(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ СТРУКТУРЫ ПОРОВОГО ПРОСТРАНСТВА УГЛЯ .
Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть применено в горной промышленности при прогнозах и борьбе с горными ударами и внезапными выбросами угля и газа. .
Изв,естен способ определения показателя структуры порового пространства, заключающийся в оценке степени водонасыщения угля максимальной гигроскопической влагой.. Для этого определяют объемную массу образцов угля гидростатическим взвешиванием с парафинированием, плотность - пикнометрическим методом и максимальную гигроскопическую влажность угля fll.
Недостатком этого способа является его большая трудоемкость, малая оперативность и длительность срока, по.лучения Необходимой информации. При этом для определения объемной масеы угля требуется специальное оборулование, методика определения плотности трудоемка, а для получения значений максимальной гигроскопической влажности требуется около 2-4 дней.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения с орбцион ног о. порового объема-. в общей пористости об-разца, заключающийся в том, что навески угля с крупностью зерна 2-3 ММ| и менее 0,,25 мм после высушивания увлажняют и измеряют приращение массы проб, по которым рассчитывают показатель структуры порового пространства. Кроме того, образец увлажняют , помещая его во влажную срёд-у (95-98%), и пробу вьщерживают: во
10 влажной среде 5-6 ч. Показатель структуры порового пространства сорбционный поровый объем в общей пористости образца угля определяют по зависимости
15
/ AW
(„-(2У. V /
где ЛК - приращение влажности проб
20 угля с крупностью зерна 2-3 мм, за промежуток времени t, определяемое как отношение массы пробы к .массе полностью сухого
25 угля;
то же, для пробы угля с
aw крупностью зерна менее 0,2-0,25 мм. Недостатком известного способа
30
определения величины является длительность времени определения (5-6 ч), необходимость создания относительной влажности воздуха 9598%, для чего требуется подготовка 10%-ного раствора серной кислоты и систематический контроль его плотностис помощью ареометра, а также существенное искажение (уменьшение) измеренных значений угольных пластов, с большой пористостью и максимальной гигроскопической влажностью 4% . Цель изобретения - упрощение определения, сокращение его времени и повышение достоверности оценки показателя структуры порового пространства. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определени показателя структуры порового прост ранства угля, заключающемуся в .том, что навески угля с крупностью зерна 2-3 мм и менее 0,2-0,25 .мм после вы сушивания увлажняют и измеряют приращение массы проб, по которым рассчитывают показатель структуры поро вого пространства, увлажнение.угля осуществляют 10-15 мин, причем размещают их в герметичной емкости над поверхностью воды и осуществляют перемешивание влажной воздушной сре ды, при этом образцы гигроскопическ влажности 4% и более размещают слое 2-3 мм, а меньшей влажности - слоем 3-8 мм. Сущность способа заключается в следующем. Отобранные с интересующего участ ка пласта пробы угля, набираемые, например, в горных выработках с обн . женин пласта или через геологоразве дочные скважины, дробят с выделение двух классов крупности 2-3 мм и менее 0,2-0,25 мм. Для каждой пробы набирают по 3 навески угля с разной крупностью. Набор навесок угля наиболее целесообразно осуществлять в бюксы шириной около 50-60 мм. Навес угля полностью высушивают при 140150°С.. После этого их помещают в закрытые объемы или эксикаторы, на дно которых наливают воду, создают циркуляцию воздуха и выдерживают 10-15 мин. Далее выключают циркуляцию воздуха, навески угля вынимают, закрывают крышками бюксы и взвешивают. По приращению массы определяю приращение влажности отдельно навес ками с. крупным и мелким размельчением. Считают средневзвешенные значени приращений влажности по трем навескамгде дк ,iSW2 - приращения влажности проб угля соответственно с крупностью 2-3 мм и менее 0,25 мм; т,Лт2/лп 1э приращения массы навесками с крупностью зерна 2-3 мм; ,лт2, Лт J - то же, с крупностью зерна менее 0,25 мм; т,,лт, mj - массы навесок угля с крупностью зерна 2-3 мм после высушивания; т, т, т - то же, с крупностью зерна менее 0,25 мм после высушивания. Показатель структуры порового пространства () угля определяют по зависимости , .2 --Как показывают проведенные исследования, имеет место зависимость значений показателя G от толщины слоя. Зависимость эта усиливается с увеличением величины максимальной гигроскопической влажности ., Для углей с высокой максимальной гигроскопической влажностью (при W. 4%) при определении показателя G...- по навескам с толщиной слоя 23 ММ (в один слой при крупности зерна 2-3 мм) получаем наиболее представительные результаты с минимальными погрешностями, Время вьщерживания 10-15 мин во влажной воздушной среде навесок угля является оптимальным; при его увеличении или уменьшении получаем уменьшение соответственно или увеличение показаний При малых значениях 1,5-2% Величина приращений массы (влажности) испытываемых навесок угля небольшая. Установлено, что для углей, имеющих WiuypS 4%, оптимальной массой навесок является масса, обеспечивающая толщину слоя 3-8 мм, Пример, При реализации предложенного способа работьа проводят в химлабораториях на шахтах различных месторождений страны. Для создания циркуляции воздуха во влажной воздушной среде используют вентилятор с электродвигателем на напряжение 4,5-5 В и выпрямитель - трансформатор. Вентилятор помещают внутри эксикатора с направлением воздушной струи на стенку эксикатора, В таблице приведены результаты, полученные при реализации предложеннего способа. Они сопоставлены с
дан-ными, полученными при использова,нии в качестве эталонного спосо,ба Г13 и способа-прототипа f2J.
Как видно из таблицы, для пористых углей с большой величиной W имеет место существенная зависимость фиксируемых значений от толщины слоя и циркуляции воздуха. Значения Сд,р, полученные по способу-прототи, пу, получаются сильно заниженными по сравнению со способом 1. Поэтому относительные погрешности по отношению к способу-прототипу, полученные при определении показателя С/иг предлагаемым способом, значительны и достигают 42-67%. По отношению к аналогу 1 они снижаются до 18-26% при толщине слоя около
8 мм (масса навески Юг), а при толщине слоя 2-3 мм не превышают 2,68,8%.
Использование предлагаемого способа позволяет существенно ускорить (в десятки paS), повысить надежность |и точность определения значений показателя структуры порогового пространства угля с высокой пористостью и максимальной гигроскопической
0 влажностью. Данный показатель является представительной физической характеристикой угольных пластов, он используется в исследовательской и производственной горной практике при прогнозе и борьбе с горными уда5рами и внезапными выбросами угля и газа. 9 - 99 Формула изобретения Способ определения показателя структуры порового пространства угля, заключающийся в том, что навески угля с крупностью-зерна 2-3 мм и менее 0,2-0,25 мм после высушивания увлажняют и измеряют приращение мае-. сы проб, по которым рассчитывают показатель структуры порового пространства, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности, снижения времени и упрощения определения, увлажнение угля 1810 осуществляют 10-15 мин, при этом пробы раэм ещают в герметичной емкос ти над поверхностью воды, перемешивают влажную воздушную среду и располагают образцы гигроскопической влажности 4% и более слоем 2-3 мм, а меньшей влажности - слоем мм, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Айторское свидетельство СССР 609914, кл. Е 21 F 5/00, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР №626397, кл. G 01 N 15/08, 1977 (прототип).
