Способ прогноза самовозгорания ископаемых углей Советский патент 1984 года по МПК E21F5/00 

1 Изобретение относится к горному делу, преимуществетгно к разработке угольных месторояцтений, и может быт использовано при прогнозе явления са мовозгорания в угольных пластах. Известны способы прогноза самово горания в угольньгх пластах, основанные на установлении восстановлен ности углей, склонных к самовозгора нию, и вьшислении количества парамагнитных центров, концентрация которых у углей, склонных к самовозго ранию, имеет повышенное значение Однако данные способы длительны и трудоемки. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ оце ки склонности углей к самовозгоранию, заключающийся в измерении константы скорости сорб1щи кислорода углем, температуры и определении температурного коэффициента скорости сорбции кислорода углем, по величине которого судят о склонности угля к самовозгоранию 2J . Указанный способ является мало достоверным, длительным и трудоемким. Используемый в известном способе коэффициент скорости сорбции кислорода углем (Е.) мало достоверен вследствие того, что ошибочно приня та прямолинейная зависимость скорос ти сорбции кислорода от температуры, в то время как она описывается От уравнением Арениуса . в связи с чем даже для одной марки угля величина Е будет различна в ра ных интервалах температур. Исследования должны проводиться с определенной фракцией угля, так как скорость сорбции зависит от удельной поверхности. Выход угля определенно фракции составляет 29-30% от массы исходной пробы, поэтому требуемый объем угля возрастает в S-i раза по сравнению с использ-уемым при непосредственном определении коэффициента Е. На коэффициент Е большое влияние оказывают зольность углей, минеральный состав золы, влажность, пористость, трещиноватость. Цель изобретения - повьпиение надежности и достоверности прогноза самовозгорания углей различньтх маро путем изучения их надмолекулярной организаи ии. 262 Поставленная цель достигается тем, что согласно способу прогноза самовозгорания ископаемых углей производят съемку малоуглевых дифрактограмм углей, по дифраки;ионным максимумам определяют тип .надмолекулярной организации и ее продольные размеры и вычисляют показатель самовозгорания -углей по зависимости c|, -o6 + pL,,,,(1) -показатель самовозгорания;об,р,Ь -коэффициенты, зави-; сящие от типа над-молекулярной организации, Я - нм V , (i) - Н.М , продольные размеры элементов надмолекулярной организации, причем угли, для которых значения а составляют 0,09(. 0,11, относят к опасным по самовозгоранию, угли, для которых значения о составляют 0,05 6 Q ,« 0,09 относят к малоопасным по самовозгоранию, а угли, для которых значения О 0,05, к неопасным по самовозгоранию , В предлагаемом способе осуществляется одна операция - съемка дифрактограмм методом малоугловой рентгеновской дифракции и по параметрам надмолекулярной организации углей с высокой точностью прогнозргруется явление самовозгорания, что выгодно отличает его от известного. На чертеже показан график, по- строенный на основе экспериментальных данных, зависимости самовозгорания f 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 L,| и поперечный L. размеры. Продольные размеры L II подставляют в формулу (1). Путем математической обработки экспериментальных данных для углей низкой и средней степени метаморфизма получены следующие значения коэффициентов: об , -0,108,- р 0,04199, Jf 0,002586, С0 0,ООООА839. В соответствии с этим показатель самовоз горания для углей низкой и-средней степени метаморфизма определяется выражением

q -0,108 + 0,04199 L,,+

+ 0,002586 L, + 0,00004839LI,.

Из представхюнного экспериментального графика видно, что при значениях q от 0,09 до 0,11 угольныепласты опасны по самовозгоранию, при значениях 0 от 0)05 до 0,09 мало опасны по самовозгоранию, а при значениях (Т, 0,05 склонность углей к самовозгоранию минимальна.

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

Приме р. Из штуфа угля вьшиливаются 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 гониометра малоуглового дифрактометра типа АМУР-1. При этом применяется рентгеновская трубка БСВ-11 с медным антикатодом и дпиной волны А 0,154 нм. Монохроматор - плоский кристалл германия. Детектор излучения - сцинтилляционньш счетчик с кристаллом Nal ФЭУ-85. Напряжение аноде рентгеновской трубки 35 кВ, ток 21 мА. Высота приемной щели 28 мм, ширина 0,001745 рад. Диапазон снятия-малоугловых дифрактограмм Q 10 - 3°.

По дифракционным максимумам на малоугловой дифрактограммепо формуле Брегга

-Л1

I25inQ,

где П - порядок отражения;

Д - длина волны рентгеновского излучения (СиК . 0,154 нм),

и - 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,

Использование предлагаемого способа прогноза самовозгорания ископаемых углей на основе изучения их надмолекулярной организации обеспечивает по сравнению с известными способами быстроту и высокую точност определения параметров элементов надмолекулярной организации углей и возможность применения его на стадии геологоразведочных работ вследствие малого объема отбираемых углей (например, керн).

Й

-Id

-SN

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

о У5

CD