Способ определения степени водонасы-щения образцов угля для использованияее при оценке удароопасности участковбуроугольных пластов

 

ОПИСАНИИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских оциапистических

Республик и)834354 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 03. 04. 79 (21) 2745348/22-03 (5! )М. Кл.

Е 23 F 5/00 с присоединением заявки,%—

Гееударстеенный крмктет

СССР ло делам кзебретеккк н открыткй (23) Приоритет

Опубликовано 30.05 81 ° Бюллетень М20

Дата опубликования описания 30.05.81 (53) УДК 622.8. .807.4(088.$). (72) Авторы изобретения -Ю-.Н. Иакаров, Б.Т. Акиньшин и А.Н. Шабар е )

Р,"„.

Всесоюзный научно-исследбвательский инс итут горной геомеханики и маркшейдерского ела (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ВОДОНАСЬОЦЕНИЯ ОБРАЗЦОВ УГЛЯ

ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЕЕ ПРИ ОЦЕНКЕ УДАРООПАСНОСТИ УЧАСТКОВ

БУРОУГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

Изобретение относится к горной

,промышленности и может быть исполь,зовано для определения степени водо насыщения образцов бурого угля для оценки удароопасности участков угольного пласта.

Известен способ определения удароопасности участков буроугольных пластов, основанный на определении степени водонасыщения образцов угля |i).

Недостатком этого способа является его недостаточная точность.

Известен также способ определения степени водонасыщения образцов угля

15 для .использования ее при оценке удароопасности участков буроугольиых пластов, включающий строб проб угля с участков пласта, насыщение их во" дой в течение определенного времени, взвешивание образцов угля, определение весовой влажности образцов и определение веса образцов после насыщения их водой Г2) .

Недостатком этого способа является его относительно невысокая точность и длительное время, необходимое для определения степени водонасыщения.

Цель изобретения — повышение точности и оперативности получения информации о степени водонасыщения угля водой путем учета полного насыщения образцов угля водой и сокращение затрат времени на производство операций по определению степени водо- насыщения образцов угля.

Цель достигается тем, что определяют начальный вес каждого из отобранных образцов, после чего производят насыщение образцов водой в течение одного часа, определяют прира" щение веса образца после насыщения, а весовую влажность образцов .определяют после водонасыщения, кроме того на этих же образцах угля производят определение статического

-поправочного коэффициента, при этом

834354 .4 быть определена как отношение

©Ск

6 2-

Я2

2 1

1 +0,01 Е

20 а а2 а

О,О а

Q2 степень водоыасыщения образцов угля вычисляют по формуле

82= g„

Й вЂ”вЂ”

1 001W ч= а1

8 ,где Q — вес извлеченного иэ массива образца, г; — вес образца угля после насьпцения, г;

W — весовая влажность образца после насыщения, 7; а — статический поправочный коэффициент.

Способ осуществляют следующим образом.

Из свежеобнаженного забоя отбирают 6-8 образцов однородного угля без включений породных прослоек весом по 100-150 г и помещают их в полиэтиленовый мешок. Затем в химлаборатории определяют вес каждого образца, помещают их в сосуд с водой и насыщают в течение 1 ч. После этого образцы вынимают из воды, удаляют с их поверхности свободную воду и определяют вес образцов после на-. сыщения и весовую влажность насыщенных образцов (ГОСТ 1101470).

Степень водонасьпцения каждого образца определяют с использованием зависимости где Q — вес образца угля до насы1 щения, г; — вес образца угля после на;2 сьпцения, г;

W — весовая влажность образца угля после насыщения, Ж; а — статистический поправочный коэффициент.

Статистический поправочный коэффициент а определяют предварительно на одних и тех же образцах по нескольким представительным участкам шахтопласта по разности значений степени водонасыщения, установленных при свободном насьпцении и по значениям плотности, объемной плотности и весовой влажности.

Зависимость (1) установлена следующим образом.

Степень водонасьпцения образца по своему физическому смыслу может где Q — вес скелета угля, г;

Q„Q „ - вес воды в образце до насыщения (что соответствует объему пор, заполненных водой,) г;

Я вЂ” вес воды в образце после ск насыщения (что соответствует общему объему пор), r.

Beс скелета угля может быть вы15 ражен, как где W — весовая влажность образца после насыщения, X.

Подставляя значения 0 в (2)» после . с1 . преобразований получим зависимость (1) .

Статистический поправочный коэффициент а учитывает погрешности полу) чаемые при определении степени водо-.. насьпцения путем свободного насыщения по сравнению с более точным методом, объемной плотности и весовой влажности.

Значение коэффициента. а получают экспериментально следующим образом.

Для образцов, отобранных с представительных участков пласта, определяют среднее значение степени водонасыщения путем свободного насыщения. При этом для каждого образца определяют коэффициент прибыли веса

К, равный, а весовую влажность а

» определяют из половины образца. Вторую половину оставляют для последующих определений. Оставшиеся части

45 насыщенных образцов вновь взвешивают (Я ) и с помощью коэффициента при2

1 были веса К определяют вес (Я ) который соответствует начальному состоянию,образцов перед насьпцением

50 Q к.

Затем эти образцы постепенно подсушивают до тех пор, пока их вес не будет равен Q

Далее определяют объемную плот55 ность образца путем гидростатического взвешивания, плотность — пикнометрическим методом и конечную весовую влажность (Ик ),которую получают

%. T )"у

5-(4) Г !

+ 0,(H®

На этих же образцах после высушивания до первоначального веса определяют степень водонасыщения Йр по

30 плотности, объемной плотности и весовой влажности по зависимости (6). По разности С м- р определяют поправочный коэффициент а.

В дальнейшем на каждом интересую35 щем участке отбирают образцы угля и определяют степень водонасыщения путем свободного насыщения в течение ч. по зависимости (1).

Полученные данные по определению статистического поправочного коэффициента сведены в табл. 1..

Таблица 1

0,708 0,657 0,051 0,0759 0,687 0,072 0,882 0,839 0,043

Оэ 602 Оэ048 0 712 Оэ668 Ою044 Оъ915 0 ° 84 0,075

0,65

0,78 0,71 0,07 0,653 0,615

0,84 0,067

0,038 0,907. 1

0,685 0,618 0,067 0,73 0,68

0,05 0,878 0,849 0,0295 83435 пересчетом по убыли, веса по формуле где W — весовая влажность образца после насыщения, 7:

gq - убыль веса в результате подсушивания,. г.

2 1

Далее по формуле где W - весовая влажность; .г — объемная плотность; у — плотность

Определяют степень водонасьпце20 ния. Поправочный статистический коэффициент а определяют как разность а = 6н-6р (5) где 6 1 — средняя степень Водонасыщения TIpH свободном насыще- 25 нии; — средняя расчетная степень водонасыщения по формуле.

Коэффициент а для каждого пласта имеет стабильные значения и определяется по нескольким представительным участкам один раз.

В отличие от известного способа образцы насыщают в воде в течение

1 ч вместо 2-5 сут. При этом отсутствует операция по высушиванию образцов до первоначального веса, занимающая 1 сут.

Кроме того, в предлагаемом способе учитывают погрешности, связанные с неполным насыщением мелких и замкнутых пор, за счет чего повышается точность определения степени водонасыщения.

Полученное предлагаемым способом значение степени водонасыщения используют для оценки удароопасности участков буроугольного пласта (критерием удароопасности является значение степени.водонасыщения образцов угляйс0,85).

Последовательность по опытнопромышленному определению степени водонасьпцения образцов угля для оценки удароопасности угольного пласта следующая . Предварительно определяют значение статистического поправочного коэффициента на трех участках. С каждого участка отобрано по

7 образцов угля. На каждом образце установлено значение степени водонасыщения .по свободному насыщению с использованием зависимости

834354

Продолжение табл. 1

0,637 0,036 0,684 0,636 0,048 0,897 0,846 0,051

0,673

0,672 0,631 0,041 0,708 0,638 0,07. 0,925 0,895 0,03

0,693 0,64 0,053 0,735 0,671 0,064" 0,869 0,828 0,041

Среднее значение 0,694 0,642 0,052 0,711 0,656 0,055 0,896 0,848 0,048

11!акта имени Ленинского. комсомола (Кызыл-Кийское месторождение)

Промышленный штрек лавы

Ф 25-а Опасная пикет 2 0,832 0,78

Опасная

Неопасная пикет 3 0,897 0,845

То же

Нижняя часть лавы

В g5-а

0,936 0,884

То же.

Неопасная

Конвейерный штрек лавы !

1t 25, пикет l0 0,872 0,82

Опасная пикет 13. 0,886 0,834

То же

0,848 пикет !5 0,9 пикет !8 0,902 0,85 пикет 20 0,962 0,91

Неопасная

Среднее значение статистического поправочного коз44ициента по трем участкам Кызыл-Кийского месторождения составляет 0,052, погрешность для отдельных участков колеблется от

О до 0,003-0,004, т.е. иесушественна и не играет практической роли.

Таким же образом установлено значение статистического поправочного коэффициента дпя йурабского буроугольного месторождения, равное

0,035@0 003,.

Предлагаемый способ опробован при определении удароопасности более чем

70 участков на шахтах имени Ленинского комсомола Кызыл-Кийского месторождения и Ф 8 Шурабского месторождения. Участок считают удароопасным, если степень водонасьпцения

Q i0,85.

Данные представлены в табл. 2. г МУ

Таблица 2, 834354

10 Продолжение табл. 2

Степень водонасыщения установленУстановленная ударо" опасная обстановка

То же

0,9 пикет 24 0,952

\ и пикет 29 01947 0 ° 895 и

Разрезная печь лавы

))f 25

0,952 -0,9

0,953 0,901

»11» и

Нижняя часть лавы ))f 25 и и

Конвейерный штрек лавы

))f 27

0,836 0,781

0,945 0,893 пикет 44

Опасная

Опасная пикет 46

Неопасная

Неопасная пикет 49 0,933

0 881

То же

То же икег 50 0,885 0,883 пикет 50 0,917 0,865 пикет 50 0,871 0,819 и! и

Опасная

° ю

Неопасная

0,853 пикет 50 0,905

Неопасная пикет 53 0,948 0,896

Неопасная

Конвейерный штрек лавы

))f 26

Рабочая печь лавы

1)f 26 пикет ): 0,922 0,87 пикет 6,0,942 0,89

Неопасная

Неопасная

То же

То же.Промышленный штрек лавы

)11 26 пикет 5 0,912 0,86

Разрезная печь лавы 9 26 ;0 932 0 ° 88

»" щахта 11 8 имени В.И. Ленина (Шурабское местоРождение)

0192 0,885 Неопасная Неопасная

Лава Ф 11

0,786 0,751

0 ° 925 0,89

Опасная

Опасная

Неопасная

Неопасная пикет 65 0,957 пикет 77 0,-79

0,738 То же

0,738 Опасная

Опасная

Неопасная

То же

Опасная

834354

0,864

То же

То же пикет 10 0,959 0,924 пикет 13 0,889 0,854

0,886

0,846

0,866

Опасная

То же

0,925 0,89

0,955 0,92

g,945 0,691 пикет 4 пикет 5 пикет 5

0,913 пикет 11 0,877 0,842

Опасная

То же

Неопасная

То же

Ф1 г с 11

Опасная

Опасная

Опасная

Неопасная

То же

То же

Лава 9 31

0,815

0,765

0 85

0,8

То же

Опасная

0,838

0,873

Неопасная

Квершлаг Р 1 пикет 24 пикет 25

0,935 и °

0,967

0,9

То же!

Неопасная (a

То же

0,932

Конвейерный штрек лавы

9 21-бис, Конвейерный штрек лавы

111 3l пикет !6 0,921 пикет 18 0,881 пикет 21 0,901 пикет 10 0,948 пикет 18 0,854 пикет 21 0,949 пикет 39 0,988 пикет 40 0,924 пикет 45. 0,873 пикет 46 0,812 пикет 50 0,861

0,885

0,819

0,914

0,953

0,889

0,838

0,777

0,828

0,82

12

Продолжение табл. 2

834354

0,95

0,915 пикет 30

0,898 0,863

Квершлаг Ф 2 пикет I пикет 2 пикет 3

0,875

0,91

0,922 0,887

0,911 0,876

Квершлаг В 3 пикет 1

0,933 0,898

То же пикет 1 пикет 2 пикет 2

То же

«tr«

0t904 Оэ869

0,882 0,847

Опасная

С,884 0,849

0,889 0,845

Неопасная средняя часть

0 ° 914

0,848 нижняя часть

0,949

0,883

Опасная

0,868 0,833

Неопасная пикет 3

То же пикет 5

0,856

0,891

0,992 0,957

0,885 0,85 пикет 6

Опасная

Людской ходок, верх-

J няя часть

Вентиляционный штрек

Подэтажный штрек N - 2

Подэтажный штрек М 2

Подэтажный штрек Р 4

Во всех приведенных случаях удароопасность определяют правильно, что подтверждалось при последующей отработке участка и текущем прогнозе удароопасности другими методами.

На определение степени водонасыщения на всех приведенных участках затрачено около 360 ч, тогда как при известном способе необходимо было бы затратить 5000-8900 ч.

Без учета статистического поправочного коэффициента во многих случаях удароопасность определена непра14

Продолжение табл. 2

Неопасная Неопасная вильно. Это наглядно видно из табляцы, Поэтому при известном способе допущены ошибки за счет неполного насыщения мелких и замкнутых пор.

Для осуществления предлагаемого способа требуются общеизвестные технические средства, имеющиеся в химлаборатории каждой шахты (сушильный шкаф, аналитические и технические весы, пикнометры).

Использование предлагаемого способа определения степени водонасыщения бурого угля для оценки удароопаснос834354 16 цов угля водой и сокращения затрат времени на производство операций по определению степени водонасыщения образцов угля, определяют начальный вес каждого из отобранных образцов, после чего производят насьпцение образцов водой в течение одного часа, определяют приращение веса образца после насьпцения, а весовую влажность образцов определяют после водонасьпцения, кроме того, на этих же образцах угля производят определение статистического поправочного коэффициента, при этом степень во)$ донасыщения образцов угля вычисляют по формуле

Формула изобретения

Составитель А. Дудченко

Редактор Ю. Середа Техред C.Ìèãóíoâà Корректор Л,Чван

Заказ 4031/58 Тираж 463 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москваь Ж-35 Рабская наб.ь д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгордд, ул. Проектная, 4 ти участков пласта обеспечивает по сравнению с существующими снижение затрат времени на определение степени водонасыщения в 14-25 раз повышение оперативности получения информации об удароопасности участков, что позволяет повысить безопасность работы иа удароопасных плас тах.

По данным опытнопромышпенной проверки полный цикл работы по определению степени водонасыщения продолжается 5 ч, ; .е. через такой интервал уже можно получить информацию об удароопасности участка. При известном способе необходимо было бы затратить 3-6 сут при этом в ряде случаев могли быть допущены ошибки в оценке удароопасности за счет неполного насыщения угля.

Способ определения степени водо- 2$ насыщения образцов угля для использования ее при оценке удароопасности участков буроугольных пластов, включающий отбор проб угля с участков пласта, насьнцение их водой в тече- ЗО ние определенного времени, взвешивание образцов угля, определение весовой влажности образцов и определение веса образцов после насыщения их водой, отличающийся тем, что с целью повышения точности и оперативности получения информации о степени водонасыщения угля путем учета полного насыщения образгде Q — вес извлеченного из массива образца, г;

0 - вес образца угля после на-.

"2 сыщения, г;

Ы вЂ” весовая влажность образца после насьпцения, %; а — статистический поправочный коэффициент.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

11,443175, кл. E 21 С 39/00, 1973.

2. Ломтадзе Ь.Д. Методы лабораторных исследований физико-химических свойств горных пород, Л., "Недра", 1972, с. 102 118, 143-144 (прототип),