Способ определения степени водонасы-щЕНия ОбРАзцОВ угля для иСпОльзОВАНияЕЕ пРи ОцЕНКЕ удАРООпАСНОСТи учАСТКОВбуРОугОльНыХ плАСТОВ Советский патент 1981 года по МПК E21F5/00 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ВОДОНАСЩЕНИЯ ОБРАЗЦОВ УГЛЯ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЕЕ ПРИ ОЦЕНКЕ УДАРООПАСНОСТИ УЧАСТКОВ БУРОУГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

степень водонасыщения образцов угля вычисляют по формуле

,а.а.

o,

G,

.-а

а.,

|ГДв

вес извлеченного из массива образца, г;

вес образца угля после насыщения, г; W весовая влажность образца после насыщения, %; статический поправочный

а коэффициент.

Способ осуществляют следующим образом.

Из свежеобнаженного забоя отбирают 6-8 образцов однородного угля без включений породных прослоек весо по 100-150 г и помещают их в полизткленовый мешок. Затем в химпаборатории определяют вес каждого образца помещают их в сосуд с водой и насыщают в течение 1 ч. После этого образцы вынимают из воды, удаляют с их поверхности свободную воду и определяют вес образцов после насыщения и весовую влажность насыщенных образцов (гост 1101470). Степень водонасьщения каждого образца определяют с использованием зависимости

а,0,0-1 U

-а (1)

а.

где Q. - вес

образца угля до насыщения , г;

авес образца угля после насыщения , г; W -

весовая влажность образца угля после насьш;ения, %; статистический поправочный

а коэффициент.

Статистический-поправочный коэффициент а определяют предварительно на одних и тех же образцах по нескольким представительным участкам шахтопласта по разности значений степени водонасыщения, установленных при свободном насьпцении и по значениям плотности, объемной плотности и весовой влажности.

Зависимость (1) установлена следующим образом.

Степень водонасьщения образца по своему физическому смыслу может

определена как отношение

«л-йск

(2-)

0,00,

Q

вес скелета угля, г; вес воды в образце до

. насыщения (что соответствует объему пор, заполненных водой,) г;

Ч ск вес воды в образце после насыщения (что соответствует общему объему пор) , г.

Вес

скелета угля может быть выажен,

как

Ла

()

С.

+ 0,0-1 W

где W - весовая влажность образца

после насыщения, %. Подставляя значения О в (2), после преобразований получим зависимость

(1). .

Статистический поправочный коэффициент аучитывает погрешности получаемые при определении степени водо:насыщения путем свободного насыщения по сравнению с более точным методом, объемной плотности и весовой влаж- . ности.

Значение коэффициента а получают экспериментально следующим образом.

Для образцов, отобранных с представительных участков пласта, определяют среднее значение степени водонасыщения путем свободного насыщения. При этом ;у1я каждого образца определяют коэффициент прибыли веса К, равный -д а весовую влажность определяют из половины образца. Вторую половину оставляют для последующих определений. Оставшиеся части насыщенных образцов вновь взвешивают ( а) и с помощью 1 оэффициента прибыли веса К определяют вес (Q) , который соответствует начальному состоянию образцов перед насыщением

1 к.

Затем эти образцы постепенно подсушивают до тех пор, пока их вес не будет равен Q .

Далее определяют объемную плотность образца путем гвдростатического взвешивания, плотность - пикнометрическим методом и конечную весовую влажность (Wjj ),которую получают

пересчетом по убыли,веса по формуле

И-ю,о)Асу

-(00 , С4)

а

де W - весовая вла кность образца

после насыщения, %: ДЧ убыль веса в результате

подсушивания, г, ДЧ Ctlj - Q5 Далее по формуле

(

(4)

г

1-ю,

W

где

-весовая влажность;

-объемная плотность;

Т

-плотность. Определяют степень водонасыщения. Поправочный статистический коэффициент а определяют как разност

а 6ц- Sp, (5) где С(ц - средняя степень Водонасыщения при свободном насьвдении;

QP - средняя расчетная степень водонасыщения по формулеКоэффициент а для каждого пласта имеет стабильные значения и определяется по нескольким представительным участкам один раз.

В отличие от известного способа образцы насыщают в воде в течение 1 ч вместо 2-5 сут. При этом отсутствует операция по высушиванию обрацов до первоначального веса, занимающая 1 сут.

Кроме того, в предлагаемом способе учитывают погрешности, связанные с неполным насыщением мелких и замкнутых пор, за счет чего повышается точность определения степени водонасыщения.

Полученное предлагаемым способом значение степени водонасыщения используют для оценки удароопасности участков буроугольного пласта (критерием удароопасности является значение степени,водонасьпцения обраЗ цов угляС(0,85).

Последовательность по опытнопромьшшенному определению степени водонасьпцения образцов угля для оценки удароопасности угольного пласта следующая . Предварительно опрё

деляют значение статистического поправочного коэффициента на трех участках. С каждого участка отобрано по 7 образцов угля. На каждом образце установлено значение степени вбдо-

насыщения -по свободному насыщению с использованием зависимости

а, -

,

) Gu

(6)

и

На этих же образцах после высуши вания до первоначального веса определяют степень водонасьпцения Qp по плотности, объемной плотности и весовой влажности по зависимости (6), По разности GfH-Gip определяют поправочный коэффициент а.

В дальнейшем на каждом интересующем участке отбирают образцы угля и определяют степень водонасыщения путем свободного насыщения в течение I ч, по зависимости (1).

Полученные данные по определению статистического поправочного коэффициента сведены в табл. .. . .

Таблица 1

9343548

Продолжение табл. 1

50,673 60,672 70,693 Среднее значение0,694 Среднее значение статистического Поправочного коэффициента по трем участкам Кызыл-Кийского местороящёни составляет 0,052, погрешность для отдельных участ ков колеблется от О до ± 0,003-0,004, т.е. иесущественна и не играет практической роли. Таким же образом установлено значение статистического поправочного коэффициента для Шурабского буроШахта имени Лецинского к 1сомола

Пррмьшшенный штрек лавы

№ 25-апикет 2 0,832 0,78

пикет 3 0,897 0,845

Нижняя часть лавы

штрек лавы

пикет 100,8720,82

пикет 130,8860,834

пикет 150,90,848

пикет 180,9020,85

пикет 200,9620,91

Опасная То же

0,936 0,884

Неопасная

Опасная

То же

i Неопасная - ; I . 0,637 0,036 0,684 0,6360,048 0,8970,846 0,051 0,6310,0410,7080,6380,07 0,9250,8950,03 0,64 0,053 0,735 0,6710,064-0,8690,828 0,041 0,642 0,052 0,711 0,6560,055 0,8960,848 0,048 угольного месторожденияi равное 0,,003,, Предлагаемый способ опробован при определении удароопасности более чем 70 участков на шахтах имени Ленинского комсомола Кызыл-Ю1Йского месторождения и № 8 Шурабского месторождения. Участок считают удароопасным, если степень водонасьпцения S 0,85. Даншле представлены в табл. 2. f Таблица 2, (Кызьш-Кийское месторождение)

Разрезная тгечь лавы № 25

Нижняя часть лавы IP 25

Конвейерный штрек лавы № 27

Конвейерный штрек лавы 26

Рабочая печь лазы 26

Промьшшенный штрек лавы |

№26пикет 5 0,912 0,86 Разрезная печь лавы №26 Шахта W 8 имени Лава № 11

--.

0,786 0,751

Опасная Опасная 0,925 0,89 Неопасная Неопасная 0,88 ,И. Ленина (Щурабское месторождение) 0,92 0,885 Неопасная Неопасная

Конвейерный штрек лавы W 21-бис,

Конвейерный штрек лавы № 3

Лава W 31

Квершлаг № 1

0,899 0,864

То же

То же

Квершлаг № 2

Квершлаг № 3

Людской ходок, верх- няя часть

средняя часть нижняя часть Вентиляционный штрек Подэтажный штрек № 2 Подэтажный штрек № 2

Подэтажный штрек № 4

Во всех приведенных случаях удароопасность определяют правильно, что подтверждалось при последуюшей отработке участка и текущем прогнозе удароопасности другими методами

На определение степени водонасыщения на всех приведенных участках затрачено около 360 ч, тогда как при известном способе необходимо было бы затратить 5000-8900 ч.

Без учета статистического поправочного коэффициента во многих случаях удароопасность определена непраВИЛЬНО. Это наглядно видно из таблицы. Поэтому при известном способе допущены ошибки за счет неполного насыщения мелких и замкнутых пор,

Дпя осуществления предлагаемого способа требуются общеизвестные технические средства, имеющиеся в хим- лаборатории каждой шахты (сушильный шкаф, аналитические и технические весы, пикнометры).

Использование предлагаемого способа определения степени водонасыщения бурого угля для оценки удароопасности участков пласта обеспечивает по сравнению с существующими снижение затрат времени на определение степени водонасыщения в 14-25 раз првьпиение оперативности получения информации об удароопасности участков, что позволяет повысить безопасность работы на удароопасных пла тах. По данным опытнопромытпенной про верни полный цикл работы по определению степени водонасыщения продолжается 5 ч, i.e. через такой интервал уже можно получить информацию об удароопасности участка. Пр известном способе необходимо было б затратить 3-6 сут, при этом в ряде случаев могли быть допущены ошибки в оценке удароопасности за счет неполного насыщения угля.

Формула изобретения

Способ определения степени водонасьщения образцов угля для использования ее при оценке удароопасности участков буроугольных пластов, включакяций отбор проб угля с участков пласта, насыщение их водой в течение определенного времени, взвешивание образцов угля, определение весовой влажности образцов и определение веса образцов после насыщения их водой, отличающийся тем, 4TOJ с целью повьпоеиия точности и оперативности получения информации о степени водонасыщения угля путем учета полного насыщения образгде Q - вес извлеченного из массива образца, г; Q- - вес образца угля после нагсыщения, г; W - весовая влажность образца

после насьпдения, %; а - статистический поправочный

коэффициент. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Ломтадзе &.Д. Методы лабораторных исследований физико-химических свойств горных пород. Л., Недра, 1972, с. 102. 118, 143-144 (прототип 416 цов угля водой и сокращения затрат времени ча производство операций по определению степени водонасыщения образцов угля, определяют начальный вес каждого из отобранных образцов , после чего производят насыщение образцов водой в- течение одного часа, определяют приращение веса образца после насьщ1ения, а весовую влажность образцов определяют после водонасыщения, кроме того, на этих же образцах угля производят определение статистического поправочного коэффициента, при этом степень водонасыщения образцов угля вычисляют по формуле а, 0,0-1-