|
Постоянно действующий семинар
"Физико-технические проблемы разработки месторождений полезных ископаемых" ДОКЛАД 23.09.1999г. |
Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН)
|
Публикуемый доклад может отличаться от оригинального в связи с включением в него ответов на вопросы, послесеминарских бесед в рабочем порядке и др. |
Уважаемые коллеги!
В связи с увеличением глубины разработки, традиционные знания перестали удовлетворять горняков-практиков. Автору не известно общепринятое теоретическое обоснование, которое бы соответствовало опыту ведения горных работ на больших глубинах.
1. Как только горные работы достигли глубин, где стал проявляться отжим, отпала необходимость в представлениях об угольном веществе и других полезных ископаемых, как о трещиноватопористом коллекторе, содержащем в себе газ, воду и иногда нефть. К тому же не существует натурного эксперимента, подтверждающего наличие газа в ископаемом угольном пласте, как и в других геоматериалах!
2. Шахтные эксперименты по измерению газодинамических характеристик угольного пласта или статических типа газового давления в пласте, из-за неучтенных источников газовыделения и наведенной проницаемости в его краевой части, характеризуют не угольный пласт, а "агрессивность" (несовершенство) методики измерения.
3. Природную проницаемость можно не рассматривать вообще. О ее существовании можно забыть, так как при наличии наведенной проницаемости, она переходит в ранг бесконечно малых величин.
4. Представления об угольном веществе как жестком остове, порождает парадокс - маленькая молекула гелия не проходит в пору, а значительно больших размеров молекула метана проходит в эту же пору.
5. Формы содержания газа в угле. Регистрируемые в горных выработках и скважинах количества свободного метана никогда не содержались в угольных пластах. Этот конфликт аналогичен выяснению вопроса типа "содержался ли газ водород и кислород в воде до применения электролиза?" Безусловно да, но их количество пренебрежимо мало по сравнению с количеством, которое потенциально содержится и может выделиться при соответствующем (интенсивном) воздействии на вещество.
6. Подсчеты запасов угольного метана. Метана в угольных пластах столько, сколько атомов углерода и водорода в отношении 1 к 4. Текущие (фактические на сегодняшний день) запасы определяются "агрессивностью" технологии, которой мы сегодня располагаем.
7. Если в лабораторных исследованиях, во время эксперимента, не наступает саморазрушение образца, результаты этих исследований не имеют отношения к углю, залегающему на больших глубинах. Хорошая теория для угля в противогазе не годится для угля залегающего на глубине.
8. Нет объяснения вопросу откуда берется мелкодисперсная рудничная пыль. Существующее предположение не согласуется с энергетическими затратами на ее изготовление.
9. Нет объяснения вопросу почему при подходе лавы к створу с целиком начинают проявляться выбросы, затем их нет, при выходе лавы из створа с целиком они снова появляются, а затем их опять нет.
10. Нет объяснения вопросу почему выбросы приурочены к куткам выработки.
11. Нет объяснения вопросу почему полость выброса разворачивается вверх по падению угольного пласта не говоря уже о том, почему она иногда имеет грушевидную, а иногда еще и спиралевидную форму.
Перечень можно продолжить. Например, при выбросе угля и газа, метана выделяется на порядок больше, чем его содержалось в угле, согласно теории. При газоносности 40 м3/т выделяется 400-500 м3/т. Традиционная горная наука объясняет дополнительные количества метана фильтрацией газа из глубин пласта. При этом шахтный эксперимент показывает, что на больших глубинах уголь имеет нулевую газопроницаемость. Если пробурить две скважины на один и тот же пласт на небольшом расстоянии друг от друга, то в них никогда не установится одинаковое газовое давление. Сообщающиеся сосуды между собой не сообщаются. Контраргумент от официальной науки - различные утечки газа в обход герметизатора. Из-за отсутствия необходимого инструментария эту версию сегодня нельзя ни опровергнуть ни подтвердить. С увеличением глубины разработки термодинамические процессы замещаются (уходят на задний план) процессами, протекаюшими под действием горного давления - саморазрушением твердых полезных ископаемых. В связи с этим, существовавшее ранее теоретическое обоснование становится полностью неприемлемым, что пока не очевидно для подавляющего большинства исследователей.
Около 20 лет назад в ИПКОН РАН автором было найдено решение этих проблем. Предложены новые нетрадиционные представления об угольном веществе. В то время аналогичные идеи развивались В.В.Лоскутниковым и Н.В.Шульман. Наши взгляды разделял И.Л.Эттингер, но непосредственно мой научный руководитель А.Т.Айруни (зам.директора ИПКОН АН СССР) был несогласен. Он говорил: "такие исследования институту не нужны". В то время традиционные знания были "Теорией внезапных выбросов угля, породы и газа", а он зав.лабораторией "Теории внезапных выбросов газа и угля при разработке угольных месторождений". На сегодняшний день - это всего лишь гипотеза, ни одно из основных положений которой не подтверждено прямым натурным экспериментом (например, наличие метана в ископаемом угольном пласте в тех количествах в которых он выделяется). На основании этого, мною выдвигается другая гипотеза (та же, что и 20 лет назад). Наш альтернативный подход основан на принципиально новом явлении, которое наблюдается только на больших глубинах. Это саморазрушение краевой части горного массива.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В связи с выше изложенным, в отчете за прошлый год (подраздел 1.4.7. Критические замечания по поводу традиционного подхода) я "наехал" на точные науки в лице В.Н.Одинцева и занимался распространением текста своего отчета среди сотрудников института. За что был, как бы осужден, и возможно ни им одним. Владимир Николаевич говорил мне, что такие вопросы нужно обсуждать на семинаре, чтобы у "обвиняемого" была возможность возразить. Поэтому прошу "высокое собрание" заслушать текст из упомянутого отчета (чуть больше 1 стр. машинописного текста).
с.90
В современной геомеханике пока нет места для самоорганизации материи. Ее математическим аппаратом просто невозможно получить самоорганизацию (автоволновой процесс). Ее формулы не дают решения в виде трещин нормальных к поверхности обнажения. Этот факт является тестом свидетельствующим о том, что математический аппарат для краевой задачи срочно требует дальнейшего развития. Современные исследования по геомеханике, признаваемые докторской диссертацией, по прежнему получающие только один вид трещин параллельных обнаженной поверхности, не пригодны для использования горной наукой. Из-за своей неадекватности натуре они остаются в компетенции чисто теоретической механики твердого тела и не выходят за рамки упражнений.
|
c.91
среда и многое другое, что отсутствует в предлагаемых сегодня прикладной математикой в области геомеханики, для потребления горной наукой, моделях.
Автору не известны работы в области математики, которые можно было бы использовать для исследования трещиннообразования в краевой части горного массива. Наиболее последними и как бы лучшими в области наведенной трещиноватости являются работы В.Н.Одинцева.|
|
Еще пример из области математического моделирования наведенной трещиноватости газоносных горных пород того же автора [1.4.28]. Додумав за него некоторые частности, можно использовать его математическую модель, в лучшем случае, как гипотезу о дополнительном механизме образования сильно измельченного угольного вещества ("бешеной муки") и считать развиваемую им аналогию между раствором газа в воде и твердым углегазовым раствором (ТУГР), имеющей право на существование. Однако модель еще предстоит наполнить физическим смыслом.
В интерпретации В.Н.Одинцева, предлагаемая им аналогия не выдерживает элементарных проверок. Первая ошибка В.Н.Одинцева уже в том, что в качестве исходной посылки он использует модель С.А.Христиановича [1.4.29]. Использует в одномерной постановке и поэтому не входит в явные противоречия с натурой. При этом ему известно, что в двумерной постановке задачи из модели не возможно получить адекватного натуре решения. Так как, в математической модели, для всех участков моделируемой обнаженной поверхности условия зарождения и развития процесса одинаковы, то фронт распространения процесса может быть либо прямолинейным, либо в виде концентрических окружностей. В действительности в шахте имеем характерные грушевидные полости выбросов. Второе. Развиваемая им модель, на базе аналогии с раствором газа в воде, не содержит механизма затухания процесса образования "бешеной муки". Возникнув однажды моделируемый процесс неизбежно приводит к превращению всего угольного пласта в "бешеную муку". Третье. Известно, что при выбросе угля и газа "бешеная мука" распределяется неравномерно по длине отвала - в начале выброса она отсутствует. Из модели же следует, что она образовывается постоянно и, следовательно, должна появляться и в начале газодинамического
c.92
явления (ГДЯ). Следовательно модель не пригодна для использования, т.к. достоверность результатов, получаемая этим методом нулевая.
Рассмотренные работы являются наиболее близкими к обсуждаемому вопросу, и поэтому им было уделено внимание. Результатами работ математиков можно воспользоваться только лишь на качественном уровне для разработки гипотез, но такой потребности не возникает, т.к. все проблемы, на качественном уровне, решаются с большей эффективностью методами мягкого моделирования. Было бы лучше, если бы задачи в горном деле (искусстве) ставили не математики сами себе, а горняки математикам.
Благодарю за внимание.