Способ определения показателя структуры порового пространства угля

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву—

Р М К з

G 01 N 15/08 (22) Заявлено 240881 (21) 3329121/18-25 с присоединением заявки Нов

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— ($3) УДИ 539. 217. . 1 (088. 8) Опубликовано 1502.83. Бюллетень Ио б

Дата опубликования описаиия150283

Б.Т. Акиньшин, И,М. Петухов, A.Н. Шабаров и Х, Х. Хакимов (72) Авторы изобретения

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знаментвц у4йб+ исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (71) Заявитель. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИ Я ПОКАЗАТЕЛЯ СТРУКТУРЫ

ПОРОВОГО ПРОСТРАНСТВА УГЛЯ

1

=0,25+ (- — 1 иг . д@2

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть применено в горной промышленности при прогнозах и борьбе с горными ударами и внезапнымн выбросами угля и газа.

Известен способ определения -показателя структуры порового пространства, заключающийся в оценке степени водонасыщения угля максимальной гигроскопической влагой. Для этого определяют объемную массу образцов угля гидростатическим взвешиванием с парафинированием, плотность - пикнометрическим методом и максимальную гигроскопическую влажность угля (1 j.

Недостатком этого способа является его большая трудоемкость, малая оперативность и длительность срока.по.лучения необходимой информации. При этом для определения объемной массы угля требуется специальное оборудова» ние, методика определения плотности трудоемка,.а для получения значений максимальной гигроскопической влажности требуется около 2-4 дней, Наиболее близким.по технической сущности к предлагаемому является способ определения сорбционного порового объема -. в общей пористости об- . разца, заключающийся в том, что навески угля с крупностью зерна 2-3 мм и менее 0,2-.0,25 мм после высушивания увлажняют и измеряют приращение массы проб, по которым рассчнтывают показатель структуры порового пространства. Кроме того, образец увлажняют, помещая его во влажную среду (95-98%), и пробу выдерживают во влажной среде 5-6 ч. Показатель структуры порового пространства— сорбционный поровый объем в общей пористости образца угля определяют по зависимости где hW1 - приращение влажности проб угля с крупностью зерна

2-3 мм, эа промежуток времени t, определяемое как отношение массы пробы к .массе полностью сухого

25 угля 1

DN2 — то же, для пробы угля с крупностью зерна менее

Ов2-От25 мм.

: Недостатком известного способа определения величины Сы является

996918

4nl 4 4m

2 3 и к +

46l

3

5 где а Й,4Й2 — приращения влажности проб угля соответственно с крупностью

2-3 мм и менее 0,25 мм;

4mÄi4m2,4m> — приращения массы навесками с крупностью зерна 2-3 мм;

4m„,4т ",4m — то же, с крупностью зерна менее 0,25 мм;

1,4 m2 m 5 массы нав есок угля с крупностью зерна 2-3 мм после высушивания; я II lf

m „, m, ю. — то же, с крупностью зерна менее 0,25 мм после высушивания.

Показатель структуры порового пространства (См„) угля определяют по зависимости

4%1

=1,25- = мг @

+ <

lT1 .!

Дщ ДФ

+ — 2

4N/„=

65 длительность времени определения (5-6 ч), необходимость создания относительной влажности воздуха 9598%, для чего требуется подготовка

10%-ного раствора серной кислоты и систематический контроль его плотности с помощью ареометра, а также существенное искажение (уменьшение) измеренных значений G l-äãÿ угольных пластов.с большой пористостью и максимальной гигроскопической влажчостью W q >i 4%.

Цель изобретения — упрощение определения, сокращение его времени и повышение достоверности оценки показателя структуры порового пространства.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения показателя структуры порового пространства угля, заключающемуся в .том, что навески угля с крупностью зерна

2-3 мм и менее 0,2-0,25 мм после высушивания увлажняют и измеряют приращение массы проб, по которым рассчитывают показатель структуры порового пространства, увлажнение.угля 25 осуществляют 10-15 мин, причем размещают их в герметичной емкости над поверхностью воды и ocуществляют перемешивание влажной воздушной среды, при этом образцы гигроскопической30 влажности 4% и более размещают слоем

2-3 мм, а меньшей влажности — слоем

3-8 мм, Сущность способа заключается в следующем. 35

Отобранные с интересующего участка пласта пробы угля, набираемые, например, в горных выработках с обнажения пласта или через геологоразведочные скважины, дробят с выделением двух классов крупности 2-3 мм и менее 0,2-0,25 мм. Для каждой пробы набирают по 3 навески угля с разной крупностью. Набор навесок угля наиболее целесообразно осуществлять в бюксы шириной около 50-60 мм, Навески45 угля полностью высушивают при 140150 С. После этого их помещают в закрытые объемы или эксикаторы, на дно которых наливают воду, создают циркуляцию воздуха и выдерживают

10-15 мин. Далее выключают циркуляцию воздуха, навески угля вынимают, закрывают крышками бюксы и взвешивают. По приращению массы определяют приращение влажности отдельно навес- 55 ками с. крупным и мелким размельчением.

Считают средневзвешенные значения приращений влажности по трем навескам 60

Как показывают проведенные иссле— дования, имеет место зависимость значений показателя G м or толщины слоя, Зависимость эта усиливается с увеличением величины максимальной гигроскопической влажности War.

Для углей с высокой максимальной гигроскопической влажностью (при

W« 4%) при определении показателя

G по навескам с толщиной слоя 23 мм (в один слой при крупности зерна 2-3 мм) получаем наиболее представительные результаты с минимальными погрешностями. Время выдерживания 10-15 мин во влажной воздушной среде навесок угля является оптимальным; при его увеличении или уменьшении получаем уменьшение соответственно или увеличение показаний мг

При малых значениях Хмг < 1,5- 2% величина приращений массы (влажности) испытываемых навесок угля небольшая. Установлено, что для углей, имеющих W „i< 4%, оптимальной массой навесок является масса, обеспечивающая толщину слоя 3-8 мм, Пример. При реализации предложенногo способа работы проводят в химлабораториях на шахтах различных месторождений страны. Для создания циркуляции воздуха во влажной воздушной среде используют вентилятор с электродвигателем на напряжение 4,5-5 В и выпрямитель — трансформатор, Вентилятор помещают внутри эксикатора с направлением воздушной струи на стенку эксикатора.

В таблице приведены результаты, полученные при реализации предложенного способа, Они сопоставлены с

9969-1 8 данными, полученными при использова..нии s качестве эталонного спосо.ба (1 2 и способа-прототипа (23. Как видно из таблицы, для пористых углей с большой величиной W имеет место существенная зависимость фиксируемых значений G от толщины слоя и циркуляции воздуха, Значения

С „, полученные по способу-прототи, пу, получаются сильно заниженными по сравнению со способом (1 ). Поэтому относительные погрешности по от-ношению к способу-прототипу, прлученные при определении показателя

С предлагаемыми способом, значительны и достигают 42-67%. По отношению к аналогу (1 j они снижаются до 18-26% при толщине слоя около

8 мм (масса навески 10 г), а при толщине слоя 2-3 мм не превышают 2,68,8%. .Использование предлагаемого способа позволяет существенно ускорить (в десятки раз), повысить надежность (и точность определения значений показателя структуры порогового пространства угля с высокой пористостью и максимальной гигроскопической О влажностью. Данный показатель является представительной физической характеристикой угольных пластов, он используется в исследовательской и производственной горной практике

)5 при прогнозе и борьбе с горными ударами и внезапными выбросами угля и газа.

996918

3А сУ СЪ с с с

СЧ СЧ 3

1 1 +

C3l О. с с ф ф

+ + сЭ с

СЧ

i л с

° «3

1,л ю с с

ОЪ СЧ СЧ

+++ сЧ с ъ л

ct С"Ъ СЧ

+++

33Ъ |3l о

СЧCV Л

I ++

С Ъ С Ъ с с Ф л lA

1++

° 4 с л 33Ъ

+ +

СЪ 1О

CO с с н л СЧ

CO

Я с

СЧ СО

1 1 Ю фй»

4 30 ф»01

3 1

1 CIUS о3 а

I e A L

Х 3".

1ОФО

СЧ с

С Ъ

1 (1 Н3 сФ с ) Ф с3 с с с ооо

НСЪ

Ю \О .с с оо

Ю О

Ю сФ 3" Ч)

\ОЛСс с с о о о

С Ъ Г »

3 3 CO

° с с ооо

Ch СЪ

3A W с. с оо

СО с. ь

\ — = —, 1

I 33Ъ с

1 3СЪ СЧ

Ю,+ +

1 I 1

1 33 Я

1 4 е

Ф а с333

I Н 4

i xo04

1 О Н ! XISV

1НфО охх сф с с

Ю С )

I I

С Ъ 3О

Сс3 с с н н сч

I 1 +

СЧ 1О Ctt

3 СЧ Л

I 1

C3l сФ 3 Ф

1 1

Ю

1 I

1ОО

i v н

i41OO

1 X I 4

iV4»

1 О 1 ! 0»х

I Э 1 I

1Н1 I

i ф1O

iССiV

i ф10» !

Х I Ил

io!.v

I И I

10»

I ДЗО 1

\О СО

33Ъ 33Ъ с с оо 33Ъ ф

ЮЛ3 с с с ооо

СЧ 3 3 Ф 3 с с с ооо

Ill CO W

M ССЪ Ю с с ооо

Ю с

433Ъ ф с3 3 с3

L ооо

CO л с

С3

-3 3 3 с с оо

1О л с о

CO с о

1

1

1

1

Ф и и

Е х а

Ю л Ul w о л 33Ъ с ъ о л cl Ръ

3 о

4 х х и

Э ф

1 х х

Э х о

L(о

Ц и с с

Ф х х хЦ

ОО

30 4 о» х х у

1 х ф. сх

1 Х Д мнх

1 1 Ф

1йЭй

i ohio

1 Х 4

i ноо !

Охи х х и

1 Э

1 333

1 ф!

1 Ж44

t ф и к

И 1-.

I ф 4

g»

I 3s

4

1»

I Ю о

i а

1 1»

1 Х

1 Х н

1 Х

I 333

1 133

1 О

1 Н

I И

I Ф

1 Я

1

i! 1

I

1

С 3

1 СЧ

1 б

1

1\

Г-1 л

1

I 1

1 1

1 Э»

М,Ол Q

СЧ ° О ф 4 !

1 х» zan p3

Зон э а 33Х ф

Я н и ихэ

Ю с

Ю

3 33Ъ с

СЧ с

РЪ

О!

311

СЧ Х и

1-- О н,. и ф

3 ф м н х

3 с ( о

Ю

Н с с ф 1 О 333 Ф ох с

В фмд, е

6 х

° х н Й Ф

vox

ЙфФ

Х О

g 30 ф сс. О о -

° -1. СЧ

1 С)

II 33

-3 е а хr

З О -он

Ave

330 Х

Х! х и- э х

6 ф

СЧ Э с 333

ЧР Ц н

Н

3 Х

gg 8 н

3 Ф

ын

996918

Формула изобретения

Составитель О. Алексеева

Редактор К, Волощук Техред О. Неце Корректор В. Бутяга

Заказ 923/61 Тираж 871 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

Способ определения показателя структуры порового пространства угля, заключающийся в том, что навески угля с крупностью зерна 2-3 мм и менее 0,2-0,25 мм после высушивания увлажняют и измеряют приращение массы проб, .по которым рассчитывают показатель структуры порового пространства, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности, снижения времени и упрощения определения, увлажнение угля . осуществляют 10-15 мин, при этом пробы размещают в герметичной емкости над поверхностью воды, перемешивают влажную воздушную среду и располагают образцы гигроскопической

5 влажности 4% и более слоем 2-3 мм, а меньшей влажности - слоем 3-8 мм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. АВторское свидетельство СССР !

О 9 609914, кл. E 21 F 5/00, 1976 .

2. Авторское свидетельство СССР .Р 626397, кл. G 01 М 15/08, 1977 (прототип) .