: Пер. с англ.- М.: Мир, 1980.
- Пригожин И. Введение в термодинамику необратимых процессов: Пер. с англ. М., 1960.
- Г.А. Беспятов, В.Н. Вылегжанин, С.С. Золотых. Синергетика выбросоопасной горной среды. Новосибирск: «Наука», 1996.
Статья в формате PDF
100 KB...
21 09 2026 6:30:31
Статья в формате PDF
117 KB...
20 09 2026 0:52:57
Обследовано 109 детей 8-15 лет с эрозивно-язвенными и неэрозивными формами гастродуоденальной патологии в динамике заболевания. В острой фазе заболевания при деструктивных формах поражения выявлена перестройка терминального русла, замедление кровотока во всех сосудах, сопровождающееся внутрисосудистой агрегацией эритроцитов, изменением их реологических свойств в сочетании с изменениями центральной гемодинамики. Установлена выраженная коррелятивная связь гемореологических нарушений с кислотообразующей и ощелачивающей функциями желудка.
...
19 09 2026 22:32:41
Для оценки современного состояния природного фона и его изменений под действием техногенных факторов выполнены геохимические исследования почв на различных объектах нефтегазового комплекса Якутии. Показано, что при попадании в почву нефть и нефтепродукты сорбируются почвогрунтами и смешиваются с нативным органическим веществом почв, что приводит к изменению природного фона вплоть до формирования аномальных поверхностных геохимических полей техногенного генезиса.
...
17 09 2026 19:58:14
Статья в формате PDF
315 KB...
16 09 2026 8:29:21
Статья в формате PDF
109 KB...
15 09 2026 8:18:48
Статья в формате PDF
323 KB...
14 09 2026 3:24:19
Статья в формате PDF
119 KB...
13 09 2026 23:12:15
Статья в формате PDF
145 KB...
12 09 2026 15:12:25
Статья в формате PDF
93 KB...
11 09 2026 18:46:24
Статья в формате PDF
298 KB...
09 09 2026 19:12:12
Статья в формате PDF
251 KB...
08 09 2026 15:49:49
Статья в формате PDF
174 KB...
07 09 2026 18:38:24
Статья в формате PDF
102 KB...
06 09 2026 18:44:58
Статья в формате PDF
255 KB...
05 09 2026 2:12:40
Статья в формате PDF
384 KB...
04 09 2026 18:33:31
Статья в формате PDF
184 KB...
03 09 2026 6:21:25
Статья в формате PDF
86 KB...
02 09 2026 13:20:52
Статья в формате PDF
103 KB...
01 09 2026 12:32:23
Статья в формате PDF
117 KB...
31 08 2026 20:57:53
Статья в формате PDF
237 KB...
30 08 2026 22:11:47
Статья в формате PDF
149 KB...
29 08 2026 14:32:23
Статья в формате PDF
105 KB...
28 08 2026 22:33:28
Статья в формате PDF
139 KB...
26 08 2026 1:10:34
Изучены видовой состав и экобиоморфы лишайников, проведена комплексная оценка роли экологических факторов в развитии лишайникового покрова карстовых воронок на территории Северо-Западного Кавказа.
...
25 08 2026 23:32:35
Статья в формате PDF
232 KB...
24 08 2026 0:19:18
Статья в формате PDF
101 KB...
23 08 2026 20:27:17
Статья в формате PDF
80 KB...
22 08 2026 0:21:30
Статья в формате PDF
262 KB...
21 08 2026 10:39:37
Статья в формате PDF
126 KB...
20 08 2026 1:47:35
Статья в формате PDF
116 KB...
19 08 2026 1:25:31
Предлагается феноменологическое описание фазовых переходов в полигональных квазикристаллах, учитывающее собственную симметрию линейных фазонных и фононных деформаций. Определено представление группы этой симметрии, рассчитан базис инвариантов, построен типичный термодинамический потенциал и проведена симметрийная классификация решений уравнений состояния.
...
18 08 2026 21:36:15
Статья в формате PDF
93 KB...
17 08 2026 15:11:14
Статья в формате PDF
139 KB...
16 08 2026 22:31:10
Статья в формате PDF
305 KB...
15 08 2026 3:40:47
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
