Способ определения степени выбросоопасности углей и устройство для его осуществления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик рц 981624(22) Заявлено 02.06.81 (21) 3297159/22-03с присоединением заявки Мо(И) М. Кл.з Е 21 Р 5/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата ситубликования описания 15. 12 . 82(ЪЖИнститут геотехнической механики АН Украинской ССР "(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЫБРОСООПАСНОСТИ УГЛЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к горной промышленности и может быть .использовано при оценке степени выбросоопасности углей. Известен способ прогнозирования потенциальной выбросоопасности угольных пластов, включающий отбор проб угля в забое шахты, их иэмельчение, регистрацию сигнала электронногопарамагнитного резонанса 1.Недостатком способа является отсут ствие воэможности измерения количества парамагнитных центров в процессе диспергирования, при котором при измельчении углей происходит накопление в них парамагнитных центров,Известен способ определения пара- магнитных центров веществ при их раз-, рушении, включающий иэмельчение вещества, определение величин концентрации парамагнитных центров. Способ осуществляется устройством, содержащим кварцевую трубку, резонатор, электромагнитный вибратор и элемент разрушения 2.Недостатком способа является то, что величина концентрации парамагнит. ных центров - многофакторная, зависящая от вещественного состава углей, степени метаморфиэма и степениокисления, при этом вклад от разли"чия структурных особенностей выбросо.опасных и невыбросоопасных углей вабсолютную величину концентрации парамагнитных центров углей затушеванф и по значениям концентрациипарамагнитных центров углей разнойстепени метаморфизма и вещественногосостава дать заключение о степенивыбросоопасности не представляетсявозможным,Цель изобретения - повышение надежности определения степени выбросоопасности углей.Поставленная цель достигается тем, что регистрацию сигнала электронного парамагнитного резонанса осуществляют одновременно с диспергированием измельченного угля, при этом -и увеличении интенсивности сигнала электронного парамагнитного резонанса в процессе диспергирования в сравнении с сигналом электронного парамагнитного резонанса до диспергирования угли относят к нввыбросоопасиым, при постоянстве сигнала или его уменьшении - к выбросоопасным или угрожае 981 б 24мым, а степень выбросоопасности углей определяют по формуле:Эк= - 9 -кгде 1, 1 - амплитуды сигнала, равные вйсоте вертикальной линии намасштабной сетке осциллографа додиспергирования и после диспергирования и при К ) 1,2 угли относят кневыбросоопасным, при К=1,2-1,0 - кугрожаемым и при К1,0 - к выбросоопасным.Способ осуществляется устройством,содержащим кварцевую трубку, резонатор, электромагнитный вибратор и элемент разрушения, в котором кварцеваятрубка пропущена через резонатор,который содержит перегородку, а элемент разрушения состоит из пестикаи трубки, установленной с возможностью центрирования пробы в резонатореНа Фиг,1 изображено устройство цля определения степени выбросоопасности углей; на фиг.2 - характеризменения величины концентрации парамагнитных центров при диспергировании, где а - невыбросоопасные угли, б - выбросоопасные угли.Устройство содержит резонатор 1, через который пропущена закреплен ная в точках 2 и 3 кварцевая трубка 4 с перегородкой 5, на которуюнасыпается исследуемый угольный порошок б, Через верхний край трубки 4 опускается пестик 7 с трубкой 8 35 для предотвращения миграции угольной пыли. Конец рукоятки пестика 9 подсоединен к электромагнитному вибратору 10.Отобранный в шахте из груды за боя уголь измельчается и помещается в сушильный шкаф с электрическим обогревом и терморегулятором для сушки при температуре 75 ОС в течение 12 ч, вес пробы 50-100 г. Высушенный 45 уголь просеивается. Исходным материалом для проведения исследований служит уголь крупности 02-0,1 б мм, С помощью дозатора порошковых проб осуществляется перемешивание и отбор навески, которая помещается в кварцевую трубку с перегородкой в центре резонатора.Через верхний край кварцевой труб ки уголь накрывается пестиком, изготовленным из того же материала. диа метр трубки 6 мм, толщина стенок 1 мм, перегородки 2 мм. Конец рукоятки пестика крепится к приводу, в качестве кОторого используется электромагнитный вибратор от электро бритвы Киев, в качестве прибора по регистрации сигнала исполь" зуется спектрометр. типа РЭ.Собранная таким образом установка готова к работе. 65 После включения спектрометра и его прогрева выставляется на экране ос-циллографа сигнал необходимой амплитуды, который для контроля записыва ется на самописец. Учитывая, что ширина сигнала углей при измельчении практически не заменяется , развертку по горизонтали электронного луча на экране осциллографа убирают, выс- тавляя таким образом на экране вертй" кальную черту, по длине которой судят об интенсивности сигнала.Включается вибратор и одновременно наблюдается характер изменения интенсивности сигнала по масштабной сетке на экране осциллографаПродолжительность диспергирования составляет 0,5-1,0 мин. После диспергирования на самописце запись сигнала продолжается.Увеличение интенсивности сигнала ЭПР характеризует невыбросоопасные угли. Незначительное увеличение, постоянство или даже уменьшение интенсивности сигнала ЭПР при измельчении углей характерно для выбросоопасных и угрожаемых углей с развитой тектонической структурой разрушения, когда процесс разрушения протекает по природным дефектам без заметного накопления новых, что и отражается на амплитуде сигнала ЭПР. По соотношению интегральной интенсивности сигналов, зарегистрированных до и после диспергирования, оценивается количественная величина степени выбросоопасности углей К по формулеЕ:уоП л 31к= 3"где- амплитуда в точках разбиенияспектра угля до начала дис 1 Кпергирования;амплитуды в точках разбиения спектра угля после ихдиспергирования;1ЭО,ЭК - амплитуда сигнала, равнаявысоте вертикальной линии намасштабной сетке осциллографа до диспергирования и послесоответственно.На фиг,2 приведен пример изменения величины концентрации парамагнитных центров относительно максимального значения при изменении размеров угольных частиц при их разрушении. Угли, дающие механохимический эффект, заключающийся в нарастании количе"тва парамагнитных частиц при диспергировании, со значением величины коэффициента К ) 1,2, относятся к невыбросоопасным, при К =Применение изобретения позволяетэкспериментальным путем определятьстепень выбросоопасности углей.Использование предлагаемого способа определения степени выбросоопасности углей, обладающего высокой надежностью, позволяет производить регистрацию реакции угля на механическое воздействие, т.е. разрушение угля, величина которой определяется структурой угля, исключает необходимость взвешивания навески и уменьшает влияние на конечный результат опытов непостоянства вещественного состава.Формула изобретения1. Способ определения степени выбросоопасности углей, включающий ,отбор пробы угля в забое шахты, ее измельчение, регистрацию сигнала элек тронного парамагнитного резонанса измельченной пробы, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности определения степени выбросоопасности углей, регистрацию сигнала электронного парамагнитного резонанса осуществляют одновременно с диспергированием измельченного угля, при этом при увеличении интен- сивности сигнала электронного пара- магнитного резонанса в процессе диспергирования в сравнении с сигналом электронного парамагнитного,резонанса до диспергирования угли относятк невыбросоопасным, при постоянствесигнала или его уменьшении - к выбросоопасным или угрожаемым, а стейень выбросоопасности углей определяют по формуле,оК =3,где 7 О Эк - амплитуды сигнала, равныевысоте вертикальной линии на масшо табной сетке осциллографа до диспергирования и после диспергированияи при К ) 1,2 угли относят к невыбросоопасным,при К=1,2-1,0 - к угрожаеьым и при К 1,0 - к выбросооЬасным.15 2. Устройство для определения степени выбросоопасности углей, содержащее кварцевую трубку, резонатор,электромагитный вибратор и элементразрушения, отличающееся3) тем, что кварцевая трубка пропущеначерез резонатор, который содержитперегородку, а элемент разрушениясостоит из пестика и трубки, установленной с возможностью центрирования25 пробы в резонатореИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Метод прогноза потенциальнойвыбросоопасности угольных пластов,Зо ВДНХ, СССР. Новочеркасский политех. нический институт, 1978, с, 8.2, Власова М,В Какаэей Н.Г.Электронный парамагнитный резонанс вмеханически разрушенных твердых телах. Киев, Наукова думка, 1979,с. 60-63 (прототип).