Способ определения выбросоопасности углей

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСООПАСНОСТИ УГЛЕЙ, включающий отбор из угольного пласта проб угля, приготовление из них порошковых образцов, диспергирование образцов, регистрацию и определение до и после диспергирования образцов интенсивности сигналов электронного па1 амагнитного резонанса и отношения интенсивности сигнала после диспергирования к интенсивности сигнала до диспергирования , определение выбросоопасйости углей, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности определения выбросоопасности углей путем учета их строения на атомно-молекулярном уровне, одновременно с регистрацией интенсивности сигналов электронного парамагнитного резонанса до и после диспергирования производят регистрацию интенсивности сигналов протонного магнитного резонанса, при этом показатель выбросоопасности углей определяют по 1 формуле Ам К. .- -( пмр где К величина отношения инэпр тенсивности сигнала электронного парамагнитного резонанса, зарегистрированного после диспергирования , к интенсивности сигнала, зарегистрированного до начала диспергирования образца, К величина отношения инНмр тенсивности сигнала протонного магнитного резонанса , зарегистрированного после диспергироваСО ния, к интенсивности сигнала зарегистрированно го до начала дисперги00 рования образца и при Вд( угли относятся к выброcoonacHfcjM , а при B.mic3 - к невыбросоопасным .

союз советских

«ел «м

РЕСПУБЛИК

ИВ (И) SU

g g Е 21 F 5/00 (21) 3565533/22-03 (22) 22.03.83 (46) 15.06.84. Бюл. №- 22 .(72) В.Е. Забигайло, И.С. Белый и А.С. Поляшов (71) Институт геотехнической механики АН УССР (53) 622.817 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 756034, кл. Е 21 F 5/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 981624, кл. Е 21 F 5/00, 1981 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСООПАСНОСТИ УГЛЕЙ, включаюший отбор из угольного пласта проб угля, приготовление из них порошковых образцов, диспергирование образцов, регистрацию и определение до и после диспергирования образцов интенсивности сигналов электронного парамагнитного резонанса и отношения интенсивности сигнала после диспергирования к интенсивности сигнала до диспергирования, определение выбросоопасности углей, отличающийся тем, что, с целью повьппения надежности определения выбросоопасности углей путем учета их строения на атомно-молекулярном уровне, одновременно с регистрацией интенсивности сигналов электронного парамагнитного резонанса до и после диспергирования производят регистрацию интенсивности сигналов протонного магнитного резонанса, при этом показатель выбросоопасности углей определяют по формуле 1 ьм напр пмр гце К „ — величина отношения интенсивности сигнала электронного парамагнитного резонанса, зарегистрированного после диспергирования, к интенсивности сигнала, зареги" стрированного до начала диспергирования образца, К вЂ” величина отношения инНмр тенсивности сигнала протонного магнитного резонанса, зарегистрированного после диспергирова- ния, к интенсивности сиг-. нала, зарегистрированного до начала диспергирования образца и при Вp, ú 3 угли относятся к выбросоопасным, а при В, (3 — к невыбросоопасным

1097804

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при прогнозе выбросоопасности углей.

Известен способ определения выбросоопасности угольных пластов, включающий отбор проб, определении в углях процентного содержания адсорбированной воды и метана методом протонного магнитного резонан- 10 са 13.

Недостатками способа являются сложность его осуществления на этапах пробоотбора углей, получения экспериментальных данных и их обра- 15 ботки, многооперационность подготовительных работ: герметизация пробы угля, высушивание, взвешивание на аналитических весах до насьпцения метаном и водой и повторное взвеши- 20 ванне, на которые затрачивается до месяца времени при обработке одной пробы угля. Кроме того, миогооперационность является дополнительным источником погрешностей конечного 25 результата определений.

Наиболее близким rro технической

40 сущности и получаемому результату к предлагаемому является способ прогнозирования потенциальной выбросоопасности угольных пластов, включающий отбор из угольного пласта проб угля, приготовление из них порошкообразных образцов, регистрацию и определение до и после дис. пергирования образцов интенсивности сигналов электронного парамагнитного резонанса и отношения интенсивности сигнала после диспергирования к интенсивности сигнала до диспергирования, определение выбросоопасности углей (2

Недостаток способа заключается в том, что количественный показатель степени выбросоопасности углей .отражает структурные особенности дефектной структуры одного уровня организации угольного вещества (молекулярного) и не отражает особенностей организации угля на атомном уровне,(нарушенность углей на атомном уровне является характеристикой способности углей сорбировать и десорбировать газ, совершающий в процессе выброса работу по леремещению угля), что снижает надежность способа.

Цель изобретения — повьппение надежности определения выбросоопас2 ности углей путем учета их строения на атомно-молекулярном уровне.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему отбор иэ угольного пласта проб угля, приготовление из них порошкообразных образцов, диспергирование образцов, регистрацию и определение до и после диспергирования образцов интенсивности сигналов электронного парамагнитного резонанса и отношения интенсивности сигнала после диспергирования к интенсивности сигнала до диспергирования, определение выбросоопасности углей, одновременно с регистрацией интенсивности сигналов электронного парамагнитного резонанса до и после. диспергирования производят регистрацию интенсивности.сигналов протонного магнитного резонанса, при этом показатель выбросоопасностч углей определяют по формуле

В

Лм Кули пмр где К- р — величина отношения интенсивности сигнала

30 электронного парамагнитного резонанса,зарегистрированного ,. после диспергирования, к интенсивности

35 сигнала, зарегистрированного до начала диспергирования образца, Кпмр - величина отношения интенсивности сигнала протонного магнитного резонанса, зарегистрированного после диспергирования, к интенсивности сигнала, за45 регистрированного до начала диспергирования образца, и при В п 33 угли относят к выбросоопасным., а при В,П,п(3 - к невыбро50

Способ осуществляется следующим образом.

Подготовка образцов угля для регистрации относительного изменения

55 интенсивности сигналов ЭПР и ПИР при диспергировании едина. Отобранные пробы угля из угольного пласта дробят на установке ударного действия; высушивают и рассеивают.

97804 помещают в описанное выше устройство, с помощью вакуумной установки

ВУП-1 в пробирке создается разрежение порядка (4.10 З мм рт.ст., после чего устройство с углем помещают в измерительную ячейку радиоспектрометра типа РЯ2301. Предварительно элементы измельчения с помощью тороидального постоянного !

О магнита поднимают в верхнюю часть пробирки.

После регистрации сигнала IIMP от образца угля устройство извлекают из измерительной ячейки спектрометра и помещают в катушку, через которую с помощью простого генератора импульсов тока (на одном ти- . ристоре) пропускают ток. Частота импульсов тока регулируется в пре20 делах 10-0,5 Гц, время диспергирования 30 мин. Затем элементы измельчения с помощью тороидального магнита поднимают в верхнее положение, устройство помещают в измери25 тельную ячейку прибора и снова регистрируют сигнал ПМР.

Для исключения ошибок, связанных нестабильностью режимов работы радиоспектрометра, параллельно

З0 сигналу IIMP до и после диспергирования угля регистрируется сигнал контрольного образца (безводный порошок химически чистого гидроксида кальция).

35 Величина отношения интенсивности сигнала ПМР от образца угля после диспергирования к интенсивности сигнала до начала диспергирования определяется из выражения пмр ко вмр „. ли о где Р 3 мР

"ко ко о

3 10

Из тщательно перемешанной массы угля класса крупности 0,100-0,160 мм отбирают образцы массой 2 г для регистрации сигнала ПМР и образцы массой 20 мг для регистрации сигнала ЭПР.

Образцы угля для регистрации сигнала IIMP помещают в стеклянную пробирку диаметром 16 мм и длиной

700 мм. С целью снижения взаимодействия диспергируемого угля с молекулярным кислородом воздуха пробирка имеет герметичное соединение с крышкой, имеющей отвод, к которому посредством шпифа подсоединяется штуцер с надетой на него вакуумной трубкой для подсоединения к вакуумной системе.

Такая пробирка позволяет вакуумировать образец угля, обеспечивает перенос вакуумированного образца для регистрации сигнала ПМР на радиоспектрометре типа РЯ-2301, диспергирование угля и повторную регистрацию сигнала IIMP от диспергированного образца. Установка, в которой осуществляют регистрацию сигнала IIMP образца угля и его диспергирование, состоит из пробирки, крышки с отво- . дом для подсоединения устройства с помощью штуцера к вакуумной системе. В пришлифованной зоне пробирки имеется отверстие, устанавливающееся при повороте пробирки вокруг своей оси соосно с отводом, что позволяет вакуумировать образец угля, а после вакуумирования отсекать вакуумную систему от пробирки. В пришлифован..ой зоне отвода имеется отверстие, которое может быть сов40 мещено с отверстием в пришлифованной зоне штуцера при его повороте вокруг своей оси. Последнее сделано для облегчения отсоединения устройства от вакуумной системы и перемещения его в установку для регистрации сигнала ПМР от образца угля.

В качестве элементов измельчения угля исследуются остеклованные цилиндрики., нарезанные из металлической проволоки.(магнитомягкий

50 сплав) диаметром 1 мм и длиной

5-8 мм.

Измерения проводят в следующем порядке. 55Образец угля крупности 0,1-0,16 мм с элементами измельчения (на 2 г угля 10 остеклованных цилиндриков) интенсивность сигнала

ПИР,зарегистрированного до и после диспергирования образца угля соответственно, усл.ед., интенсивность сигнала

IIMP, зарегистрирован- ного от контрольного образца после записи сигнала ПМР от образца угля до начала и . после диспергироваиия соответственно, усл. ед.

1097804

Составитель Г. Васючкова

Техред Л.Коцюбняк: Корректор В, Синицкая

Редактор Л. Веселовская

Заказ 4175/30

Тираж 427 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Регистрация сигнала ЭПР осуществляется в аналогичном устройстве, выполненном из кварцевого стекла в другом масштабе, за исключением элемента разрушения, в качестве которого 5 используется кварцевый стержень с заточенным в виде тупой трехгранной призмы рабочим концом, а на верхний конец жестко посажена металлическая трубка из магнитомягкого материала.

При диспергировании образца угля устройство устанавливают таким образом, чтобы металлическая трубка, укрепленная на верхнем конце кварцевого стержня, располагалась в !

5 центре катушки, подключенной к генератору импульсов тока. Вертикальные перемещения стержня в пробирке при пропускании через катушку импульсов тока используются для диспергирования образца угля массой

20 мг. Время диспергирования угля

2 мин, так как диспергирование в этом случае идет интенсивней. По зарегистрированным сигналам ЭПР от образца угля той же исходной пробы, что и в случае регистрации сигналов IIMP определяют величину э а

t упР 1 зпД о эяр эпр

rpe 7, 3 < . — интенсивности сигнала ЭПР от образцов угля до и после диспергирования, усл.ед.

По определенным величинам К „ и

К„ вычисляется показатель выбомр 1 росоопасности 8

RN К эпр

Кимр

Преимущество способа заключается в том, что оценка выбросоопасности производится по комплексному показателю, который отражает и учитывает структурные особенности углей на атомно-молекулярном уровне и позволяет одновременно оценить нарушенность макром и тонкопористой структуры углей, что, в свою очередь, повышает надежность определения выбросоопасности углей.