Способ определения выбросоопасности углей Советский патент 1984 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промьштенности и может быть использовано при прогнозе выбросоопасности углей.

Известен способ определения выбросоопасности угольных пластов, включаюпщй отбор проб, определении в углях процентного содержания адсорбированной воды и метана методом протонного магнитного резонанса СП.

Недостатками способа являются сложность его осуществления на этапах пробоотбора углей, получения экспериментальных данных и их обработки, многооперационность подготовительных работ: герметизация пробы угля, высушивание, взвешивание на

аналитических весах до насьпцения метаном и водой и повторное взвешивание, на которые затрачивается до месяца времени при обработке одной пробы угля. Кроме того, многоопера- ционность является дополнительным источником погрешностей конечного результата определений.

Наиболее близким по технической сущности и получаемому результату к предлагаемому является способ прогнозирования потенциальной выбросоопасности угольньк пластов, включающий отбор из -угольного плдст проб угля, приготовление из них порошкообразных образцов, регистрацию и определение до и после дис.пергирования образцов интенсивности сигналов электронного парамагнитного резонанса и отношения интенсивности сигнала после диспергирования к интенсивности сигнала до диспергирования, определение выбросоопасности углей 2 .

Недостаток способа заключается в том, что коли ественный показатель степени выбросоопасности углей .отражает структурные особенности дефектной структуры одного уровня организации угольного вещества (молекулярного) и не отражает особенностей организации угля на атомном уровне,(нарушенность углей на атомном уровне является характеристикой способности углей сорбировать и десорбировать газ, совершающий в процессе выброса работу по перемещению угля), что снижает надежность способа.

Цель изобретения - повьшение

надежности определения выбросоопасности углей путем учета их строения на атомно-молекулярном уровне.

Поста-вленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему отбор из угольного пласта проб угля, приготовление из них порошкообразных образцов, диспергирование образцов, регистрацию и определение до и после диспергирования образцов интенсивности сигналов электронного парамагнитного резонанса и отношения интенсивности сигнала после диспергирования к интенсивности сигнала до диспергирования, определение выбросоопасности углей, одновременно с регистрацией интенсивности сигналов электронного парамагнитного резонанса до и после, диспергирования производят регистрацию интенсивности сигналов протонного магнитного резонанса, при этом показатель выбрососпасностч углей опредеяют по формуле

Ш

пмр

где К.,У,Р - величина отношения интенсивности сигнала

электронного парамагнитного резонанса,зарегистрированного, после диспергирования, к интенсивности сигнала, зарегистрированного до начала диспергирования образца,

К величина отношения инТ1Мртенсивности сигнала протонного магнитного резонанса, зарегистрированного после диспергирования, к интенсивности сигнала, зарегистрированного до начала диспергирования образца, и при Вд,3 угли относят к выбросоопасным, а при - к невыбрсоопасным.

Способ осуществляется следующим образом.

Подготовка образцов угля для регистрации относительного изменения интенсивности сигналов ЭПР и ПНР п диспергировании едина. Отобранные пробы угля из угольного пласта дробят на установке ударного действия j высушивают и рассеивают. 3 Из тщательно перемешанной массы угл класса крупности 0,100-0,160 мм отбирают образцы массой ос 2 г для ре гистрации сигнала ПМР и образцы мас сой -и 20 мг для регистрации сигнала ЭПР. Образцы угля для регистрации сигнала ПМР помещают в стеклянную пробирку диаметром 16 мм и длиной 700 мм. С целью снижения взаимо действия диспергируемого угля с молекулярным кислородом воздуха пробирка имеет герметичное соединение с крьшкой, имеющей отвод, к которому посредством пшифа подсоединяется штуцер с надетой на него вакуумной трубкой для подсоединения к вакуумной системе. Такая пробирка позволяет вакууми ровать образец угля, обеспечивает перенос вакуумированного образца для регистрации сигнала ПМР на ради спектрометре типа РЯ-2301, дисперги рование угля и повторную регистраци сигнала ПМР от диспергированного образца. Установка, в которой осуще ствляют регистрацию сигнала ПМР образца угля и его диспергирование, состоит из пробирки, крьшки с отводом для подсоединения устройства с помощьюштуцера к вакуумной системе. В пришлифованной зоне пробирки имеется отверстие, устанавливающееся при повороте пробирки вокруг своей оси соосно с отводом, что позволяет вакузгмировать образец угля, а после вакуумирования отсекать вакуумную систему от пробирки. В припшифованюй зоне отвода имеется отверстие, которое может быть совмещено с отверстием в припшифованной зоне штуцера при его повороте вокруг своей оси. Последнее сделано для облегчения отсоединения устройства от вакуумной системы и перемещения его в установку для регистрации сигнала ПМР от образца угля. В качестве элементов измельчения угля исследуются остеклованные цилиндрики., нарезанные из металлической проволоки, (магнитомягкий сплав) диаметром 1 мм и длиной 5-8 мм. Измерения проводят в следующем порядке. Образец угля крупности 0,1-0,16 с элементами измельчения (на 2 г . угля 10 остеклованных цилиндриков) 4 помещают в описанное вьше устройство, с помощью вакуумной установки ВУП-1 в пробирке создается разрежение порядка ( мм рт.ст., после чего устройство с углем помещают в измерительную ячейку радиоспектрометра типа РЯ2301. Предварительно злементы измельчения с помощью тороидального постоянного магнита поднимают в верхнюю часть пробирки. После регистрации сигнала ПМР от образца угля устройство извлекают из измерительной ячейки спектрометра и помещают в катушку, через которую с помощью простого генератора импульсов тока (на одном ти- . ристоре) пропускают ток. Частота импульсов тока регулируется в пределах lOOjS Гц, время диспергирования 30 мин. Затем элементы измельчения с помощью тороидального магнита поднимают в верхнее положение, устройство помещают в измерительную ячейку прибора и снова регистрируют сигнал ПМР. Для исключения ошибок, связанных нестабильностью режимов работы радиоспектрометра, параллельно сигналу ПМР до и после диспергирования угля регистрируется сигнал контрольного образца (безводньй порошок химически чистого гидрок- . сида кальция). Величина отношения интенсивности сигнала ПМР от образца угля после диспергирования к интенсивности сигнала до начала диспергирования определяется из выражения -J ПМр -J ко t о j ПМр -J ко fliMp где Г. интенсивность сигнала ПМР,зарегистрированного до и после диспергирования образца угля соответственно, усл.ед., , ко -КО - интенсивность сигнала ПМР, зарегистрированнего от контрольного образца после записи сигнала ПМР от образца угля до начала и ; после диспергирования соответственно, усл. ед.

Регистрация сигнала ЭПР осуществляется в аналогичном устройстве, выполненном из кварцевого стекла в другом масштабе, за исключением элемента разрушения, в качестве которо используется кварцевый стержень с зточенным в виде тупой трехгранной призмы рабочимКОНЦОМ, а на верхний конец жестко посажена металлическая трубка из магнитомягкого материала.

При диспергировании образца угля устройство устанавливают таким образом, чтобы металлическая трубка, укрепленная на верхнем конце кварцевого стержня, располагалась в центре катушки, подключенной к генератору импульсов тока. Вертикальные перемещения стержня в пробирке при пропускании через катушку импульсов тока используются для диспергирования образца угля массой 20 мг. Время диспергирования угля 2 мин, так как диспергирование в этом случае идет интенсивней.. По зарегистрированным сигналам ЭПР от образца угля той же исходной

пробы, что и в случае регистрации сигналов ПНР, определяют величину

т ЭПР

ХЭПР - ТТпр

0

эпр

|ЭПР

где J J, , интенсивности

сигнала ЭПР от оразцов угля до и после диспергирования, усл.ед. По определенньм величинам К р

К вычиЬляется показатель выбросоопасности в

К.„

- -1

к

пмр

Преимущество способа заключается в том, что оценка выбросоопасности производится по комплексному показателю, который отражает и учитывает структурные особенности углей на атомно-молекулярном уровне и позволяет одновременно оценить нарушенность макром и тонкопористой структуры углей, что, в свою очередь, повьппает надежность определения выбросоопасности углей.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСООПАСНОСТИ УГЛЕЙ, включающий отбор из угольного пласта проб угля, приготовление из них порошковых образцов, диспергирование образцов, регистрацию и определение до и после диспергирования образцов интенсивности сигналов электронного па1 амагнитного резонанса и отношения интенсивности сигнала после диспергирования к интенсивности сигнала до диспергирования , определение выбросоопасйости углей, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности определения выбросоопасности углей путем учета их строения на атомно-молекулярном уровне, одновременно с регистрацией интенсивности сигналов электронного парамагнитного резонанса до и после диспергирования производят регистрацию интенсивности сигналов протонного магнитного резонанса, при этом показатель выбросоопасности углей определяют по 1 формуле Ам К. .- -( пмр где К величина отношения инэпр тенсивности сигнала электронного парамагнитного резонанса, зарегистрированного после диспергирования, к интенсивности сигнала, зарегистрированного до начала диспергирования образца, К величина отношения инНмр тенсивности сигнала протонного магнитного резонанса, зарегистрированного после диспергироваСО ния, к интенсивности сигнала зарегистрированно го до начала дисперги00 рования образца и при Вд( угли относятся к выброcoonacHfcjM, а при B.mic3 - к невыбросоопасным.