Способ определения метаноемкости природных углей

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1587668 (g1)g G 01 N 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ где Чв

СВ

P) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4107251/31-26 (22),23, 06. 86 (46) 23.08..90. Бюл, 9 31 (71) Институт горного дела им.А.А,Скочинского (72) А.А.Мохова и Е.А.Петросян (53) 550. 839(088. 8) (5á) Авторское свидетельство СССР

Р 454445, кл. G 01 N 1/00, 1970, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ METAHOEMKOCTH

ПРИРОДНЫХ УГЛЕЙ (57) 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 повьппении точности определения метаноемкос TH 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 фик-.

Изобретение отнОсится к горной промьппленности 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, 2 сацию количества введенного метана, Снятие изотермы десорбции проводят путем выпуска порций метана и снижения 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 (см /г) при давлении

P (МПа), соответствующем глубине залегания угольногq пласта, осуществляVсв P/с(P ют по формуле а = V — . Ф количество метана введенного в ампулу с углем, см объем свободного пространст" ва ампулы, см атмосферное давление (0,1 MIIa); масса угля в ампуле, г; сжимаемость метана при Т (К) и P соответствующих темпеt ратуре и давлению угольного пласта. 1 табл .

Цель изобретения — повышение точ" ности определения сорбции при сохранении природной влажности углей, снижение затрат времени, упрощение процесса за счет сокращения числа технологических операций, Способ осуществляют следующим образом. с 3 1587008 4

Пробу измельченного угля, отобран-. ную в шахтной выработке со свежеобнажфнной поверхности забоя, загружают в сфрбционную ампулу как можно плотнее. . НФвеску угля (С) определяют взвешиванием ампулы до и после наполнения углем. После помещения ампулы внутри сорбционной установки ее вакуумируют дпя удаления атмосферного воздуха, 10 ! попавшего при отборе пробы угля, зат ем замеряют гелием объем свободного ространства ампулы U фиксируют коичество введенного в ампулу с углем етана Чв, пРи этом оно остаетсЯ пос- 15 оянным на протяжении всего экспериь1ента. Снятие изотермы десорбции осуЩествляют в замкнутой, герметичной системе сорбционной установки путем

ыпуска отдельных порций газа и сни- Z0 жения давления до установления сорбонного равновесия, К сорбционной пуле подключают калиброванные емко-.т ти большего или меньшего объема в ( зависимости от величины давления P 25 ,(NIIa) соответствующей исследуемому интервалу глубины залегания угольного пласта..В ходе эксперимента внутри установки поддерживают постоянную температуру Т. (К) с помощью тепловен- 30 тиляторов и контактных термометров с точностью до 0,1. Эта температура соответствует температуре угольного массива на исследуемой глубине.

Расчет метаноемкости ь (см /r) при давлении, соответствующем глубине залегания угольного пласта, осуще-ствляют по формуле

Чсв Р

V в d p где U — количество метана, введенного в ампулу с углем, смз;

U - объем свободного пространстсв 45 ва ампулы, см ;

Р, — атмосферное давление (0,1 NIIa); сжимаемость метана при Т(К) и Р,, соответствующих темпе- 50 ратуре и давлению угольного пласта (справочные данные);

С вЂ” масса угля в сорбционной ампуле, r .Результать| определения сорбционной .метаноемкости, полученные на одних и

55 тех же глубинах по предлагаемому и известному способам, представлены в таблице.

Анализ представленных данных свидетельствует о том, что предваритель". ное удаление атмосферного воздуха, замер гелием свободного пространства сорбционной ампулы, фиксация коли е ства введенного метана и определение изотермы десорбции в замкнутой системе 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 исследуемы углей, повысить на 12-39Х точность определения метаноемкости углей и в два раза снизить затраты времени.

Формула из об ретения

Способ определения метаноемкости природных 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, отличающийся тем, что„ с целью повышения точности определения прн сохранении природной влажности углей, снижения затрат времени и .упрощения способа за счет сокращения числа нетехнологических операций, перед введением метана в сорбционную ампулу

1 осуществляют вакуумирование пробы угля, далее замеряют гелием свободное с пространство ампулы, 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

1 св Р с(- P а =

1 где а—

Ь уса

>

Сорбинонная нетвноенкость угля, см /г (отклоненне от фактнческого внвчення сорбпяй, 2) ° прн давлеянн, Ийа

Проба угля

Влакность про бы угля до/

/после экспер неятв, 2, по способу

0,5

Иввестный способ

Факта- Предлагая>о>й чес- способ кая

Факта Предлагаем>Ф чес- ° способ кая ввестный пособ

Извес тньа1 способ

Фактн- Предлагаемый чес- способ кая

Невест- Предлв ный гаем

6 ° 93(+4,68) 9,26(+38,90) 12,57 IЭ,12(+4,37) 14,93(+18>77) 14,10: 14,97(+6,17) 16,13(+14,39) 1 i 11 I Il 6 62

0,93 l,ll

2 . 1,32 1 32 9,51

0,27 1,32

10, 21 (+7,36) 1 2,42(+30,59) 1 4, 32

13,71(+4,25)

17,82(+24,44) 20,75 21,41(+3,18) 25,91(+24,86) 5,82(+3, 32) 8, 1 Э(+35,01) 9. 92

l0, 28(+3,69) 11 >81 (+19,0) 11,53

1 45 6;02

1,45

12,0Э (+4,33) 13,14(т13,96) I 45

0,78

4,98(-6,03) 6,47(+22,08) 9,23 8,65(-6,28) 10,88(+1 7,88) 10,91 . 10,37 (-4,94) 1 2,71 (+1 6,49) 0 78.

0,22

0 78 5,Э0

0,78

I 3+4 12,67(-5,02) 15,26(+14,39) 17,74

7,23(-7,42) 9,92(+27,02) 16,62(-6,30) 19>87(+12,01) 1,24 . 7,81 1,24

I 21

0,38

Составитель В.Вилинская

Редактор И.Дербак Техред Л>Олийнык Корректор Н. Ревская

Заказ 2396 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР.

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101

5 1587008 метаноемкость угля, см /г, при давлении, Р, ИПа, соответствующем глубине залегания угольного пласта; колич ес тво ме тана, введен" ного в ампулу с углем, см

3. объем свободного пространс тв а ампулы, сМ

6 атмосферное давление, 01 МПа; масса угля в сорбционной ам пуле, г; сжимаемость метана при температуре Т, К, и давлении

Р, соответствующих температуре и давлению угольного пласта.