Способ оценки склонности углей к самовозгоранию Советский патент 1980 года по МПК E21F5/00 

(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ СКЛОННОСТИ УГЛЕЙ К САМОВОЗГОРАНИЮ Изобретение относится к угольной промышленности, а именно к обеспечению безопасных условий труда при разработке угольных месторождений и хранении угля, и может быть исполь зовано для оценки склонности углей к самовозгоранию. Известен способ оценки склонности углей к,самовозгоранию, основанный на установлении корреляционной связи между содержанием фюзинита в угле и показателями склонности углей к самовозгоранию 1. Недостаток этого способа заключается в том, что получаемый показател склонности является условным и не может быть использован для прогнозир вания процесса самонагревания и возн кающих при этом температурных,полей Наиболее близким к предлагаемому является способ оценки склонности углей к самовозгоранию, основанный на низкотемпературном окислении угл кислородом воздуха и заключающийся в измерении константы скорости сорбции кислорода углем и температуры, при этом константу скорости сорбиии кислорода углем измеряют при температуре 2. Недостаток данного способа - невысокая точность его оценки для различных ископаемых углей, так как константа скорости сорбции, измеренная при температ фе , вовсе не определяет фактическую склонность угля к самовозгоранию. Различия в склонности к самовозгоранию, например каменных углей, невозможно свести к весьма несущественным различиям у них между значениями константы скорости сорбции. С увеличением глубины разработки заметно учащаются случаи самовозгорания углей, обладающих сравнительно низкими значениями константы скорости сорбции кислорода углем. Цель изобретения - повышение надежности оценки склонности к самовозгоранию для различных ископаемых углей. Это достигается тем, что производят не менее двух раз при различных температурах угля измерение константы скорости сорбции кислорода углем с одновременным измерением температуры, определяют температурый коэффициент скорости сорбции кис юрода углем по формуле , .(7)(и Е-. , а основании которого с/дят о склонюсти угля к самовозгоранию, де Е - температурный коэффициен скорости сорбции кислорода углем, мл/г-ч-град; константа скорости сорбции кислорода углем, соот ветствующая температуре Т,, мл/т-ч; температура угля, соответствующая константе ско рости сорбции кислорода углем U;, , град; константа скорости сорбции кислорода углем, соот ветствующая температуре TO, мл/г.ч; температура угля, соответствукхцая Uo , град. . Причем при значении температурного коэффициента скорости сорбции лорода ухлем менее 0,002 мл/г, ч.гра уголь относят к мало склонным к самовозгоранию; при значениях его в пределах 0,002 - 0,005 мл/г-ч-град к склонным к самовозгоранию; а при значении более 0,005 мл/г ч-град к весьма склонным к самовозгоранию. Сущность способа заключается в .следующем. Не менее двух раз производят при различных температурах угля измерение константы скорости сорбции кислорода углем с одновременным измере нием температуры-. Измеряют TQ, UQ а затем Т и U , после чего определяют температурный коэффициент скорости сорбции кислорода углем по формуле. По значению температурного коэфф циента скорости сорбции судят о скл ности к самовозгоранию. Апробация предложенного метода для углей различных марок, например бурых и бурых метаморфизоранных углей, цозволяет установить, что угол обладающий температурньм коэффициентом Е менее 0,002 мл/г-Чград, является мало склонным к самовозгоранию. Значения температурного коэф фициента Е в пределах 0,002 - 0,005 мл/г-Чград характеризуют уголь как склонньй к самовозгоранию; при значении В более 0,005 мл/г-ч-град уголь Jjотносят к особо склонному к самовозгоранию. В результате исследования кинетики самонагревания применительно к условиям низкотемпературного окисления угля и некоторых других самовозгорающихся материалов устанавливают решающее влияние на харак,тер самонагревания критерия где е - характерный линейный размер, связанный с величиной скопления или с начальным распределением температурного поля, м; С - объемная концентрация кислорода в воздухе, соприкасающемся с углем; тепловой эффект окисления, ккал/м ; С - температурный коэффициент скорости сорбции кислорода углем, м /кг-с-град; О - коэффициент температуропроводности угля, MVc; V удельнаятеплоемкость угля, ккал/кг- град. Значение этого критерия определяет возможность или невозможность развития локальных очагов интенсивного разогрева, затухающий или прогрёс сирующий (переходящий в возгорание) характер самонагревания угольного скопления в целом. Из всех.величин, связанных с природой угля, наиболее сильное влияние на вариации критерияЭб оказывает величина Е температурного коэффициента скорости сорбции, характеризующая быстроту изменения константы скорости сорбции с ростом температуры. Поэтому при одинаковых внешних условиях (параметры, с) значение именно этой величины оказывает практически решающее влияние на характер самонагревания - будет ли оно затухать со временем или, самоускоряясь, приведет к возгоранию. Чем выше температурный коэффициент Ё, тем ниже критическая температура самонагревания, тем при более малой мощности скопления и более низкой концентрации кислорода возможен переход самонагревания в возгорание. Поэтому более высоким значениям температурного коэффициента соответствует большая склонность угля к. самовозгоранию. Так как предлагаемый показатель склонности к самовозгоранию определяет кинетику самонагревания, рассматриваемого как взаимодействце процессов тепловыделения и теплопередачи, что является общим для всех случаев самонагревания, то он может быть использован при оценке склонности к самовозгоранию и других медленно окисляющихся материалов горючих сланцев, колчеданных руд, торфа. Использование температурного коэффициента Е скорости сорбции кислорода углем в качестве показателя склонности угля к самовозгоранию и классификации - на его основании различных шахтопластов позволяет осуществлять прогнозирование эндогенной пожароопасности и своевременно предупреждать эндогенные пожары. Формула изобретения 1. Способ оценки склонности угле к самовозгоранию, основанный на низ котемпературном окислении угля кисло родом воздуха и заключающийся в измерении константы скорости сорбции кислорода углем и температуры, отличающи йс я тем, что, с целью повышения надежности оценки для различных ископаемых углей, производят не менее двух раз при . различных температурах угля измерение константы скорости сорбции кислорода углем с одновременным измерением температуры, определяют тем пературный коэффициент скорости сорб ции кислорода углем по формуле .1на основании которого судят о склонности угля к самовозгоранию, - температурный коэффициент где Е скорости сорбции кислорода углем, мл/ГЧтрад; U/J - константа скорости сорбции кислорода углем, соответст вующая температуре T мл/г Т. - температура угля, соответс вующая константе.скорости сорбции кислорода углем 1) град; Jo - константа скорости сорбции кислорода углем, соответствующая температуре Т , мл/ г-ч; TO - температура угля, соответст, . вующая Uo град. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что при значении температурного коэффициента скорости сорбции кислорода углем менее 0,002 мл/г-ч«град уголь относят к мало склонным к самовозгоранию. 3.Способ по п. 1, отлича ющ и и с я тем, что при значениях температурного коэффициента скорости сорбции кислорода углем в пределах; 0,002-0,005 мл/г«чтрад уголь относят к склонным к самовозгоранию. 4.Способ по п. 1, отличающийся тем, что при значении температурного коэффициента скорости сорбции кислорода углем более 0,005 мл/г ч«град уголь относят к весьма склонным к самовозгоранию. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №173020, кл. б 01 W. 21/60, 1964. 2.Веселовский B.C. и др. Физические основы самовозгорания угля и руд. М., Наука, 1972, с. 50-57 (прототип) .