Способ определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения выбросоопасности угольных пластов при подземной разработке. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля. В шахтных условиях производят отбор проб угля в шпуре, пробуренном из подготовительной выработки диаметром 43 мм, с глубины 3,5÷5,5 м с помощью керноотборника, который механически соединен с буром из витой стали, и помещают в герметичный стальной стакан, имеющий в крышке внешний манометр для измерения газового давления, термосопротивление во внутренней области с выведенными контактами для измерения температуры и стальной стержень для разрушения пробы угля при вращении. После чего в течение 1,5÷2 часов стакан с пробой угля доставляют в лабораторию и по манометру определяют газовое давление в стакане. Далее, разрушают пробу угля в стакане в течение 1 мин и фиксируют конечную температуру, приращение газового давления и определяют средневзвешенный радиус частиц угля. Пробу угля последовательно от 3 до 5 раз подвергают разрушению, каждый раз фиксируя конечную температуру, приращение газового давления и определяя средневзвешенный радиус частиц угля. После чего строят график зависимости приращения давления в стакане от средневзвешенного радиуса частиц угля, с помощью которого рассчитывают число молей газа на единицу массы угля, выделившегося в процессе разрушения пробы угля. Затем определяют удельную интенсивность газовыделения из разрушенного угля. 2 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения выбросоопасности угольных пластов при подземной разработке.

Известен способ определения газовыделения из отбитого угля [Шевченко Л.А., Ливинская С.Н. Газовыделение из отбитого угля при интенсивной отработке угольных пластов / Вестник КузГТУ, 2015 г. №1, С. 164-166], включающий определение массы угля на лавном конвейере, значений газоносности краевой части пласта x0, остаточной газоносности угля, выходящего из лавы хост, и расчет газовыделения из отбитого угля в лаве по формуле:

где S - площадь среднего поперечного сечения транспортируемого угля на лавном конвейере;

- длина лавы;

γ - плотность разрыхленного угля на конвейере;

x0 - газоносность краевой части пласта;

хост - остаточная газоносность угля, выходящего из лавы.

Недостатком данного способа является то, что он не позволяет определять интенсивность газовыделения, т.е. газовыделение в единицу времени, играющую ключевую роль при определении выбросоопасности угольного пласта.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является известный способ определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля [Борисенко А.А. Условия возникновения и механизм внезапных выбросов и других газодинамических явлений в шахтах // Научные сообщ. ИГД им. А.А. Скочинского, выпуск 182, 1979 г.], включающий отбор проб в шахтных условиях, разрушение пробы угля и определение метановыделения из разрушенного угля по формуле:

где d - показатель, характеризующий способность угля к газоотдаче;

Р - давление газа;

- приведенный радиус частиц разрушенного угля;

t - время с момента разрушения угля.

К числу преимуществ данного способа относятся: учет особенностей каменного угля к газоотдаче, газового давления и времени, прошедшего с момента разрушения.

Недостатками данного способа являются: неопределенность в плане последовательности и особенностей измерения параметров d и Р, которые зависят от ряда факторов, в том числе от времени, места, способа измерения и горнотехнических условий, связанных с вторичными осадками основной кровли. Это приводит к неточности расчета интенсивности газовыделения и последующего прогноза выбросоопасных ситуаций.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля, включающем отбор проб в шахтных условиях за зоной влияния выработки, разрушение пробы угля и измерение выделившегося газа, согласно изобретению, пробу угля в шахте отбирают в шпуре, пробуренном из подготовительной выработки диаметром 43 мм, с глубины 3,5÷5,5 м с помощью керноотборника, который механически соединен с буром из витой стали, и помещают в герметичный стальной стакан, имеющий в крышке штуцер для подключения внешнего манометра для измерения газового давления, термосопротивление во внутренней области с выведенными контактами для измерения температуры и стальной стержень для разрушения пробы угля при вращении, после чего в течение 1,5÷2 часов стакан с пробой угля доставляют в лабораторию и по манометру определяют газовое давление в стакане, затем пробу в течение 1 мин последовательно от 3 до 5 раз подвергают разрушению, каждый раз поддерживая конечную температуру по первому циклу для исключения дополнительных тепловых эффектов, определяют приращение газового давления и средневзвешенный радиус частиц угля, после чего строят график зависимости приращения давления в стакане от средневзвешенного радиуса частиц угля, с помощью которого рассчитывают число молей газа на единицу массы угля, выделившегося в процессе разрушения пробы, далее определяют удельную интенсивность газовыделения в зависимости от времени.

Отличительные от прототипа признаки заключаются в том, что определены места отбора проб угля, последовательность и совокупность операций для определения интенсивности газовыделения в зависимости от средневзвешенного радиуса частиц угля. Заявляемый способ определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана экспериментальная зависимость средневзвешенного радиуса частиц угля от времени разрушения для данного шахтопласта; на фиг. 2 - график зависимости суммарного газовыделения при разрушении угля от средневзвешенного радиуса частиц угля для разных моментов времени.

Способ осуществляют следующим образом. Пробу угля в шахте отбирают в шпуре, пробуренным из подготовительной выработки диаметром 43 мм, с глубины 3,5÷5,5 м с помощью керноотборника, механически соединенного с буром из витой стали, которую помещают в герметичный стальной стакан, имеющий в крышке штуцер для подключения внешнего манометра для измерения газового давления, термосопротивление во внутренней области с выведенными контактами для измерения температуры и стальной стержень для разрушения пробы угля при вращении. В течение 1,5÷2 часов стакан с пробой угля доставляют в лабораторию и по манометру определяют газовое давление в стакане ΔР0. Затем пробу угля в течение 1 мин подвергают разрушению, фиксируют конечную температуру, измеряют приращение газового давления и с помощью ситового анализа определяют средневзвешенный радиус частиц угля по формуле:

где ri - радиус частицы i-той фракции;

n - число фракций;

ΔVi - объем i-той фракции;

V - объем пробы угля.

Измеряют массу пробы угля, после чего всю пробу угля вновь помещают в стакан и вращают в течение 1 мин, фиксируя конечную температуру и средневзвешенный радиус частиц. Измерения повторяют раз и строят график зависимости приращения давления в стакане от средневзвешенного радиуса частиц угля, который аппроксимируют выражением:

где ΔР0 - первоначальное давление газа в стакане;

γ, b - постоянные, которые определяют из полученной экспериментальной зависимости для каждого пласта;

r - средневзвешенный радиус частиц угля.

Далее рассчитывают число молей газа, выделившегося в процессе разрушения из единицы массы угля, по формуле:

где m - масса пробы угля;

ΔР0 - первоначальное давление газа в стакане;

γ, b - постоянные, которые определяют из полученной экспериментальной зависимости для каждого пласта;

r - средневзвешенный радиус частиц угля;

R - универсальная газовая постоянная, R=8,31 Дж/К⋅моль;

Т1 - термодинамическая температура пробы угля при разрушении.

Удельную интенсивность газовыделения, приведенную к условиям Ратм=105 Па и Т0=288 К, находят по формуле:

где - число молей газа, выделившегося в процессе разрушения из единицы массы угля;

z - коэффициент сжимаемости газа, z=0,888;

R - универсальная газовая постоянная, R=8,31 Дж/К⋅моль;

T0 - термодинамическая температура, Т0=288 К;

Ратм - атмосферное давление, Ратм=105 Па;

Δt - время.

Способ определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля, включающий отбор проб в шахтных условиях, разрушение пробы угля и измерение выделившегося газа, отличающийся тем, что пробу угля в шахте отбирают в шпуре, пробуренном из подготовительной выработки диаметром 43 мм, с глубины 3,5÷5,5 м с помощью керноотборника, который механически соединен с буром из витой стали, и помещают в герметичный стальной стакан, имеющий в крышке штуцер для подключения внешнего манометра для измерения газового давления, термосопротивление во внутренней области с выведенными контактами для измерения температуры и стальной стержень для разрушения пробы угля при вращении, после чего в течение 1,5÷2 ч стакан с пробой угля доставляют в лабораторию и по манометру определяют газовое давление в стакане, затем пробу в течение 1 мин последовательно от 3 до 5 раз подвергают разрушению, каждый раз поддерживая конечную температуру по первому циклу для исключения дополнительных тепловых эффектов, определяют приращение газового давления и средневзвешенный радиус частиц угля, после чего строят график зависимости приращения давления в стакане от средневзвешенного радиуса частиц угля, с помощью которого рассчитывают число молей газа на единицу массы угля, выделившегося в процессе разрушения пробы, далее определяют удельную интенсивность газовыделения в зависимости от времени.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области методов регулирования параметров газовых сред и может быть использовано для регулирования концентрации газовых компонентов исследуемых газовых сред.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения физико-химических свойств жидкостей. Предлагается способ определения давления растворенных газов в жидкости посредством измерения давления газа в стационарном кавитационном пузырьке.

Изобретение относится к области методов и средств регулирования и контроля газовой среды и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для оперативного контроля в технологии испытания электрогидромеханических систем и их агрегатов.

Группа изобретений может быть использована в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности, в которых процесс протекает при высоком давлении и высокой температуре.

Изобретение относится к способам измерения количественного содержания растворенного газа, в частности сероводорода, в нефтепромысловой жидкости, находящейся под давлением в выкидной линии скважины, нефтесборном трубопроводе, емкостном оборудовании или водоводе.

Изобретение направлено на создание возможности определения скорости межфазного обмена кислорода и скоростей трех типов обмена кислорода с оксидными материалами.

Изобретение относится к физической химии и электрохимии твердых электролитов и может быть использовано для определения концентрации протонов в протон-проводящих оксидных материалах в атмосфере сухого водорода.

Изобретение относится к физической химии и электрохимии твердых электролитов и может быть использовано для определения химического коэффициента обмена и химического коэффициента диффузии кислорода в оксидных материалах со смешанной электронной и кислород-ионной проводимостью.

Изобретение относится к методам определения свойств микросфер и может быть использовано для измерения газосодержания в индивидуальных микросферах, изучения динамики истечения газа из микросфер и определения разброса давления в партии микросфер.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для проветривания уклонных блоков на месторождениях высоковязкой нефти и природного битума, подземная добыча которых производится шахтным способом с использованием тепловых методов воздействия на пласт.

Изобретение относится к способам с использованием двойной метки для определения местоположения движущихся объектов в шахте. Достигаемый технический результат – повышение точности определения местоположения движущегося объекта в шахте.

Изобретение относится к средствам безопасности при ведении подземных горных работ, а именно к устройствам контроля температуры объектов внутри шахт. Предложена система сканирующего теплового контроля, включающая как минимум один тепловой регистратор, блок первичной обработки данных, блок передачи данных, антенну, сеть передачи данных, головной компьютеризированный обрабатывающий центр.

Изобретение относится к управляемому освещению области для среды горных разработок. Техническим результатом является управление свойствами источников света, такими как цвет, яркость, статус, структура, положение, для передачи разных сообщений или информации персоналу.

Настоящее изобретение относится к системе динамического контроля отделения кровли выработки на основе волоконных решеток и способу предварительного оповещения о нем, которое относится к области контроля безопасности при шахтных работах.

Изобретение относится к устройству для мониторинга и способу мониторинга отдельного слоя кровли в горной разработке на основе волоконной решетки. Технический результат заключается в повышении безопасности за счет более высокой эффективности мониторинга и точности измерений.

Комплексная система текущего контроля для обеспечения безопасности в подземных угольных шахтах с использованием выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков, содержащая надземную часть и подземную часть.

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температуры для выработанного пространства действующего забоя при добыче угля в угольной шахте.

Изобретение относится к технике безопасности на предприятиях, а именно к автоматическим средствам измерения концентрации газов. Техническим результатом является повышение эффективности контроля параметров атмосферы за счет увеличения количества измеряемых значений и снижения их погрешности.

Изобретение относится к области коммуникации и связи и может быть использовано в автоматизированных системах управления и мониторинга, в частности для мониторинга и определения местоположения оборудования и сотрудников, передачи данных, голоса и промышленных параметров в реальном времени с оконечного оборудования.

Группа изобретений относится к операциям заканчивания в стволе скважины с использованием многотрубных систем. Технический результат – повышение эффективности заканчивания скважины.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения выбросоопасности угольных пластов при подземной разработке. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля. В шахтных условиях производят отбор проб угля в шпуре, пробуренном из подготовительной выработки диаметром 43 мм, с глубины 3,5÷5,5 м с помощью керноотборника, который механически соединен с буром из витой стали, и помещают в герметичный стальной стакан, имеющий в крышке внешний манометр для измерения газового давления, термосопротивление во внутренней области с выведенными контактами для измерения температуры и стальной стержень для разрушения пробы угля при вращении. После чего в течение 1,5÷2 часов стакан с пробой угля доставляют в лабораторию и по манометру определяют газовое давление в стакане. Далее, разрушают пробу угля в стакане в течение 1 мин и фиксируют конечную температуру, приращение газового давления и определяют средневзвешенный радиус частиц угля. Пробу угля последовательно от 3 до 5 раз подвергают разрушению, каждый раз фиксируя конечную температуру, приращение газового давления и определяя средневзвешенный радиус частиц угля. После чего строят график зависимости приращения давления в стакане от средневзвешенного радиуса частиц угля, с помощью которого рассчитывают число молей газа на единицу массы угля, выделившегося в процессе разрушения пробы угля. Затем определяют удельную интенсивность газовыделения из разрушенного угля. 2 ил.

Наверх