Авторы: А.А. Фофанов

Название статьи: Особенности адсорбции метана на микропористой поверхности в структуре каменного угля

Год: 2025, Номер: 4, Страницы: 84-90

Отрасль знаний: 2.8.6. Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Индекс УДК: 622.831.322

DOI: 10.26730/1999-4125-2025-4-84-90

Аннотация: Потребности производства, связанные с потреблением каменного угля в качестве источника энергии, приводят к тому, что возникает необходимость наращивать темпы добычи угля, тем самым отрабатывать пласты на больших глубинах залегания. С увеличением глубины отрабатываемых угольных пластов увеличивается их природная газоносность. В этой связи увеличивается вероятность возникновения внезапных выбросов угля и газа. Ключевыми факторами, которые определяют возникновение внезапных выбросов угля и газа, являются газоносность пласта, структура угля и горное давление, зависящее от глубины залегания пласта. Так как уголь является высокопористым веществом, то его структура определяется распределением пор по разным типам и размерам. Поры заполнены рудничным газом, который состоит из смеси различных газов. Наибольшую долю из них составляет метан, концентрация которого более 80%. Распределение пор в каменном угле таково, что микропоры в нем составляют большую часть и могут вносить существенный вклад в процессы дополнительного газовыделения. В то же время механизм взаимодействия молекул метана с поверхностью микропоры, энергия их межмолекулярной связи авторами не приводятся. На основании вышесказанного можно сделать вывод, что на данный момент вопросы о зависимости энергии связи молекулы метана с микропористой поверхностью угля от ориентации ее дипольных моментов, образованных связями С-Н относительно поверхности, являются малоизученными и актуальными. В статье рассмотрена физическая модель взаимодействия молекул метана с атомом углерода, который находится в угольном веществе. Модель позволяет установить зависимость энергии связи молекулы метана с микропористой поверхностью угля от ориентации ее дипольных моментов, образованных связями С-Н относительно поверхности. Проведен расчет энергии взаимодействия молекулы метана с поверхностью микропоры и получено условие устойчивой конфигурации положения молекулы метана относительно атома углерода в структуре микропористой поверхности угля, при котором энергия имеет максимальное значение.

Ключевые слова: молекула метана атом водорода атом углерода каменный уголь поверхности микропоры энергия взаимо-действия ориентация относительно поверхности угол поворота нормаль к поверхности

Дата получения: 12.05.2025

Дата одобрения: 22.06.2025

Дата опубликования: 28.08.2025

ЦИТИРОВАНИЕ СКАЧАТЬ