Способ прогноза самовозгорания ископаемых углей

(50 Е 21 Р 5/00 покаэателгораниякоздхЬициесящие отлекулярно самон ты, эавиипа надмо- организа- м иь 5 , ы дольные размеры 1, отранию,соста а у 0,05 згораГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ 1 ТИЙ ОПИСАНИЕ ИЭ К АВТОРСКОМУ СВ(72) КЛ.Ковалев и В.И.Саранчук (71) Всесоюзный научно-исследовательский геологоразведочный институт угольных месторождений(56) 1. Маценко Г.П. и др. Склонност углей Донбасса к самовозгоранию от генезиса. - Химия твердого топлива", 1980, В 5, с. 23-28.2. Авторское свидетельство СССР Ф. 730972, кл. Е 21 Р 5/00, 1976.(54)(57) СПОСОБ ПРОГНОЗА САМОВОЗГОРАНИЯ ИСКОПАЕМЫХ УГЛЕЙ, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповьпдения надежности и достоверностипрогноза самовозгорания углей различных марок путем изучения их надмолекулярной организации, производятсъемку малоугловых дифрактограммуглей, по дифракционным максимумамопределяют тип надмолекулярной оранизации и ее продольные размеры вычисляют-показатель самовозгораия углей по зависимости лементов надмолеку ярной организации,нм,причем угли, для которых знас составляют 0,09 4 с . ( О, 1носят к опасным по самовозгоугли, для .которых значенияляют 0,05 Бс ( 0,09, относятмалоопасным по самовозгораниюли, для которых значения д1 Сотносят к неопасным по самовонию.1132026 10 15 20 1Изобретение относится к горномуделу, преимущественно к разработкеугольных месторождений, и может бытьиспользовано при прогнозе явления самовозгорания в угольных пластах,Известны способы прогноза самовозгорания в угольных пластах, основанные на установлении восстановленности углей, склонных к самовозгоранию, и вычислении количества парамагнитных центров, концентрация которых у углей, склонных к самовозгоранию, имеет ппньеееннае аначение 11,Однако данные способы длительныи трудоемки.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ оцен.ки склонности углей к самовозгоранию, заключающийся в измеренииконстанты скорости сорбции кислорода углем, температуры и определениитемпературного коэффициента скорости сорбции кислорода углем, по величине которого судят о склонностиугля к самовозгоранию 21,Указанный способ является малодостоверным, длительным и трудоем -ким.Используемый в известном способеЗОкоэффициент скорости сорбции кислорода углем (Е) мало достоверенвследствие того, что ошибочно принята прямолинейная зависимость скорости сорбции кислорода от температуры в то время как она описываетсярЕйт,уравнением Арениуса Чю Ч 6в связи с чем даже для одной маркиугля величина Е будет различна в разных интервалах температур, Исследования должны проводиться с определенной фракцией угля, так как скорость сорбции зависит от удельнойповерхности. Выход угля определеннойфракции составляет 29-302 от массы 45исходной пробы, поэтому требуемыйобъем угля возрастает в 3- разапо сравнению с используемым при непосредственном определении коэффициента Е. На коэффициент Г большоевлияние оказывают зольность углей,минеральный состав золы, влажность,пористость, трещиноватость,11 ель изобретения - повышение надежности и достоверности прогноза 55самовозгорания углей различных марокпутем изучения их надмолекулярнойорганизагггги.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу прогноза самовозгорания ископаемых углей производят съемку малоуглевьх дифрактограмм углей, по дифракционным максимумам определяют тип .надмолекулярной организации и ее продольные размеры и вычисляют показатель самовозгорания углей по зависимости.1 си - показатель самовозгорания,4О аЫ - коэффициенты, зави-,сящие от типа надмолекулярной организации, 3 - нм , т-гнм , 1 д - нм- продольные размерыэлементов надмолеку.лярной органиэации,нм,причем угли, для которых значениясоставляют 0,09 ( с 1 с 0,11, относят к опасным по самовозгоранию,угли, для которых значения г составляют 0,05Ы 0,09 относят кмалоопасным по самовозгоранию, а угли, для которых значения г ( 0,05,сотносят к неопасным по самовозгора -нию,В предлагаемом способе осуществляется одна операция - съемка дифракто.грамм методом малоугловой рентгеновс.кой дифракции и по параметрам надмолекулярной организации углей с высокой точностью прогнозируется явление самовозгорания, что выгодно отличает его от известного.На чертеже показан график, построенный на основе экспериментальных данных, зависимости самовозгорания с от продольных размеров (1 1)1надмолекулярных элементов.Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.По малоугловой дифрактограмме,получаемой путем .съемки на малоугловом дифрактометре, определяютсяположения дифракционных максимумов,характеризующих тип надмолекулярнойорганизации и ее параметры - продольный 1 и поперечный 1, размеры.Продольные размеры 1 а, подставляютв формулу (1),Путем математической обработкиэкспериментальных данных для углейнизкой и средней степени метаморфизма получены следующие значения коэф3 11 фициентов: Ж = -0,108; (3 = 0,04199,= 0,002586, Ы= 0,00004839. В соответствии с этим показатель самовоз горания для углей низкой и средней степени метаморфизма определяется выражениемС = -О, 108 + 0,04 199 1.н ++ 0,002586 Ь + 0,00004839 Ья.Из представленного эксперименталь. ного графика видно, что при значениях 1 от 0,09 до О, 11 угольные пласты опасны по самовозгоранию, при значенияхот 0,05 до 0,09 мало опасны по самовозгоранию, а при значениях ( с 0,05 склонность углей к самовозгоранию минимальна,Математическая обработка методом парной корреляции экспериментальных данных показывает высокую достоверность предлагаемого способа. Коэффициент корреляции 8 составляет 0,98.П р и м е р, Из штуфа угля выпиливаются пластины размером, соответствующим размеру образцедержателя ганиометра малоуглового дифрактометра размером 2-3 см и толщиной 2 мм, оптимальной для съемки дифрактограмм на просвет. Пластины готовят в двух плоскостях: параллельной и перпендикулярной напластованию угля. Образец помещают в образцедержатель 1гониометра малоуглового дифрактометра типа АМУР. При этом применяется рентгеновская трубка БСВс медным антикатодом и длиной волны 9= О, 154 нм. Монохроматор - плоский кристалл германия. Детектор излуче 32026 4ния - сцинтилляционный счетчик скристаллом На 1 ФЭУ, Напряжение нааноде рентгеновской трубки 35 кВ,ток 21 мА. Высота приемной щели28 мм, ширина 0,001745 рад, Диапазон снятия малоугловых дифрактограмм Ц = 10 - 31По дифракционным максимумам намалоугловой дифрактограммепо форму.1 О ле Бреггао 25 н 9,15 где и - порядок отражения;- длина волны рентгеновскогоизлучения (СцК = 0,154 нм),8 - угол отражения, град,определяются размеры элементов надмолекулярной организации и их типизвестным методом. Продольный размер (ь ) элемента надмолекулярнойорганизации подставляется в формулу (1), по которой определяется значение показателя самовозгорания исследуемого угля,/ Использование предлагаемого способа прогноза самовозгорания ископаемых углей на основе изучения ихнадмолекулярной организации обеспечивает по сравнению с известнымиспособами быстроту и высокую точностьопределения параметров элементов надмолекулярной организации углей и возможность применения его на стадиигеологоразведочных работ вследствиемалого объема отбираемых углей (например, керн),илиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проект 4 Тираж 426НИИПИ Государственного кпо делам изобретений и113035, Москва, Ж, Раушская Подписноемитета СССРткрытийаб д, 4/5