Способ определения выбросоопасности углей

союз сожтснихмеемеееееиРЕСПУБЛИК ИВ Н 11 ЯОзд) Е 21 Р 5/00 3 11 р 22 Бюл айлС88.8)ое свидетельство С 21 Р 5/00, 1979. свидетельство ССС 21 Р 5/00, 1981 тно тронного парамагни резонанса, зарегис ванного после дисп рования, к интенси ности сигнала, зар стрированного до н диспергирования об величина отношения тенсивности сигнал триро- ергиеги" ачал разца ин м ного резотрировантонного маг нанса, заре спергироваивности сиг трированно- диспергиного после д ния, к интен нала, зареги го до начала рования обра угли относя при В, (3 ся к выброк невыброи при В.м соопасным, соопасным.(71) Институтки АН УССР(прототип). геотехнической механи-,(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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения надежности определения выбросоопасности углей путем учета их строения на атомно-молекулярном уровне,одновременно с регистрациеи интенсивности сигналов электронного парамагнитного резонанса до и после диспергирования производят регистрацию интенсивности сигналов протонного магнитного резонанса, при этом показатель выбросоопасности углей определяют по формуле 1ел енапрПмРгде К- величина отношения интенсивности сигнала элек1097804Изобретение 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 са 13.Недостатками способа являются сложность его осуществления на этапах пробоотбора углей, получения экспериментальных данных и их обра ботки, многооперационность подготовительных работ; герметизация пробы угля, высушивание, взвешивание на аналитических весах до насьпцения метаном и водой и повторное взвеши ванне, на которые затрачивается до месяца времени при обработке одной пробы угля. Кроме того, многооперационность является дополнительным источником погрешностей конечного 25 результата определений.Наиболее близким но технической 40 сущности и получаемому результатук предлагаемому является способпрогнозирования потенциальнойвыбросоопасности 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 2Недостаток 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 выбросоопас 2ности углей путем учета их строенияна атомно-молекулярном уровне.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу, включающему отбор иэ угольного пластапроб угля, приготовление из нихпорошкообразных образцов, диспергирование образцов, регистрацию иопределение до и после диспергирования образцов интенсивностисигналов электронного парамагнитного резонанса и отношения интен"сивности сигнала после диспергирования к интенсивности сигналадо диспергирования, определение выбросоопасности углей, одновременнос регистрацией интенсивности сигналов электронного парамагнитногорезонанса до и после. диспергирования производят регистрацию интенсивности.сигналов протонного магнитного резонанса, при этом показатель выбросоопасностч углей определяют по формулеВАм К,пмргде Кипр - величина отношения интенсивности сигнала30 электронного парамагнитного резонанса,зарегистрированногопосле диспергирования, к интенсивности35 сигнала, зарегистрированного до начала диспергирования образца,Кмр - величина отношения интенсивности сигналапротонного магнитногорезонанса, зарегистрированного после диспергирования, к интенсивности сигнала, за 45 регистрированного доначала диспергированияобразца,и при Вм 3 3 угли относят к выбросоопасным, а при Вп (3 " к невыбросоопасным,Способ осуществляется следующимобразом.Подготовка образцов угля для регистрации относительного изменения55интенсивности сигналов ЭПР и ПМР придиспергировании едина. Отобранныепробы угля из угольного пластадробят на установке ударного действия; высушивают и рассеивают.97804помещают в описанное выше устройство, с помощью вакуумной установкиВУПв пробирке создается разрежение порядка (4 10 -З мм рт.ст.,после чего устройство с углем помещают в измерительную ячейку радиоспектрометра типа РЯ 2301. Предварительно элементы измельчения с помощью тороидального постоянного О магнита поднимают в верхнюю частьпробирки.После регистрации сигнала ПМРот образца угля устройство извлекают из измерительной ячейки спектрометра и помещают в катушку, черезкоторую с помощью простого генератора импульсов тока (на одном ти- .ристоре) пропускают ток. Частотаимпульсов тока регулируется в пре делах 10-0,5 Гц, время диспергирования 30 мин. Затем элементы измельчения с помощью тороидальногомагнита поднимают в верхнее положение, устройство помещают в измери тельную ячейку прибора и снова регистрируют сигнал ПМР.Для исключения ошибок, связанных нестабильностью режимов работырадиоспектрометра, параллельно З 0 сигналу ПМР до и после диспергирования угля регистрируется сигналконтрольного образца (безводныйпорошок химически чистого гидрок"сида кальция).35 Величина отношения интенсивностисигнала ПМР от образца угля последиспергирования к интенсивностисигнала до начала диспергированияопределяется из выражения пмр ко лмрлир ко о"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 ПМР 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, диспергирование угля и повторную регистрацию сигнала ПМР от диспергированного образца. Установка, в которой осуществляют регистрацию сигнала ПМР образца угля и его диспергирование, состоит из пробирки, крышки с отво" . дом для подсоединения устройства с помощьюштуцера 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 сов 40 мещено с отверстием в пришлифованной зоне штуцера при его повороте вокруг своей оси. Последнее сделано цля 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.(магнитомягкий50 сплав) диаметром 1 мм и длиной 5-8 мм. Измерения проводят в следующемпорядке, 55 Образец угля крупности 0,1-0,16 ммс элементами измельчения (на 2 гугля 10 остеклованных цилиндриков) интенсивность сигналаПМР,зарегистрированного до и после диспергирования образцаугля соответственно,усл.ед.,интенсивность сигналаПМР, зарегистрирован-ного от контрольногообразца после записисигнала ПМР от образца угля до начала и .после диспергироваиия соответственно, усл. ед,1097804 Составитель Г. ВасючковаТехред 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, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 Регистрация сигнала ЭПР осуще" ствляется 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 в5 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 ЭПРот образца угля той же исходной пробы, что и в случае регистрации сигналов ПМР, определяют величину эа напр 1 юпхт оэяр эпргде 7, Э- интенсивностисигнала ЭПР от образцов угля до ипосле диспергирования, усл.ед.По определенным величинам К э и К вычисляется показатель выбвмр 1росоопасности ВЯм КэпрКИМРПреимущество 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 нарушен- ность макром и тонкопористой структуры углей, что, в свою очередь, повышает надежность определения выбросоопасности углей.