СИНЕРГЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТЕКТОНИЧЕСКИ НАРУШЕННЫХ УГЛЯХ

Авторы
Файлы

Беспятов Г.А. Статья в формате PDF 116 KB

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 D_ij 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.

СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ВОПРОСАМ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Статья в формате PDF 573 KB...

30 08 2026 4:14:34

ЕСЛИ ЗЕМЛЯ СФЕРА, ТО ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ НА НЕЙ БЫТЬ НЕ МОЖЕТ

Статья в формате PDF 108 KB...

29 08 2026 6:25:36

БЕЛИК АЛЕКСАНДР ВАСИЛЬЕВИЧ

Статья в формате PDF 394 KB...

28 08 2026 6:54:58

БИОЛОГИЯ И ПРОБЛЕМЫ ОХРАНЫ СУРКОВ В КУЗБАССЕ

Статья в формате PDF 112 KB...

27 08 2026 23:42:43

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ Н-АЛКАНОВ И Н-СПИРТОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ ВЫСОКОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ

Статья в формате PDF 90 KB...

26 08 2026 22:57:51

ЛЕЧЕНИЕ БОЛЬНЫХ С УКУШЕННЫМИ РАНАМИ

Статья в формате PDF 121 KB...

25 08 2026 5:17:52

СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СПОРТИВНОЙ МОТИВАЦИИ У ДЕТЕЙ К ЗАНЯТИЯМ ВОЛЕЙБОЛОМ

Статья в формате PDF 312 KB...

24 08 2026 3:56:52

ВЛИЯНИЕ СОЛЕЙ ЯНТАРНОЙ КИСЛОТЫ НА ПАРАМЕТРЫ ЭКГ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ПАТОЛОГИИ: ИНФАРКТ МИОКАРДА И АЛЛОКСАНОВАЯ АКТИВАЦИЯ ПОЛ

Статья в формате PDF 108 KB...

23 08 2026 15:38:23

АНАЛИЗ КАЧЕСТВА РАСПОЗНАВАНИЯ РОЖИ НА АМБУЛАТОРНО-ПОЛИКЛИНИЧЕСКОМ ЭТАПЕ ОКАЗАНИЯ МЕДИЦИНСКОЙ ПОМОЩИ

Статья в формате PDF 111 KB...

22 08 2026 10:17:22

МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ УЧЕБНОГО КУРСА ПРИ ОЧНО-ДИСТАНЦИОННОМ ОБУЧЕНИИ СТУДЕНТОВ НА ВОЕННЫХ КАФЕДРАХ

Статья в формате PDF 117 KB...

21 08 2026 3:54:34

Здоровьесохраняющие технологии в образовательном процессе

Статья в формате PDF 109 KB...

20 08 2026 4:37:57

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТ ГЕНОВ HLA-DRB1, IL1-RA У БОЛЬНЫХ РЕВМАТОИДНЫМ АРТРИТОМ, В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОЙ НАГРУЗКИ Г.ЧЕЛЯБИНСКА

Статья в формате PDF 252 KB...

19 08 2026 12:49:38

ИССЛЕДОВАНИЕ АКТИВНОСТИ НЕКОТОРЫХ ФЕРМЕНТОВ В ЛИСТЬЯХ БЕРЁЗЫ БОРОДАВЧАТОЙ (BETULA PENDULA ROTH.) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕХНОГЕННОЙ НАГРУЗКИ

Статья в формате PDF 133 KB...

18 08 2026 12:58:58

МЕТОДЫ СОКРАЩЕНИЯ И КАТАЛИТИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ

Статья в формате PDF 111 KB...

17 08 2026 9:57:38

ЛАБОРАТОРНЫЙ КОМПЛЕКС ИССЛЕДОВАНИЯ ВИРТУАЛЬНОГО СКРЕМБЛИРОВАНИЯ

Статья в формате PDF 254 KB...

16 08 2026 22:33:45

КОММУНИКАТИВНОЕ ОБУЧЕНИЕ ИНОСТРАННЫМ ЯЗЫКАМ В СИСТЕМЕ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Статья в формате PDF 224 KB...

15 08 2026 2:50:15

КОМПЕТЕНТНОСТНЫЙ ПОДХОД В ОБРАЗОВАНИИ

Статья в формате PDF 245 KB...

14 08 2026 2:41:27

Исследование роли эритроцитов в физиологии гемостаза методом дифференцированной электрокоагулографии

Статья в формате PDF 125 KB...

13 08 2026 17:26:27

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОКАЛЬЦИТОНИНА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЯХ У ДЕТЕЙ

Статья в формате PDF 129 KB...

12 08 2026 12:18:26

ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА МУЗЫКАНТОВ (учебно-методическое пособие)

Статья в формате PDF 115 KB...

11 08 2026 0:33:52

ОБ ОДНОЙ ВЕКТОРНОЙ ЗАДАЧЕ ИНДУСТРИАЛЬНО-ОРГАНИЗАЦИОННОЙ ПСИХОЛОГИИ НА ГИПЕРГРАФЕ

Настоящая работа посвящена экономико-математическому моделированию процесса кадрового обеспечения организации с учетом основных положений и методов индустриально-организационной психологии [1]. ...