Способ определения доли сорбционного порового объема в общей пористости образца угля

Способ определения доли сорбционного порового объема в общей пористости образца угля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ и >783657

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 0201.79 (21) 2705403/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 301180, Бюллетень ¹44

Дата опубликования описания 3011.80 (51)М. Кл.з

G 01 N 15/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 539. 217. 1 (088. 8) (72) Автор изобретения

Б. Т. Акиньшин

Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОЛИ СОРБЦИОННОГО ПОРОВОГО

OPBEMA В ОБЩЕЙ ПОРИСТОСТИ ОБРАЗЦА УГЛЯ

Изобретение относится к технике исследования физических свойств, а именно структуры пористых образцов, например, угля, может найти применение в области горного дела, преииу- 5 щественно сВ язанной с проблемой прог ноза горных ударов и внезапных выбросов угля и газа.

Известен способ определения долевого участия в общей пористости сорб- 10 ционного порового объема путем измерения и расчета общей пористости и степени водонасьщения, соответствующей максимальной гигроскопической влажности (l). Для этого по образцам горной породь-. определяют четыре характеристики: объемную плотность, плотность, исходную влажность и максимальную гигроскопическую влажность.

Основной недостаток способа заклю- 20 чается в том, что во многих случаях, особенно при керновом бурении при геологоразведочных работах, в зонах геологических нарушений и в выбросоопасных - участках пластов часто. 25 невозможно получить полноценные образцы весом не менее 50 г. Поэтому определение объемной плотности методом гидростатического взвешивания невозможно, а следовательно, затруднено3(1 определение общей пористости и доли сорбционного порового сбъема.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является способ определения сорбционного порового объ" ема в общей пористости образца угля (С ), определяемого по зависимос тг, где hW — приращение влажности проб

И

6 угля с крупностью зерна 2-5 мм в среде с относительной влажностью воздуха

95-98%, определяемое за промежуток времени 5-6 ч как отношение приращения массы пробы к массе полностью сухого угля; аФ((— то же самое, для пробы угля с крупностью зерна менее 0,20,25 мм. Согласно этому способу отбирают две пробы размельченного образца и помещают их в герметичную камеру с известной влажностью воздуха и измеряют приращение влажности отдельно для каждой пробы 2 .

Недостатком способа является невозможность использования его при экспресс-определениях непосредственно в шахтных условиях, поскольку требуется предварительное высушивание об783657

Относительная погрешность

Р ас хо>кдение абсолютное

Доля сорбционного порового объема предлагаемым известным способом

0,27

5 мин0,43

10 мин0,25

15 мин0,2

+0,16 +59

-0,02

-0,07 — 7,4 — 26

+7,4

+0,02

0,29 раэца, взвешивание, длительное насы щение во влажной среде.

Целью изобретения является сокращение времени анализа и упрощение способа.

Псставленная цель достигается тем, что определяют приращение относительной влажности воздуха в измерительной герметичной камере через 1-10 мин, после помещения в нее проб угля отдельно пробы 5-50 мм и пробы 0,25-1мм, после чего долю сорбционного объема @ в общей пористости образца угля опредедяют по зависимости \ с1> { g рЫ рЮ

7Г Ь 1 где ЬЧ{, — прираще ие относительной

Н) влажности воздуха в измерительной камере с пробой

5-50 мм;

Ь((> — To же,длЯ пРобы 0,25-1 мм. о

Сущность способа заключается в следующем. Отобранные с интересующего участка пласта пробы угля, набираемые, например, при бурении шпуров или скважин, помещают в герметичную камеру, в которой с помощью гигрометров осуществляют фиксирование изменения относнтельной влажности воздуха. В зависимости от исходной влажности угля (естественной влажности) воздух над его поверхностью будет осушаться или увлажняться до тех пор, пока не наступнт динамическое равновесие между влажностью угля и относительной влажностью воздуха.

Пример. Проводилось определе- ЗБ ние кинетики установления относительной влажности E оздуха (((>) в герметичной камере после помещения в нее проб угля разной крупности угольных пластов, имеющих различную величину доли 4() сорбционного порового объема (С. г ), которую определяли также известий>л методом,.

Для шахтных исследова> ий был применен баротермогигрометр RH-. 2 с узлом влажности, принцип работы которо-

ro основан на свойстве капроновой нити изменять свою длину в зависимости от изменения относительной влажности воздуха. Каждый прибор индиви50

Место взятия проб угля

Пласт ta3, опасный по выбросам, шахта им. Артема объединения Артемуголь дуально тарировали для определенного диапазона температур и настраивали в узком диагазоне изменения,относитель-. ной влажности воздуха. Например, для шахтных работ в диапазоне относительной влажности воздуха 30-50%, 50-70 и 70-100%. Для каждого прибора оценивали индивидуальную погрешность. Как показали проведенные исследования, в диапазоне нормальны:: температуре 1825 С прибор давал допустимую разрешающую способность.

При исследованиях, проведенных для оценки доли сорбционного порового объема уганя { С ) герметизацию ка,ть меры осуществляли с помощью полиэтилена, а чтобы уменьшить инерционность и улучшить гигротермодинамические характеристики прибора для измерений испольэовали датчик беэотермогигрометра БМ-2 без корпуса.

Исходная относительная влажность воздуха в камере составляла 30-40.

В качестве иллюстрации на фиг. 1-3 и в таблице приведены данные для трех характерных случаев. После помещения пробы угля в камеру периодически снимали отсчет.

На фиг. 1-3 изобра>кены характеристики кинетики изменения относительной влажности воздуха с(> в герметичной камере после помещения в нее проб угля разной крупности и различной нарушенности порового пространства (1 с крупностью зерна зеленее 1 мм, 2 единичные образцы массой 70-90 r) .

На фиг. 1 зависимости получены на коробах угля пласта и, опасного по внезапным выбросам угля и газа (шахта им. Артема объединения Артемуголь, гор. 860 м, восточное крыло шахтного поля, монтажная печь).

На фиг. 2 представлены зависимости полученные на пробах угля пласта Ф, ) опасного по внезапным выбросам угля и газа (шахта им. Изотова объединения Артемуголь, гор. 630 м, восток, лава 9 — уступ).

На фиг. 3 — то >ке для пласта I T, угрожаемого по горным ударам {шахта им. Орджоникидзе объединения Грузуголь, rop. 215 м, поле I, восточный штрек) .

783657

Продолжение табл. мин0,52

10 минО., 52

+15,6

+0,07

+ 6,7

+0,О3

15 мин0,48

+11,8

+0,О6

0,51

-6,7

-О, 06

0 9

5 мин0,84

-l6 7

-0,15

l0 мин0,75

-24,5

-0,22

15 мин0,68

-15, 5 — 0,14

0,76 формула изобретения

Пласт tel> опасный по выбросам, шахта им. Изотова объединения Артемуголь

Пласт IV, угрожаемый по горным ударам, шахта им. Орджоникидзе объеди нения Грузуголь

Было выявлено, что в зависимости от типа угля, его нарушенности и прочности кинетика десорбции проб угля .. разной крупности существенно изменяется. При этом скорость десорбции влаги угля в пространстве камеры зависит от суммарной поверхности пор итрещин угля.эта поверхность зависит от крупности размельчения и особеннос-1О тей структуры порового пространства.

Когда в угле хорошо развита сеть крупных субмакро- и макропор(величина .С " « 0,25), то в этом случае десорбция парообразной влаги практичес- 45 ки не зависит от крупности зерна.

Чем больше доля сорбционного порового объема в общей пористости и меньше доля субмакро- и макропор (.С . -в 1), тем существеннее зависимость скорости 50 десорбции парообразной влаги иэ угля разной крупности (но одинаковой массы).

Как видно из таблицы, полученные, расхождения показателей вполне допустимы для экспресс-оценки свойств угля. При создании специальных датчиков-гигрометров эти погрешности могут быть существенно снижены.

Использование предлагаемого способа позволяет существенно ускорить (в

30-100 раз) и упростить определение ,необходимой для прогноза и борьбы с

;горными ударами и внезапными выброса1 ми физической характеристики угля доли сорбционного парового объема, являющейся показателем нарушенности g5 структуры порового пространства угля.

Способ определения доли сорбционного порового объема в общей пористости образца угля, заключающийся в том, что отбирают две пробы размельченного образца и помещают их в герметичную камеру с известной влажностью воздуха о т л и ч а ю щ .-л и с я тем, что, с целью упрощения и сокращения времени анализа; определяют приращение относительной влажности воздуха в измерительной герметичной камере через 110 мин после помещения в нее проб угля: отдельно пробы 5-50 мм и пробы .0,25-1 мм, после чего долю сорбционного порового объема в общей пористости образца угля определяют по зависимости " " л 25 р() рЮ.

T - С t 1 где д(р(л) — приращение относительной ! влажности воздуха в измерительной камере после помещения в нее пробы 5«

50 ммр

Ь(С - то же для пробы 0,25-1мм.

Q)

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

783б57

О 5 10 15 мин

Фиг.1

60

ФО

0 5 10 15мин

Фue.2.Р,%

50

t0

6 1Ц 15 мин

Фиг. 3

Составитель О.Алексеева

Техред С.Мигунова Корректор М. Коста

Редактор Н.Коляда

Заказ 8532/45

Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Ломтадзе В. Д. Методы лабораторных исследований физико-механических свойств горных пород,Л. "Недра" 1972, 2. Авторское свидетельство СССР

9 б2б397, KJ1» r, 01 П 15/08, 1977 (прототип) .