Способ прогноза самовозгорания ископаемых углей

 

СПОСОБ ПРОГНОЗА САМОВОЗГОРАНИЯ ИСКОПАЕМЬК УГЛЕЙ, отличающийся тем, что, с целью повьппения надежности и достоверности прогноза самовозгорания углей различных марок путем изучения их-надмолекулярной организации, производят съемку малоугловых дифрактограмм углей, по дифракционным максимумам определяют тип надмолекулярной организации и ее продольные размеры и вычисляют-показатель самовозгорания углей по зависимости Hc ,, , |(, - показатель самовозгде горания; о(,,Ау,О - коэЛАициенты, зависящие от типа надмолекулярной организации /3 - , у нм , со - нм , Ь „ - продольные размеры элементов надмолекулярной организации, i нм, причем угли, для которых значения W « составляют 0,09 а О, 11, относят к опасным по самовозгоранию, угли, для .которых значения л состав ляют 0,05 С i 0,09, относят к малоопасным по самовозгоранию, а угли , для которых значения о i 0,05, относят к неопасным по самовозгорасо ю о ю нию. 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Зд11 Е 21 F 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1с 0 «1 ь нт где с(с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ1ТИЙ (21) 3635348/22-03 (22) 18.08.83 (46) 30.12.84. Бюл. Р 48 (72) КЛ.Ковалев и В.И.Саранчук (71) Всесоюзный научно-исследовательский геологоразведочный институт угольных месторождений (53) 622.822 (088,8) (56) 1. Маценко Г.П. и др. Склонность углей Донбасса к самовозгоранию от генезиса. — Химия твердого топлива", 1980, В 5, с. 23-28.

2. Авторское свидетельство СССР

N. 730972, кл. Е 21 F 5/00, 1976. (54)(57) СПОСОБ ПРОГНОЗА САМОВОЗГОРАНИЯ ИСКОПАЕМЫХ УГЛЕЙ, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения надежности и достоверности прогноза самовозгорания углей различных марок путем изучения их надмолекулярной организации, производят съемку малоугловых дифрактограмм углей, по дифракционным максимумам определяют тип надмолекулярной ор„„SU„„1132026 A ганизации и ее продольные размеры и вычисляют-показатель самовозгорания углей по зависимости — показатель самовозгорания

oL,P,Is,GD — коэАЬициенты, зависящие от типа надмолекулярной организации, Р - нм нм, M — нм

L я — продольные размеры элементов надмолеку лярной организации, Ф нм, Щ причем угли, для которых значения составляют 0,09 с < О, 11, относят к опасным по самовозгоранию, угли, для .которых значения и состав ляют 0,05 6 g < 0,09, относят к малоопасным по самовозгоранию à yrУ

>ай ли, для которых значения о (0,05

>с относят к неопасным по самовозгоранию.

С4

1132026

20

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к разработке угольных месторождений, и может быть использовано при прогнозе явления самовозгорания в угольных пластах.

Известны способы прогноза самовоз. горания в угольных пластах, ocHo ванные на установлении восстановленности углей, склонных к самовозгоранию, и вычислении количества парамагнитных центров, концентрация которых у углей, склонных к самовозго. ранию, имеет ппньеееннае аначение (1), Однако данные способы длительны и трудоемки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ оценки склонности углей к самовозгоранию, заключающийся в измерении константы скорости сорбции кислорода углем, температуры и определении температурного коэффициента скорости сорбции кислорода углем, по величине которого судят о склонности угля к самовозгоранию (2) .

Указанный способ является мало I достоверным, длительным и трудоем— ким.

Используемый в известном способе

30 коэффициент скорости сорбции кислорода углем (Е) мало достоверен вследствие того, что ошибочно принята прямолинейная зависимость скорости сорбции кислорода от температуры в то время как она описывается

Ф

Е йт уравнением Арениуса V= V 8 в связи с чем даже для одной марки угля величина Е будет различна в раз. ных интервалах температур. Исследо- 40 вания должны проводиться с определенной фракцией угля, так как скорость сорбции зависит от удельной поверхности. Выход угля определенной фракции составляет 29-ЗОЖ от массы 45 исходной пробы, поэтому требуемый объем угля возрастает в 3-4 раза по сравнению с используемым при непосредственном определении коэффициента Е. На коэффициент Е большое влияние оказывают зольность углей, минеральный состав золы, влажность, пористость, трещиноватость.

11ель изобретения — повышение надежности и достоверности прогноза 55 самовозгорания углей различных марок путем изучения их надмолекулярной организации.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу прогноза самовозгорания ископаемых углей производят съемку малоуглевьх дифрактограмм углей, по дифракционным максимумам определяют тип .надмолекулярной организации и ее продольные размеры и вычисляют показатель самовозгорания углей по зависимости с = - 4 1,- " „4 „(1) где

-1с о — показатель самовозгорания;

g, (, f,Ы вЂ” коэффициенты, зави-, сящие от типа надмолекулярной органи. зации, P — нм, -2 -Я нм, 4) — нм — продольные размеры элементов надмолекулярной органиэации, нм, причем угли, для которых значения составляют 0,09 с(« 0,11, относят к опасным по самовозгоранию, угли, для которых значения q составляют 0,05 ) Ы 0,09 относят к малоопасным по самовозгоранию, а угли, для которых значения 0 (0,05, с относят к неопасным по самовозгора— нию.

В предлагаемом способе осуществляется одна операция — съемка дифрактограмм методом малоугловой рентгеновской дифракции и по параметрам надмолекулярной организации углей с высокой точностью прогнозируется явление самовозгорания, что выгодно отличает его от известного.

На чертеже показан график, построенный на основе экспериментальных данных, зависимости самовозгорания Ос от продольных размеров (L<) ( надмолекулярных элементов.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

По малоугловой дифрактограмме, получаемой путем .съемки на малоугловом дифрактометре, определяются положения дифракционных максимумов, характеризующих тип надмолекулярной организации и ее параметры — продольный, и поперечный L размеры.

Продольные размеры L, подставляют в формулу (1), Путем математической обработки экспериментальных данных для углей низкой и средней степени метаморфизма получены следующие значения коэф3 11 фициентов: Ж = -О, 108; P = О, 04199, = 0,002586, Ы = 0,00004839. В соответствии с этим показатель самовоз горания для углей низкой и.средней степени метаморфизма определяется выражением

-0,108 + 0,04199 L„+

+ О, 002586 L „+ О, 00004839 L „.

Из представленного экспериментального графика видно, что при значениях () от 0,09 до 0,71 угольные. пласты опасны по самовозгоранию, при значениях от 0,05 до 0,09 мало опасны по самовозгоранию, а при значениях (c 0,05 склонность углей к самовозгоранию минимальна.

Иатематическая обработка методом парной корреляции экспериментальных данных показывает высокую достоверность предлагаемого способа. Коэффициент корреляции 8 составляет 0,98.

Пример. Из штуфа угля выпиливаются пластины размером, соответствующим размеру образцедержателя ганиометра малоуглового дифрактометра размером 2-3 см и толщиной 2 мм, оптимальной для съемки дифрактограмм на просвет. Пластины готовят в двух плоскостях: параллельной и перпендикулярной напластованию угля.

Образец помещают в образцедержатель

1 гониометра малоуглового дифрактометра типа АМУР-1. При этом применяется рентгеновская трубка БСВ-11 с медным антикатодом и длиной волны 9

= О, 154 нм. Ионохроматор — плоский кристалл германия. Детектор излуче32026 4 ния — сцинтилляционный счетчик с кристаллом NaI ФЭУ-85. Напряжение на аноде рентгеновской трубки 35 кВ, ток 21 MA. Высота приемной щели

28 мм, ширина 0,001745 рад. Диапазон снятия малоугловых дифракто— грамм 8 =- 10 - 3

По дифракционным максимумам на малоугловой дифрактограмме по форму1р ле Брегга п3

25 п 8, Где и порядок отражения — длина волны рентгеновского излучения (CuK = 0,154 нм), 8 — угол отражения, град. определяются размеры элементов надмолекулярной организации и их тип известным методом. Продольный размер (L „) элемента надмолекулярной организации подставляется в формулу (1), по которой определяется значение показателя самовозгорания исследуемого угля.

I Использование предлагаемого способа прогноза самовозгорания ископаемых углей на основе изучения их надмолекулярной организации обеспечив а ет по с р а в нению с из в ест ными способами быстроту и высокую точность определения параметров элементов надмолекулярной организации углей и возможность применения его на стадии геологоразведочных работ вследствие малого объема отбираемых углей (например, керн).

1132026

Составитель И,Федяева

Техред Т.Фанта Корр е кт ор Е. Сир охман

Редактор Ю.Ковач

Заказ 9738/27 Тираж 426 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4