A A A Ц Ц Ц Ц

ШРИФТ:

Arial Times New Roman

ИНТЕРВАЛ:

х1 х1.5 х2

КЕРНИНГ:

Обычный Средний Большой

ИЗОБРАЖЕНИЯ:

Черно-белые Цветные
Для слабовидящих Обычная версия
научно-технический и производственный журнал
ISSN 2079–3332 (print)
ISSN 3034-6835 (online)
основан в 2001 году

Связь содержания железа и серы с газоносностью и неоднородностью микроструктуры углей

Новости

Оригинальные статьи: 2026 г. № 5

Связь содержания железа и серы с газоносностью и неоднородностью микроструктуры углей

DOI: 10.56195/20793332-2026-26-5-130-135

Читать в pdf И.Н. Горшенков, Б.Н. Пашичев, Е.В. Ульянова
  1. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт проблем комплексного освоения недр имени Н. В. Мельникова» Российской академии наук (ИПКОН РАН), г. Москва, Российская Федерация
стр. 130-135, №5/2026
Аннотация:
Безопасность подземной разработки метаноносных угольных пластов во многом определяется газокинетическим состоянием массива. При этом исследования показывают, что метаноносность и интенсивность выделения метана могут существенно различаться в пределах одного угольного пласта даже при сходных геологических условиях его формирования. Это свидетельствует о необходимости учитывать свойства угольного вещества, связанные с его газоносностью, способностью к удерживанию и естественной отдачей метана. Целью исследования является выявление связи содержания железа (Fe), серы (S) и пирита (FeS2), а также относительного баланса железо- и серосодержащих компонентов (Fe/S) с составляющими общей газоносности и микроструктурной организацией угля. Содержание Fe и S определялось методом рентгенофлуоресцентного анализа. Составляющие общей газоносности Q1, Q2, Q3 и QΣ определялись по методике, разработанной ИПКОН РАН, а средние значения информационной энтропии H̄ и статистической сложности C̄ рассчитывались по сериям СЭМ-изображений. Выявлены положительные связи содержания железа, серы и пирита с Q1, Q2, Q3 и общей газоносностью QΣ. При увеличении Fe/S средняя энтропия уменьшается, а средняя статистическая сложность возрастает; направление связей сохраняется при последовательном исключении отдельных наблюдений. Полученные зависимости могут применяться при сравнении участков пласта для контроля метановыделения, обоснования вентиляционных и дегазационных мероприятий. Результаты согласуются с гипотезой о возможном участии железосодержащих минералов в формировании метана, однако не доказывают конкретный механизм его образования.
Ключевые слова:
угольный пласт, метаноносность, газоотдача, железо, сера, пирит, рентгенофлуоресцентный анализ, микроструктура угля, информационная энтропия, статистическая сложность
Для цитирования:
Горшенков И.Н., Пашичев Б.Н., Ульянова Е.В. Связь содержания железа и серы с газоносностью и неоднородностью микроструктуры углей. Маркшейдерия и недропользование. 2026; 26 (5): 130-135. https://doi. org/10.56195/20793332-2026-26-5-130-135
Информация об авторах:
  1. Иван Николаевич Горшенков – аспирант, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова» Российской академии наук (ИПКОН РАН), г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript.; SPIN-код: 83728732
  2. Борис Николаевич Пашичев – научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова» Российской академии наук (ИПКОН РАН), г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript.; SPIN-код: 9007-1431
  3. Екатерина Васильевна Ульянова – доктор технических наук, ведущий научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова» Российской академии наук (ИПКОН РАН), г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript.; SPIN-код: 4126-3612
Список литературы:
  1. 1. ГОСТ Р 70830–2023 (ИСО 18871: 2015). Горное дело. Метод определения содержания метана в угольных пластах. Москва: Российский институт стандартизации; 2023. GOST R 70830–2023 (ISO 18871: 2015). Mining. Method for determining methane content in coal seams. Moscow: Russian Institute for Standardization; 2023. (In Russ.).
  2. 2. Горшенков И.Н. Оценка газодинамической опасности угольных пластов в зависимости от неоднородности микроструктуры угля. Маркшейдерия и недропользование. 2026; 26 (3): 50-55. https://doi.org/10.56195/20793332-2026-26-3-50-55. Gorshenkov I.N. Assessment of gas-dynamic hazard of coal seams depending on coal microstructure heterogeneity. Mine Surveying and Subsurface Use. 2026; 26 (3): 50-55. (In Russ.). https://doi.org/10.56195/20793332-2026-26-3-50-55.
  3. 3. Ульянова Е.В., Малинникова О.Н., Федоров Е.В., Горшенков И.Н., Пашичев Б.Н. Кинетика газовыделения метана из угля различной микроструктурной неоднородности. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2025; (6): 36-43. https://doi. org/10.15372/FTPRPI20250604. Ulyanova E.V., Malinnikova O.N., Fedorov E.V., Gorshenkov I.N., Pashichev B.N. Kinetics of methane emission from coal of different microstructural nonuniformity. Journal of Mining Science. 2025; 61 (6): 893-899. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20250604.
  4. 4. Ульянова Е.В., Малинникова О.Н., Пашичев Б.Н., Долгова М.О. Связь включений железа и серы в ископаемых углях с их склонностью к газодинамическим явлениям. Химия твердого топлива. 2020; (2): 50–54. https://doi.org/10.31857/S0023117720020115. Ulyanova E.V., Malinnikova O.N., Pashichev B.N., Dolgova M.O. Relationship of iron and sulfur inclusions in fossil coals with their tendency to gas-dynamic phenomena. Solid Fuel Chemistry. 2020; (2): 50–54. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0023117720020115.
  5. 5. Захаров В.Н., Ульянова Е.В., Малинникова О.Н. Вклад минеральных включений в накопление и удержание метана в угольных пластах. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2023; (5): 3–11. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20230501. Zakharov V.N., Ulyanova E.V., Malinnikova O.N. Contribution of mineral impurities to coalbed methane accumulation and retention. Journal of Mining Science. 2023; 59 (5): 705-712. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20230501.
  6. 6. Medina J.C., Butala S.J., Bartholomew C.H., Lee M.L. Iron-catalyzed CO2 hydrogenation as a mechanism for coalbed gas formation. Fuel. 2000; 79 (1): 89-93. https://doi.org/10.1016/S0016-2361(99)00131-3.
  7. 7. Skoblik A.P., Shanina B.D., Kolesnik V.N., Konchits A.A., Gavriljuk V.G. A modeling for effect of iron compounds on methane formation in the coal. Fuel. 2012; 98: 124-130. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2012.01.080.
  8. 8. Ревенко А.Г., Пашкова Г.В. Применение рентгенофлуоресцентного метода анализа для исследования состава угля и золы. Аналитика. 2022; 12 (6): 410-419. https://doi.org/10.22184/2227-572X.2022.12.6.410.419. Revenko A.G., Pashkova G.V. Application of X-ray fluorescence analysis for studying the composition of coal and ash. Analytics. 2022; 12 (6):410-419. (In Russ.). https://doi.org/10.22184/2227-572X.2022.12.6.410.419.
  9. 9. Shannon C.E. A mathematical theory of communication. Bell System Technical Journal. 1948; 27: 379-423, 623-656.
  10. 10. Lopez-Ruiz R., Mancini H.L., Calbet X. A statistical measure of complexity. Physics Letters A. 1995; 209 (5-6): 321-326.
  11. 11. Brazhe A.R. Shearlet-based measures of entropy and complexity for two-dimensional patterns. Physical Review E. 2018; 97 (6): 061301. https:// doi.org/10.1103/PhysRevE.97.061301.
  12. 12. Ribeiro H.V., Zunino L., Lenzi E.K., Santoro P.A., Mendes R.S. Complexity-entropy causality plane as a complexity measure for two-dimensional patterns. PLoS ONE. 2012; 7 (8): e40689. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0040689.
  13. 13. Moore T.A. Coalbed methane: A review. International Journal of Coal Geology. 2012; 101: 36-81. https://doi.org/10.1016/j.coal.2012.05.011.
  14. 14. Коровушкин В.В., Эпштейн С.А., Дуров Н.М., Добрякова Н.Н. Минеральные и валентные формы железа и их влияние на окисление и самовозгорание углей. Горный журнал. 2015; (11): 66-70. https://doi.org/10.17580/gzh.2015.11.14. Korovushkin V.V., Epshtein S.A., Durov N.M., Dobryakova N.N. Mineral and valence forms of iron and their influence on coal oxidation and spontaneous combustion. Gornyi Zhurnal. 2015; (11): 66-70. (In Russ.). https://doi.org/10.17580/gzh.2015.11.14.
  15. 15. Zhang X., Liu Y., Zhou T., Cai Y., Zhang B. Molecular simulation study on the effect of co-associated minerals on methane adsorption and mechanical properties of coal. Applied Sciences. 2023; 13 (24): 12975. https://doi.org/10.3390/app132412975.
  16. 16. Zou G., She J., Peng S., Yin Q., Liu H., Che Y. Two-dimensional SEM image-based analysis of coal porosity and its pore structure. International Journal of Coal Science & Technology. 2020; 7: 350-361. https://doi.org/10.1007/s40789-020-00301-8.
  17. 17. Fang J., Li Q., Yin T., Cai Y. Investigation on the nanopore heterogeneity in coals and its influence on methane adsorption: A multifractal theory study. ACS Omega. 2024; 9 (17): 19504-19516. https://doi.org/10.1021/acsomega.4c01040.
  18. 18. Wang Z., Li Z., Zhang S., Zhang X. Microstructure changes induced by adsorption/desorption of low rank coals and its desorption hysteresis mechanism. Fuel. 2024; 357: 129804. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.129804.
  19. 19. Liu H., Liu J., Gao D., Fan Z., Xu H., Ding H., Fang H., Zhang K. New insight into CH₄ adsorption mechanism in coal based on modeling analysis of different adsorption theories. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2024; 12 (4): 113174. https://doi.org/10.1016/j. jece.2024.113174.
  20. 20. Yang W., Wang Y., Yan F., Si G., Lin B. Evolution characteristics of coal microstructure and its influence on methane adsorption capacity under high temperature pyrolysis. Energy. 2022; 254: 124262. https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.124262.
  21. 21. Забурдяев В.С. Выделение метана из отбитого в очистном забое угля. Безопасность труда в промышленности. 2019; (11): 13-17. https:// doi.org/10.24000/0409-2961-2019-11-13-17. Zaburdiaev V.S. Methane release from broken coal in a mining face. Bezopasnost truda v promyshlennosti. 2019; (11): 13-17. (In Russ.). https:// doi.org/10.24000/0409-2961-2019-11-13-17.
  22. 22. Малашкина В.А. Направления снижения эмиссии шахтного метана в атмосферу. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021; (10-1): 137-145. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_101_0_137. Malashkina V.A. Trends toward reduction of mine methane emission in atmosphere. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2021; (10-1):137-145. (In Russ.). https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_101_0_137.

 

Всероссийский конгресс Охрана окружающей среды и обеспечение экологической безопасности

Вышел новый номер

Увидел свет новый номер журнала «Маркшейдерия и Недропользование»
№ 5 (т.26), Сентябрь-Октябрь 2026 г.

Новые материалы