Способ определения метаноемкости природных углей Советский патент 1990 года по МПК G01N1/00 

Изобретение относится к горной промьшшенностй и может быть использовано для определения сорбционной метаноемкости углей при прогнозах газоносности угольных пластов, расчетов ожидаемого газовыделения в горные выработки шахт и оценки запасов метана в угольных месторождениях.

Цель изобретения - повышение точности определения сорбции при сохранении природной влажности углей, снижение затрат времени, упрощение пр В- цесса за счет сокращения числа технологических операций.

Способ осуществляют следующим об- разом.

Пробу измельченного угля, отобранную в шахтной выработке со свежеобнажённой поверхности забоя, загружают в сорбционную ампулу как можно плотнее. навеску угля (С) определяют взвешива- нйам ампулы до и после наполнения углем- После помещения ампулы внутри сорбционной установки ее вакуумируют удаления атмосферного воздуха, попавшего при отборе пробы угля, за- замеряют гелием объем свободного г ространства ампулы V фиксируют количество введенного в ампулу с углем к:етана V, при этом оно остается пос4оянным на протяжении всего экспери- ieHTa. Снятие изотермы десорбции осу- ествляют в замкнутой, герметичной стеме сорбционной установки путем йьшуска отдельных порций газа и сни- Ьения давления до установления сорб- bioHHoro равновесия. К сорбционной Емпуле подключают калиброванные емкоЬти большего или меньшего объема в Ьависимости от величины давления Р. (МПа) соответствующей исследуемому Ьштервалу глубины залегания угольного пласта. -В ходе эксперимента внутри ус тановки поддерживают постоянную тем пературу Т. (К) с помощью тепловен- тиляторов и контактных термометров с точностью до 0,1. Эта температура соответствует температуре угольного массива на исследуемой глубине.

Расчет метаноемкости а (см /г) при давлении, соответствующем глубине залегания угольного пласта, осуществляют по формуле

Vceа

где V.- количество метана, введенно

. го в ампулу с углем, см ; V - объем свободного пространст-

CRЪ

Ва ампулы, см ; р - атмосферное давление (0,1 МПа); л - сжимаемость метана при Т(К)

и Р,. соответствующих темпе- ратуре и давлению угольного пласта (справочные дайные); С - масса угля в еорбционной ампуле, г.

Результаты определения сорбционной метаноемкости, полученные на одних и тех же глубинах по предлагаемому и известному -способам, представлены в таблице.

Анализ представленных данных еви детельствует о том, что предварительное удаление атмосферного воздуха, замер гелием свободного пространства сорбционной ампулы, фиксация количГе- ства введенного метана и определение изотермы десорбции в замкнутой сие- теме путем подключения к сорбционной ампуле калиброванных емкостей различного объема дают возможность исключить технологические операции по выпуску порций газа в атмосферу и по длительному нагреву угольной пробы, что позволяет сохранить природную влажность исследуемых, углей, повысит на 12-39% точность определения метаноемкости углей и в два раза снизить затраты времени.

Формул

и

3 о б р е т е н и я

5

0

дз

JQ

Способ определения метаноемкости природньпс углей для прогноза газоносности угольных пластов на глубоких горизонтах шахт-, включающий введение метана в сорбционную ампулу с.пробой угля, насыщение угля метаном до давления, соответствующего давлению мак-.. симального залегания пласта, снятие изотермы десорбции путем выпуска отдельных, порций газа и снижения давления до установления сорбционного равновесия, расчет величины метаноемкости, о т ли чающийся тем, что., с целью повьшения точности определения при сохранении природной влажности углей, снижения затрат времени и .упрощения способа за счет сокращения числа технологических операций, перед введением метана в сорбционную ампулу осуществляют вакуумирование пробы угля, далее замеряют гелием свободное пространство aмпyлJЬl, определяют количество введенного метана, а снятие изотермы десорбции осуществляют путем выпуска отдельных порций газа в замкнутой системе в подключенные к сорбционной ампуле калиброванные емкости с различными объемами в. зависимости от давления, соответствующего глубине залегания угольного пласта, при этом расчет метаноемкости осуществляют по формуле

де

V.

5 1587008

-метаноемкость угля , при давлении, Р, МПа, соответствующем глубине залегания угольного пласта;

-количество метана, введенного в ампулу с углем, см ;

V - объем свободного пространЧв

сТВа ампулы, см ;

р - атмосферное давление, V 0,1 МПа; С - масса угля в сорбционной

ампуле, г;

с|( - сжимаемость метана при температуре t. К, и давлении Р, соответствующих температуре и давлению угольного плас та.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для определения метаноемкости углей, при прогнозах газоносности угольных пластов, расчетов ожидаемого газовыделения в горные выработки и для оценки запасов метана в угольных месторождениях. Цель изобретения заключается в повышении точности определения метаноемкости при сохранении природной влажности углей, снижении затрат времени, упрощение процесса. Способ осуществляют сорбционным методом. Перед введением метана в сорбционную ампулу с углем осуществляют вакуумирование угольной пробы, замер гелием свободного пространства и фиксацию количества введенного метана. Снятие изотермы десорбции проводят путем выпуска порций метана и снижении давления до установления сорбционного равновесия. Процесс ведут в замкнутой, герметичной системе путем подключения калиброванных емкостей различного объема в зависимости от величины давления соответствующей исследуемому интервалу глубины залегания угольного пласта. Расчет металлоемкости угля A (см 3/г) при давлении P, МПа, соответствующем глубине залегания угольного пласта осуществляют по формуле A=V в-V св .P/ΑP 1/C см 3/г, где V в - количество метана, введенного в ампулу с углем, см 3, V св - объем свободного пространства ампулы, см 3, P 1 - атмосферное давление (0,1 МПа), C - масса угля в ампуле, г

α - сжимаемость метана при Т (К) и P 1 соответствующих температуре и давлению угольного пласта. 1 табл.

4 078 0,78 5.30 4.98(-6.03) 6.47(+22,08) 9.23 8.65(-6.2В) Ю 0.78

, ,;„ ,,.8, 7.23(-7..2, Э.,2(.27.02) ,3.3. .2.е7(-3.02, ,3.2.(.U.39 П.7. ,в..2(-..30, ,9.8..2.0О

аГз8 iV24.