Спосіб визначення викидонебезпеки вугільних пластів з урахуванням йодного показника ступеня порушеності вугілля

Реферат: Спосіб визначення викидонебезпеки вугільних пластів, що полягає в бурінні поінтервальних контрольних шпурів (свердловин) у вибої гірничої виробки, відібранні проб вугілля, визначенні зони розвантаження, максимальної швидкості газовиділення, коефіцієнта міцності вугілля, йодного показника структурного порушення вугілля, комплексного показника ступеня метаморфізму, коефіцієнта викидонебезпеки і проводять обчислення відношення цих показників до їх критичних значень та обчислення узагальненого критерію викидонебезпеки. Йодний показник структурного порушення вугільного пласта визначають за формулою: j  ( V  V*)EN / 200, (1) де V - об'єм робочого розчину тіосульфату натрію використаний на титрування робочого розчину йоду без порції вугілля; V * - об'єм робочого розчину тіосульфату натрію використаний на титрування робочого розчину йоду з порцією вугілля; Е - еквівалентна маса йоду; N - нормальність робочого розчину тіосульфату натрію, а у разі перевищення критичного значення j0 =3,5 мг/г визначають вміст золи в пробі вугілля і виконують розрахунок йодного числа за формулою: j  ( V  V *)EN / 200 (G  G3 ) / G, (2) де G - маса порції проби вугілля, G3 - вміст золи в порції проби вугілля у відповідності з його зольністю. UA 120190 U (12) UA 120190 U UA 120190 U 5 10 Корисна модель належить до гірничої промисловості, а саме до способів викидонебезпеки вугільних пластів. Відомі способи визначення викидонебезпечності вугільних пластів, які включають буріння контрольних шпурів у вугільний пласт гірничої виробки відбір проб вугілля з них та визначення степеня метаморфізму, міцності вугілля, йодного показника ступеня порушеності вугілля та складання за цими показниками прогнозу викидонебезпечності [1, 2]. Найбільш близьким аналогом до способу, що запропонований, є спосіб [3] визначення викидонебезпеки вугільних пластів, що полягає в бурінні поінтервальних контрольних шпурів (свердловин) у вибої гірничої виробки, відібранні проб вугілля, визначенні зони розвантаження Ip , максимальної швидкості газовиділення gmax , коефіцієнта міцності вугілля f , йодного показника структурного порушення вугілля  j , комплексного показника ступеня метаморфізму M , коефіцієнта викидонебезпеки K в і обчислення відношення цих показників до їх критичних 15 0 0 0 значень lp , gn , f 0 , j0 ,M0 ,K в , відповідно, та обчислення узагальненого критерію викидонебезпеки В за формулою: в  в3  в5 , B 1 в2  в 4  в6 j lp gmax g Kв f M ; в 2  0 ; в1  max ; в 3  0 ; в 4  0 ; в5  0 ; в 6  0 . 0 0 lp gj f M gn gn Kв Недоліком відомого способу є не досконалість визначення йодного показника за узагальненими табличними даними, що в деяких випадках дає недостовірний результат, а у кінцевому прогнозі узагальненого критерію викидонебезпеки також дає похибку. В основу корисної моделі поставлена задача, що полягає у вдосконаленні способу визначення викидонебезпеки вугільних пластів з урахуванням йодного показника ступені порушеності вугілля, у якому за рахунок визначення йодного показника більш точно обчислюють узагальнений критерій викидонебезпеки та, як наслідок, проводять своєчасні заходи для попередження викидів і безпечного видобутку вугілля. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення викидонебезпеки вугільних пластів, що полягає в бурінні поінтервальних контрольних шпурів (свердловин) у вибої гірничої виробки, відібранні проб вугілля, визначенні зони розвантаження Ip , максимальної швидкості де в1  20 25 газовиділення gmax , коефіцієнта міцності вугілля f , йодного показника структурного порушення вугілля  j , комплексного показника ступеня метаморфізму M , коефіцієнта викидонебезпеки K в 30 0 0 0 і обчислення відношення цих показників до їх критичних значень lp , gn , f 0 , j0 ,M0 ,K в , відповідно, та обчисленні узагальненого критерію викидонебезпеки В за формулою: в  в3  в5 , B 1 в2  в 4  в6 j lp gmax g Kв f M ; в 2  0 ; в1  max ; в 3  0 ; в 4  0 ; в5  0 ; в 6  0 , згідно з корисною 0 0 lp gj f M gn gn Kв моделлю, йодний показник структурного порушення вугільного пласта визначають за формулою: j  ( V  V*)EN / 200, (1) де V - об'єм робочого розчину тіосульфату натрію використаний на титрування робочого розчину йоду без порції вугілля; V * - об'єм робочого розчину тіосульфату натрію використаний на титрування робочого розчину йоду з порцією вугілля; Е - еквівалентна маса йоду; N - нормальність робочого розчину тіосульфату натрію, а у разі перевищення критичного значення j0 =3,5 мг/г визначають вміст золи в пробі вугілля і виконують розрахунок йодного числа за формулою: j  ( V  V *)EN / 200 (G  G3 ) / G, (2) де G - маса порції проби вугілля G3 - вміст золи в порції проби вугілля у відповідності з його зольністю. Значення йодного показника структурного порушення вугільного пласта є в формулі узагальненого критерію викидонебезпеки у вигляді: де 35 40 45 в1  1 UA 120190 U B в1  в3  в5 , в2  в 4  в6 де в 3  j - йодний показник структурного порушення вугільного пласта; 0j  j - йодний показник структурного порушення; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0j - критичне значення йодний показник структурного порушення вугільного пласта. Правильне визначення йодного показника дозволить правильно визначити узагальнений критерій викидонебезпеки та своєчасно виконати заходи, що до запобігання викидам газу та вугілля і безпечного ведення гірничих робіт. Спосіб визначення йодного показника ступені порушеності вугілля виконують наступним чином. Порцію подрібненого вугілля масою 1 г (фракція від 0,5 до 0,25) кладуть у конічну колбу, додають 10 мл робочого розчину йоду в йодиді калію, колбу закривають герметично і перемішують суміш протягом 4-5 хвилин. Відфільтровують осадок. В фільтрат додають 1-2 краплі розчину крохмалю. Якщо колір розчину змінився - структура вугілля порушена. Так як зерна структурно порушеного вугілля під час перемішування їх з водою дають більший вихід в розчин мілко дисперсних часток колоїдного розміру, то вони здатні абсорбувати і більшу кількість іонів йоду, що спостерігається по зменшенню об'єму використаного на титрування тіосульфату натрію. В цьому випадку проводять кількісне визначення йодного показника кам'яного вугілля. Для кількісного визначення йодного показника порцію вугілля масою 1 г 3 (фракція від 0,5 до 0,25) кладуть у конічну колбу, додають 100 см робочого розчину йоду в йодиді калію, з температурою не менше 15 °C. Колбу закривають герметично і перемішують коливаннями протягом 5 хвилин. Після цього пробу вугілля відділяють від розчину шляхом фільтрування через паперовий фільтр. 3 За допомогою шприца відбирають 20 см відфільтрованого від вугілля робочого розчину 3 йоду в йодиді калію та виливають в конічну плоскодонну колбу місткістю 100 см і додають 2-3 краплі розчину крохмалю який фарбує розчин в синій колір. Після цього в цей розчин додають деякий об'єм робочого розчину тіосульфату натрію постійно перемішуючи до повного зникнення синього кольору (процес титрування). Об'єм розчину тіосульфату натрію що пройшов процес 3 титрування реєструється з точністю до ± 0,1 см . За результат аналізу приймають середньоарифметичне результатів двох послідовних визначень йодного показника у вугіллі абсолютне значення розбіжності між якими не перевищує дозволену розбіжність при довіреній вірогідності Р=0,95. Результати обмірювання по абсолютній величині виконують з точністю до 0,1 мг/г. Приклад конкретного застосування. 3 Припустимо, що на титрування 20 см відфільтрованого від вугілля робочого розчину йоду в 3 йодиді калію використали 8 см (V*) робочого розчину тіосульфату натрію. Знаючи, що на титрування 20 см відфільтрованого від вугілля робочого розчину йоду в йодиді калію треба 3 витратити 12 см (V) робочого розчину тіосульфату натрію, визначаємо різницю об'ємів (V-V*), 3 3 3 яка буде дорівнювати (12 см - 8 см ) = 4 см . Використовуючи періодичну таблицю хімічних елементів визначаємо (Е) еквівалентну масу йоду, яка дорівнює 127 г/моль. Розчин тіосульфату натрію в нашому випадку має нормальність 0,001H(N). Підставляючи наведені вище значення в формулу (1) визначаємо йодний показник j 4  127  0,001 j   0,0025 г / г або 2,5 мг / г . 200 Тобто, визначений нами показник  j =2,5 мг/г. Джерела інформації: 1. Патент UA № 75981 МПК Е21F 5/00 від 25.12.2012 р. 2. Патент UA № 68676 МПК Е21F 5/00 від 10.04.2012 р. 3. Патент UA № 35409 МПК Е21F 5/00 від 10.09.2008 р. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 Спосіб визначення викидонебезпеки вугільних пластів, що полягає в бурінні поінтервальних контрольних шпурів (свердловин) у вибої гірничої виробки, відібранні проб вугілля, визначенні зони розвантаження Ip , максимальної швидкості газовиділення gmax , коефіцієнта міцності вугілля f , йодного показника структурного порушення вугілля  j , комплексного показника 2 UA 120190 U ступеня метаморфізму M , коефіцієнта викидонебезпеки K в і обчислення відношення цих 0 0 0 показників до їх критичних значень lp , gn , f 0 , j0 ,M0 ,K в , відповідно, та обчисленні узагальненого критерію викидонебезпеки В за формулою: в  в3  в5 , B 1 в2  в 4  в6 5 10 15 lp j gmax g Kв f M ; в 2  0 ; в1  max ; в 3  0 ; в 4  0 ; в5  0 ; в 6  0 , 0 0 lp gj gn gn Kв f M який відрізняється тим, що йодний показник структурного порушення вугільного пласта визначають за формулою: j  ( V  V*)EN / 200, (1) де V - об'єм робочого розчину тіосульфату натрію використаний на титрування робочого розчину йоду без порції вугілля; V * - об'єм робочого розчину тіосульфату натрію використаний на титрування робочого розчину йоду з порцією вугілля; Е - еквівалентна маса йоду; N - нормальність робочого розчину тіосульфату натрію, а у разі перевищення критичного значення j0 =3,5 мг/г визначають вміст золи в пробі вугілля і виконують розрахунок йодного числа за формулою: j  ( V  V *)EN / 200 (G  G3 ) / G, (2) де в1  де G - маса порції проби вугілля, G3 - вміст золи в порції проби вугілля у відповідності з його зольністю. 20 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3