RU2672070C1 - Способ определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля - Google Patents
Способ определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672070C1 RU2672070C1 RU2017138769A RU2017138769A RU2672070C1 RU 2672070 C1 RU2672070 C1 RU 2672070C1 RU 2017138769 A RU2017138769 A RU 2017138769A RU 2017138769 A RU2017138769 A RU 2017138769A RU 2672070 C1 RU2672070 C1 RU 2672070C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal
- gas
- sample
- gas pressure
- glass
- Prior art date
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 14
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 9
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 101100008047 Caenorhabditis elegans cut-3 gene Proteins 0.000 abstract 1
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract 1
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 abstract 1
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000005029 sieve analysis Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
- E21B17/18—Pipes provided with plural fluid passages
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N7/00—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour
- G01N7/14—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour by allowing the material to emit a gas or vapour, e.g. water vapour, and measuring a pressure or volume difference
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения выбросоопасности угольных пластов при подземной разработке. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля. В шахтных условиях производят отбор проб угля в шпуре, пробуренном из подготовительной выработки диаметром 43 мм, с глубины 3,5÷5,5 м с помощью керноотборника, который механически соединен с буром из витой стали, и помещают в герметичный стальной стакан, имеющий в крышке внешний манометр для измерения газового давления, термосопротивление во внутренней области с выведенными контактами для измерения температуры и стальной стержень для разрушения пробы угля при вращении. После чего в течение 1,5÷2 часов стакан с пробой угля доставляют в лабораторию и по манометру определяют газовое давление в стакане. Далее, разрушают пробу угля в стакане в течение 1 мин и фиксируют конечную температуру, приращение газового давления и определяют средневзвешенный радиус частиц угля. Пробу угля последовательно от 3 до 5 раз подвергают разрушению, каждый раз фиксируя конечную температуру, приращение газового давления и определяя средневзвешенный радиус частиц угля. После чего строят график зависимости приращения давления в стакане от средневзвешенного радиуса частиц угля, с помощью которого рассчитывают число молей газа на единицу массы угля, выделившегося в процессе разрушения пробы угля. Затем определяют удельную интенсивность газовыделения из разрушенного угля. 2 ил.
Description
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения выбросоопасности угольных пластов при подземной разработке.
Известен способ определения газовыделения из отбитого угля [Шевченко Л.А., Ливинская С.Н. Газовыделение из отбитого угля при интенсивной отработке угольных пластов / Вестник КузГТУ, 2015 г. №1, С. 164-166], включающий определение массы угля на лавном конвейере, значений газоносности краевой части пласта x0, остаточной газоносности угля, выходящего из лавы хост, и расчет газовыделения из отбитого угля в лаве по формуле:
где S - площадь среднего поперечного сечения транспортируемого угля на лавном конвейере;
γ - плотность разрыхленного угля на конвейере;
x0 - газоносность краевой части пласта;
хост - остаточная газоносность угля, выходящего из лавы.
Недостатком данного способа является то, что он не позволяет определять интенсивность газовыделения, т.е. газовыделение в единицу времени, играющую ключевую роль при определении выбросоопасности угольного пласта.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является известный способ определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля [Борисенко А.А. Условия возникновения и механизм внезапных выбросов и других газодинамических явлений в шахтах // Научные сообщ. ИГД им. А.А. Скочинского, выпуск 182, 1979 г.], включающий отбор проб в шахтных условиях, разрушение пробы угля и определение метановыделения из разрушенного угля по формуле:
где d - показатель, характеризующий способность угля к газоотдаче;
Р - давление газа;
t - время с момента разрушения угля.
К числу преимуществ данного способа относятся: учет особенностей каменного угля к газоотдаче, газового давления и времени, прошедшего с момента разрушения.
Недостатками данного способа являются: неопределенность в плане последовательности и особенностей измерения параметров d и Р, которые зависят от ряда факторов, в том числе от времени, места, способа измерения и горнотехнических условий, связанных с вторичными осадками основной кровли. Это приводит к неточности расчета интенсивности газовыделения и последующего прогноза выбросоопасных ситуаций.
Техническим результатом изобретения является повышение точности определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля, включающем отбор проб в шахтных условиях за зоной влияния выработки, разрушение пробы угля и измерение выделившегося газа, согласно изобретению, пробу угля в шахте отбирают в шпуре, пробуренном из подготовительной выработки диаметром 43 мм, с глубины 3,5÷5,5 м с помощью керноотборника, который механически соединен с буром из витой стали, и помещают в герметичный стальной стакан, имеющий в крышке штуцер для подключения внешнего манометра для измерения газового давления, термосопротивление во внутренней области с выведенными контактами для измерения температуры и стальной стержень для разрушения пробы угля при вращении, после чего в течение 1,5÷2 часов стакан с пробой угля доставляют в лабораторию и по манометру определяют газовое давление в стакане, затем пробу в течение 1 мин последовательно от 3 до 5 раз подвергают разрушению, каждый раз поддерживая конечную температуру по первому циклу для исключения дополнительных тепловых эффектов, определяют приращение газового давления и средневзвешенный радиус частиц угля, после чего строят график зависимости приращения давления в стакане от средневзвешенного радиуса частиц угля, с помощью которого рассчитывают число молей газа на единицу массы угля, выделившегося в процессе разрушения пробы, далее определяют удельную интенсивность газовыделения в зависимости от времени.
Отличительные от прототипа признаки заключаются в том, что определены места отбора проб угля, последовательность и совокупность операций для определения интенсивности газовыделения в зависимости от средневзвешенного радиуса частиц угля. Заявляемый способ определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана экспериментальная зависимость средневзвешенного радиуса частиц угля от времени разрушения для данного шахтопласта; на фиг. 2 - график зависимости суммарного газовыделения при разрушении угля от средневзвешенного радиуса частиц угля для разных моментов времени.
Способ осуществляют следующим образом. Пробу угля в шахте отбирают в шпуре, пробуренным из подготовительной выработки диаметром 43 мм, с глубины 3,5÷5,5 м с помощью керноотборника, механически соединенного с буром из витой стали, которую помещают в герметичный стальной стакан, имеющий в крышке штуцер для подключения внешнего манометра для измерения газового давления, термосопротивление во внутренней области с выведенными контактами для измерения температуры и стальной стержень для разрушения пробы угля при вращении. В течение 1,5÷2 часов стакан с пробой угля доставляют в лабораторию и по манометру определяют газовое давление в стакане ΔР0. Затем пробу угля в течение 1 мин подвергают разрушению, фиксируют конечную температуру, измеряют приращение газового давления и с помощью ситового анализа определяют средневзвешенный радиус частиц угля по формуле:
где ri - радиус частицы i-той фракции;
n - число фракций;
ΔVi - объем i-той фракции;
V - объем пробы угля.
Измеряют массу пробы угля, после чего всю пробу угля вновь помещают в стакан и вращают в течение 1 мин, фиксируя конечную температуру и средневзвешенный радиус частиц. Измерения повторяют раз и строят график зависимости приращения давления в стакане от средневзвешенного радиуса частиц угля, который аппроксимируют выражением:
где ΔР0 - первоначальное давление газа в стакане;
γ, b - постоянные, которые определяют из полученной экспериментальной зависимости для каждого пласта;
r - средневзвешенный радиус частиц угля.
Далее рассчитывают число молей газа, выделившегося в процессе разрушения из единицы массы угля, по формуле:
где m - масса пробы угля;
ΔР0 - первоначальное давление газа в стакане;
γ, b - постоянные, которые определяют из полученной экспериментальной зависимости для каждого пласта;
r - средневзвешенный радиус частиц угля;
R - универсальная газовая постоянная, R=8,31 Дж/К⋅моль;
Т1 - термодинамическая температура пробы угля при разрушении.
Удельную интенсивность газовыделения, приведенную к условиям Ратм=105 Па и Т0=288 К, находят по формуле:
где 
- число молей газа, выделившегося в процессе разрушения из единицы массы угля;
z - коэффициент сжимаемости газа, z=0,888;
R - универсальная газовая постоянная, R=8,31 Дж/К⋅моль;
T0 - термодинамическая температура, Т0=288 К;
Ратм - атмосферное давление, Ратм=105 Па;
Δt - время.
Claims (1)
- Способ определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля, включающий отбор проб в шахтных условиях, разрушение пробы угля и измерение выделившегося газа, отличающийся тем, что пробу угля в шахте отбирают в шпуре, пробуренном из подготовительной выработки диаметром 43 мм, с глубины 3,5÷5,5 м с помощью керноотборника, который механически соединен с буром из витой стали, и помещают в герметичный стальной стакан, имеющий в крышке штуцер для подключения внешнего манометра для измерения газового давления, термосопротивление во внутренней области с выведенными контактами для измерения температуры и стальной стержень для разрушения пробы угля при вращении, после чего в течение 1,5÷2 ч стакан с пробой угля доставляют в лабораторию и по манометру определяют газовое давление в стакане, затем пробу в течение 1 мин последовательно от 3 до 5 раз подвергают разрушению, каждый раз поддерживая конечную температуру по первому циклу для исключения дополнительных тепловых эффектов, определяют приращение газового давления и средневзвешенный радиус частиц угля, после чего строят график зависимости приращения давления в стакане от средневзвешенного радиуса частиц угля, с помощью которого рассчитывают число молей газа на единицу массы угля, выделившегося в процессе разрушения пробы, далее определяют удельную интенсивность газовыделения в зависимости от времени.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017138769A RU2672070C1 (ru) | 2017-11-07 | 2017-11-07 | Способ определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017138769A RU2672070C1 (ru) | 2017-11-07 | 2017-11-07 | Способ определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2672070C1 true RU2672070C1 (ru) | 2018-11-09 |
Family
ID=64103378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017138769A RU2672070C1 (ru) | 2017-11-07 | 2017-11-07 | Способ определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2672070C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2700854C1 (ru) * | 2019-03-13 | 2019-09-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) | Способ определения выбросоопасности в очистных выработках при отработке угольных пластов с труднообрушаемыми кровлями |
| CN111396050A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-07-10 | 西安科技大学 | 一种浅埋单关键层采场覆岩结构的网格状钻场实测方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU608959A1 (ru) * | 1967-08-03 | 1978-05-30 | Krichevskij Ruvim M | Способ определени газопроницаемости массива угольного пласта |
| SU657177A1 (ru) * | 1973-03-26 | 1979-04-15 | Государственный Макеевский Ордена Октябрьской Революции Научно-Исследовательский Институт По Безопасности Работ В Горной Промышленности | Устройство дл определени объема газовыделени |
| RU2019706C1 (ru) * | 1992-04-15 | 1994-09-15 | Сергей Анатольевич Радченко | Способ определения выбросоопасных зон и газоносности угольных пластов в призабойной зоне |
| US8418526B2 (en) * | 2009-07-20 | 2013-04-16 | China University of Mining & Technology ( Beijing) | System and method for testing gas migration process in coal-rock mass |
| RU2526962C1 (ru) * | 2013-06-18 | 2014-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт угля Сибирского отделения Российской академии наук, ИУ СО РАН | Способ определения газокинетических характеристик угольного пласта |
-
2017
- 2017-11-07 RU RU2017138769A patent/RU2672070C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU608959A1 (ru) * | 1967-08-03 | 1978-05-30 | Krichevskij Ruvim M | Способ определени газопроницаемости массива угольного пласта |
| SU657177A1 (ru) * | 1973-03-26 | 1979-04-15 | Государственный Макеевский Ордена Октябрьской Революции Научно-Исследовательский Институт По Безопасности Работ В Горной Промышленности | Устройство дл определени объема газовыделени |
| RU2019706C1 (ru) * | 1992-04-15 | 1994-09-15 | Сергей Анатольевич Радченко | Способ определения выбросоопасных зон и газоносности угольных пластов в призабойной зоне |
| US8418526B2 (en) * | 2009-07-20 | 2013-04-16 | China University of Mining & Technology ( Beijing) | System and method for testing gas migration process in coal-rock mass |
| RU2526962C1 (ru) * | 2013-06-18 | 2014-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт угля Сибирского отделения Российской академии наук, ИУ СО РАН | Способ определения газокинетических характеристик угольного пласта |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2700854C1 (ru) * | 2019-03-13 | 2019-09-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) | Способ определения выбросоопасности в очистных выработках при отработке угольных пластов с труднообрушаемыми кровлями |
| CN111396050A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-07-10 | 西安科技大学 | 一种浅埋单关键层采场覆岩结构的网格状钻场实测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Du et al. | Experimental study of slabbing and rockburst induced by true-triaxial unloading and local dynamic disturbance | |
| Kim et al. | Effect of water saturation and loading rate on the mechanical properties of Red and Buff Sandstones | |
| Khandelwal | Correlating P-wave velocity with the physico-mechanical properties of different rocks | |
| Zhao et al. | Influence of unloading rate on the strainburst characteristics of Beishan granite under true-triaxial unloading conditions | |
| Khandelwal et al. | Correlating static properties of coal measures rocks with P-wave velocity | |
| Xie et al. | Effects of gas pressure on the failure characteristics of coal | |
| Banadaki | Stress-wave induced fracture in rock due to explosive action | |
| RU2672070C1 (ru) | Способ определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля | |
| Wang et al. | An ultrasonic-based method for longwall top-coal cavability assessment | |
| Jiang et al. | Failure characteristics of surrounding rocks along the radial direction of underground excavations: An experimental study | |
| Wang et al. | Blast induced crack propagation and damage accumulation in rock mass containing initial damage | |
| Tian et al. | A study of the principles and methods of quick validation of the outburst-prevention effect in the process of coal uncovering | |
| Raina et al. | Rock mass damage from underground blasting, a literature review, and lab-and full scale tests to estimate crack depth by ultrasonic method | |
| RU2019706C1 (ru) | Способ определения выбросоопасных зон и газоносности угольных пластов в призабойной зоне | |
| Wei et al. | An improved crack initiation stress criterion for brittle rocks under confining stress | |
| RU2339816C1 (ru) | Способ определения длительной прочности горных пород | |
| Li et al. | Investigation on acoustic emission characteristics of hole-joint contained granite under a compressive disturbance: experimental insights | |
| Plaksin et al. | Framework for innovative determination of natural gas content in coal seams | |
| Ding et al. | Analysis of similarities and differences between acoustic emission and charge signal based on fractal characteristics of coal fracture | |
| Kumar et al. | Experimental evaluation of geo-mechanical properties of coal using sonic wave velocity | |
| RU2410727C1 (ru) | Способ определения размеров трещины в породах | |
| Agaiby | Fracture characterization of clays and clay-like materials using flattened Brazilian Test | |
| Sabanov | COMPARISON OF UNCONFINED COMPRESSIVE STRENGTHS AND ACOUSTIC EMISSIONS OF ESTONIAN OIL SHALE AND BRITTLE ROCKS. | |
| Lacidogna et al. | Masonry structures | |
| Adushkin et al. | Changes in properties of rock massifs due to underground nuclear explosions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191108 |