RU2571769C2 - Устройство для измерения эффективной диффузии газа в угле - Google Patents
Устройство для измерения эффективной диффузии газа в угле Download PDFInfo
- Publication number
- RU2571769C2 RU2571769C2 RU2014108332/03A RU2014108332A RU2571769C2 RU 2571769 C2 RU2571769 C2 RU 2571769C2 RU 2014108332/03 A RU2014108332/03 A RU 2014108332/03A RU 2014108332 A RU2014108332 A RU 2014108332A RU 2571769 C2 RU2571769 C2 RU 2571769C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal
- outputs
- indicator
- electronic switch
- unit
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности и может быть использовано в шахтах для определения эффективной диффузии газа в угле в месте отбора пробы в реальном времени. Техническим результатом является обеспечение упрощения процесса измерения эффективной диффузии газа в угле. Предложено устройство для измерения эффективной диффузии газа в угле, содержащее корпус, внутри которого размещен блок питания, блок накопления газа, выполненный в виде герметического контейнера с пробоотборником для штыба и датчиком давления, блок электронный, оснащенный процессором, электронным переключателем и таймером, панель управления, индикатор и коммуникационный порт, например, USB. При этом устройство снабжено дополнительным блоком накопления и датчиком давления, а блок электронный - устройством памяти и вычислительным узлом. Причем выходы основного и дополнительного датчиков давления соединены со входами процессора, выходы которого через первые выходы электронного переключателя, соединенного с таймером, подключены к индикатору и устройству памяти, а вторые выходы электронного переключателя, соответственно, соединены с вычислительным узлом, выходы которого подключены к индикатору и коммуникационному порту. 2 ил.
Description
Изобретение относится к горному производству, преимущественно к угольной промышленности и может быть использовано в шахтах для определения эффективной диффузии газа в угле в месте отбора пробы в реальном времени.
Для прогнозирования газодинамических явлений в массиве горных пород необходимы знания кинетики десорбции метана - эффективной диффузии D(t), используемой для прогноза степени выбросоопасности (Греков С.П., Березовский А.А., Кошовский Б.И., Смоланов И.Н. Метановыделение из частиц угля в закрытых объемах. Горноспасательное дело. - Донецк. - 2002. - С. 56-65).
Эффективная диффузия D(t) рассчитывается из зависимости количества десорбированного метана во времени, который регистрируется одновременно в двух герметичных емкостях с пробоотборниками со штыбом фракциями R1 и R2 по формуле, приведенной в работе - Щербань А.Н., Цирульников А.С. Методика определения газопроницаемости угольных пластов. К.: АН УССР, 1956. - 35 с.
где R1, R2 - размер фракций образцов, R1<R2;
Q1, Q2 - относительные величины остаточного количества метана на момент времени ti в угле фракций R1 и R2
;
ti - время измерения (15-30 минут с интервалом 0,5-1 минута).
Известно устройство, описанное в патенте Украины на изобретение № 96884, МПК: E21F 5/00, G01L 7/00, опубл. 12.12.2011, бюл. № в 23, 2011 г., содержащее корпус, внутри которого размещен блок электронный, блок накопления газа, выполнений в виде герметического контейнера с пробоотборником, содержащем штыб и датчик давления, блок электронный, снабженный блоком сравнения, который содержит данные по тестированию исследуемого угольного пласта в лабораторных условиях и таймер, причем выход датчика давления соединен со входом процессора, выход которого через электронный переключатель соединен с таймером, подключенным к входу блока сравнения, на внешней поверхности корпуса размещена панель управления, индикатор и порт-USB, причем панель управления взаимосвязана с блоком питания, а через таймер с индикатором, взаимосвязанным с блоком сравнения и электронным переключателем.
Данное устройство было создано для оперативного измерения давления газа в угле и газоносности угольного пласта в шахте в месте отбора пробы путем использования интегральной десорбции, которая коррелирует с эффективной диффузией D(t).
К недостаткам известного устройства относится то, что для его работы необходимо предварительно производить тестирование исследуемого угольного пласта в лабораторных условиях и вводить результаты тестирования в прибор, для чего необходимо специальное оборудование и дополнительные затраты времени.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для измерения эффективной диффузии газа в угле путем модификации конструкции устройства. За счет чего упрощается процесс измерения, поскольку оно исключает необходимость предварительного тестирования угольного пласта в лабораторных условиях.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для измерения эффективной диффузии газа в угле, содержащее корпус, внутри которого размещен блок питания, блок накопления газа, выполненный в виде герметичного контейнера с пробоотборником для штыба и датчиком давления, блок электронный, снабженный процессором, электронным переключателем и таймером, панель управления, индикатор и коммуникационный порт, например, USB, согласно изобретению дополнительно снабжено блоком накопления, а блок электронный - устройством памяти и вычислительным узлом. Причем выходы основного и дополнительного датчиков давления соединены с входами процессора, выходы которого через первые выходы электронного переключателя, соединенного с таймером, подключены к индикатору и устройству памяти, а вторые выходы электронного переключателя, соответственно, соединены с вычислительным узлом, выходы которого подключены к индикатору и коммуникационному порту.
Блок накопления, дополнительно введенный в устройство для измерения эффективной диффузии газа в угле, обеспечивает измерение и накопление данных о давлении из штыба угольного образца фракции R2, в то время как первый блок накопления обеспечивает измерение и накопление данных о давлении из штыба угольного образца фракции R1. За счет этого данное устройство обеспечивает одновременное измерение и накопление данных из штыба двух угольных образцов R1, R2.
Блок электронный дополнительно оснащен устройством памяти и вычислительным узлом для расчета эффективной диффузии D(t), что упрощает процесс измерения, поскольку обеспечивается оперативное определение эффективной диффузии газа в угле без предварительного тестирования угольного пласта в лабораторных условиях.
Соединение блоков и элементов блоков позволяет обеспечить измерение зависимостей давления газа от времени, передачу их в устройство памяти, дальше в вычислительный узел для расчета эффективной диффузии D(t) к индикатору и коммуникационному порту.
На фигуре 1 представлена блок-схема устройства.
Устройство для измерения эффективной диффузии газа D(t) в угле содержит корпус 1, внутри которого размещен блок 2 питания, блок накопления газа, включающий герметический контейнер 3 с пробоотборником 4, внутри которого находится штыб образца угольного пласта фракции R1 и датчик 5 давления. Также внутри корпуса 1 размещен электронный блок, включающий процессор 6, таймер 7 и управляемый им электронный переключатель 8. На внешней поверхности корпуса 1 расположена панель управления 9 с кнопкой 10, посредством которой включают блок 2 питания и таймер 7, задающий последовательность и длительность работы устройства. На внешней поверхности корпуса 1 также расположен индикатор 11 и коммуникационный порт 12 для подключения данного устройства к внешним устройствам. Кроме того, внутри корпуса 1 размещен дополнительный герметический контейнер 13 с пробоотборником 14, внутри которого находится штыб образца угольного пласта фракции R2 и датчик 15 давления, устройство памяти 16 и вычислительный узел 17. Блок 2 питания соединен с датчиками давления 5 и 15, процессором 6, таймером 7, электронным переключателем 8, панелью управления 9, индикатором 11, устройством памяти 16 и вычислительным узлом 17. Причем выходы датчиков давления 5 и 15 соединены со входами процессора 6, первой выход которого через электронный переключатель 8 может быть соединен или с индикатором 11 и устройством памяти 16, или с первым входом вычислительного узла 17, а второй выход, через электронный переключатель 8 может быть соединен или с индикатором 11 и устройством памяти 16, или со вторым входом вычислительного узла 17. Выходы вычислительного узла 17 соединены с индикатором 11 и коммуникационным портом 12. Кнопка 10 панели управления 9 соединена с блоком 2 питания, таймером 7 и электронным переключателем 8.
Заявляемое устройство работает следующим образом. В пробоотборник 4 размещают штыб образца угольного пласта фракции R1 размером 0,4-0,5 мм, а в пробоотборник 14 размещают штыб образца угольного пласта фракции R2 размером 1-1,6 мм. Пробоотборник 4 размещают в герметичном контейнере 3, а пробоотборник 14 размещают в герметичном контейнере 13. Дальше нажимают кнопку 10 на панели управления 9. Благодаря этому включается блок питания 2, электронный переключатель 8, который соединяет первый и второй выход процессора 6 с индикатором 11 и устройством памяти 16, и таймер 7 начинает отсчет времени, что может длиться от 15 до 30 минут для разных условий измерения. Из штыба образцов угольного пласта фракций R1 и R2 начинает выделяться газ, что при неизменном объеме герметичных контейнеров 3 и 13 приводит к постепенному повышению давления со временем. Отсчет давления P1i и P2i посредством датчиков давления 5 и 15, проводится с периодичностью 0.5-1 минуты, отображается на индикаторе 11 и заносится в устройство памяти 16. По окончании отсчета времени таймером 7 электронный переключатель 8 переключает первый и второй выходы процессора 6 на вычислительный узел 17 и полученные результаты давления P1i и P2i из устройства памяти 16 передаются на вычислительный узел 17. После этого вычислительный узел 17 прорабатывает результаты давления P1i, и P2i и рассчитывает эффективную диффузию газа в угле D(t).
где - R1, R2 - размер фракций образцов, R1<R2;
P1i, - текущее давление в кювете с углем фракции R1,
p2i - текущее давление в кювете с углем фракции R2,
Pk1 - конечное давление метана в кювете с углем фракции R1 по завершении измерения;
t - время измерения.
Исходя из того, что содержание метана в угле двух фракций одинаковое, а десорбция с меньшей проходит быстрее, за Pmax принимается давление Pk1 - конечное давление метана в пробоотборнике с углем меньшей фракции по завершении измерения.
Эксплуатационные испытания устройства проводились на пласте m3 в конвейерном штреке третьей западной лавы ПК 74+6,0 м. ОП "Шахта Чайкино ГП" «Макеевуголь» 09.10.2012.
Угольный пласт сложного строения. Марка уголь Ж. Угольный пласт m3 - опасный по внезапным выбросам, опасный по взрыву пыли, угрожаемый по горным ударам, не склонный к самовозгоранию, опасный по суфлярным выделениям метана. Природная газоносность 18-21 м3/т.
Бурили шпур по угольному пласту на глубину 1,3 м и прорабатывали, то есть буровая штанга проворачивалась без продвижения вперед до полного выхода горной массы. После этого продолжали бурение шпура до глубины 1,5 м и собирали измельченный уголь, высыпали его с шпура в кассету из сит с ячейками - размером 0,4 мм; 0,5 мм; 1,0 мм; 1,6 мм. Затем отсеивали на ситах гранулы размером 0,4-0,5 мм и 1,0-1,6 мм и помещали в пробоотборники до полного их заполнения. Время на все операции от начала бурения шпура по углю и перебуривания угольного пласта к заполнению пробоотборников не превышало 5 минут. Проводилась ежеминутная фиксация сведений десорбции метана из угля для каждой фракции. По завершении измерения происходил расчет эффективного коэффициента диффузии от времени выхода метана. Результаты измерения приведены в таблице (см. фиг. 2). Необходимо отметить, что результаты измерений, которые были получены посредством заявляемого устройства в шахтных условиях, близки к результатам измерений, полученных в лабораторных условиях и опубликованных в работе Греков С.П., Березовский А.А., Кошовский Б.И., Смоланов И.Н. Метановыделение из частиц угля в закрытых объемах. Горноспасательное дело. - Донецк. - 2002. - С. 56-65, а именно: D(t), измеренное посредством устройства, составляет 2,1·10-9 м2/с, а D(t), измеренное в лабораторных условиях, - 1,8·10-9 м2/с. Кроме того, измерения, проводимые в лабораторных условиях, значительно более сложные и продолжительные по времени, поскольку связаны с насыщением газом метаном угольных фракций и длятся от 20 до 25 дней.
Claims (1)
- Устройство для измерения эффективной диффузии газа в угле, содержащее корпус, внутри которого размещен блок питания, блок накопления газа, выполненный в виде герметичного контейнера с пробоотборником для штыба и датчиком давления, блок электронный, снабженный процессором, электронным переключателем и таймером, панель управления, индикатор и коммуникационный порт, например, USB, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным блоком накопления и датчиком давления, а блок электронный - устройством памяти и вычислительным узлом, причем выходы основного и дополнительного датчиков давления соединены с входами процессора, выходы которого через первые выходы электронного переключателя, соединенного с таймером, подключены к индикатору и устройству памяти, а вторые выходы электронного переключателя, соответственно, соединены с вычислительным узлом, выходы которого подключены к индикатору и коммуникационному порту.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014108332/03A RU2571769C2 (ru) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | Устройство для измерения эффективной диффузии газа в угле |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014108332/03A RU2571769C2 (ru) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | Устройство для измерения эффективной диффузии газа в угле |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014108332A RU2014108332A (ru) | 2015-11-10 |
RU2571769C2 true RU2571769C2 (ru) | 2015-12-20 |
Family
ID=54536110
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014108332/03A RU2571769C2 (ru) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | Устройство для измерения эффективной диффузии газа в угле |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2571769C2 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1456600A1 (ru) * | 1987-05-12 | 1989-02-07 | Московский Горный Институт | Способ определени выбросоопасных зон угольного пласта |
RU2019706C1 (ru) * | 1992-04-15 | 1994-09-15 | Сергей Анатольевич Радченко | Способ определения выбросоопасных зон и газоносности угольных пластов в призабойной зоне |
UA27575U (en) * | 2007-06-04 | 2007-11-12 | State Makiivka Scient Res I Fo | Appliance for prediction of outburst danger of coal beds |
CN101482027A (zh) * | 2009-02-06 | 2009-07-15 | 煤炭科学研究总院重庆研究院 | 煤与瓦斯突出试验快速卸压的煤样室 |
CN101608545A (zh) * | 2009-07-20 | 2009-12-23 | 中国矿业大学(北京) | 一种测试煤岩体中气体运移过程的方法及装置 |
CN101788546A (zh) * | 2010-02-09 | 2010-07-28 | 邬剑明 | 一种煤矿井下移动式气体束管采样监测装置 |
UA96884C2 (ru) * | 2010-12-06 | 2011-12-12 | Институт Физики Горных Процессов Нан Украины | Устройство для измерения давления и газоемкости угольного пласта |
-
2014
- 2014-03-04 RU RU2014108332/03A patent/RU2571769C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1456600A1 (ru) * | 1987-05-12 | 1989-02-07 | Московский Горный Институт | Способ определени выбросоопасных зон угольного пласта |
RU2019706C1 (ru) * | 1992-04-15 | 1994-09-15 | Сергей Анатольевич Радченко | Способ определения выбросоопасных зон и газоносности угольных пластов в призабойной зоне |
UA27575U (en) * | 2007-06-04 | 2007-11-12 | State Makiivka Scient Res I Fo | Appliance for prediction of outburst danger of coal beds |
CN101482027A (zh) * | 2009-02-06 | 2009-07-15 | 煤炭科学研究总院重庆研究院 | 煤与瓦斯突出试验快速卸压的煤样室 |
CN101608545A (zh) * | 2009-07-20 | 2009-12-23 | 中国矿业大学(北京) | 一种测试煤岩体中气体运移过程的方法及装置 |
CN101788546A (zh) * | 2010-02-09 | 2010-07-28 | 邬剑明 | 一种煤矿井下移动式气体束管采样监测装置 |
UA96884C2 (ru) * | 2010-12-06 | 2011-12-12 | Институт Физики Горных Процессов Нан Украины | Устройство для измерения давления и газоемкости угольного пласта |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014108332A (ru) | 2015-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Khandelwal et al. | Correlating static properties of coal measures rocks with P-wave velocity | |
Torabi et al. | Application of Schmidt rebound number for estimating rock strength under specific geological conditions | |
CN101135621B (zh) | 煤层可解吸瓦斯含量的直接快速测定方法 | |
Sharma et al. | A correlation between Schmidt hammer rebound numbers with impact strength index, slake durability index and P-wave velocity | |
Bastante et al. | Predicting the extent of blast-induced damage in rock masses | |
CN106680451B (zh) | 一种煤与瓦斯突出参数井下快速测定方法及装置 | |
CN104236954B (zh) | 污水处理厂处理单元水面n2o的收集装置和采样方法 | |
CN106124354A (zh) | 高含硫气藏的硫溶解度在线测试装置及方法 | |
CN103983534A (zh) | 一种瓦斯损失量推算方法 | |
Kayabali et al. | Nail penetration test for determining the uniaxial compressive strength of rock | |
CN104330835A (zh) | 含瓦斯煤复合动力灾害工作面预测实验室测试系统 | |
Anikoh et al. | Investigation of physical and mechanical properties of selected rock types in Kogi State using hardness tests | |
Szlązak et al. | Method for determining the coalbed methane content with determination the uncertainty of measurements | |
RU2019706C1 (ru) | Способ определения выбросоопасных зон и газоносности угольных пластов в призабойной зоне | |
RU2571769C2 (ru) | Устройство для измерения эффективной диффузии газа в угле | |
Wang et al. | Testing rebound hardness for estimating rock properties from core and wireline logs in mudrocks | |
CN108444856B (zh) | 煤矿井下煤层瓦斯含量与压力快速测定仪及测定方法 | |
CN107144625B (zh) | 天然气水合物钻芯轻烃气体含量解析测试系统及方法 | |
Szlazak et al. | Method for determining the coalbed methane content with determination the uncertainty of measurements | |
CN104614201A (zh) | 煤层原生co气体含量的测定方法 | |
Plaksin et al. | Framework for innovative determination of natural gas content in coal seams | |
Prokopov et al. | Monitoring of the geotechnical state of the array during the reconstruction of the Roki tunnel | |
RU2672070C1 (ru) | Способ определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля | |
Kumar et al. | Experimental evaluation of geo-mechanical properties of coal using sonic wave velocity | |
RU2632591C9 (ru) | Способ определения параметров массопереноса метана в угольном пласте |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160305 |