Способ определения степени выбросоопасности углей и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик р>981624 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 02.06.81 (21) 3297159/22-03 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 15.1282. Бюллетень Мо 46 (И) М.Кл.з

E 21 F 5/00

Государственный комитет

С СС:P по делам изобретений и открытий (53) УДК 622.817 (088.8) Дата ситубликования описания 15.12.82 (72) Авторы изобретения

В.Е. Забигайло, A.Ñ. Поляшов и Н.А. Пимоненко

I

i

Институт геотехнической механики AH Украинской ССР ". (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ВЫБРОСООПАСНОСТИ

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 электронного парамагнитного 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.

Из ве стен способ определени я парамагнитных 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 парамагнитных центров — многофакторная, зависящая от вещественного состава углей, степени метаморфиэма и степени окисления, при этом вклад от различия структурных особенностей выбросоопасных и невыбросоопасных углей в абсолютную величину концентрации парамагнитных центров углей затушеван и по значениям концентрации парамагнитных центров углей разной степени метаморфизма и вещественного состава дать заключение о степени выбросоопасности не представляется возможным.

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 угрожае981б24 мым, а степень выбросоопасности углей определяют по формуле:

3 к= — 9—

Зк где 1, 1„- амплитуды сигнала, равные вйсоте вертикальной линии на масштабной сетке:осциллографа до диспергирования и после диспергирования и при К ) 1,2 угли относят к невыбросоопасным, при К=1,2-1,0 — к угрожаемым и при К < 1,0 — к выбросо опасным.

Способ осуществляется устройством, содержащим кварцевую трубку, резона тор, электромагнитный вибратор и элемент разрушения, в котором кварцевая трубка пропущена через резонатор, который содержит перегородку, а элемент разрушения состоит из пестика и трубки, установленной с возможностью центрирования пробы в резонато- 20

PB °

На фиг.1 изображено устройство цля определения степени выбросоопас ности углей; на фиг.2 — характер изменения величины концентрации парамагнитных центров при диспергировании, где а — невыбросоопасные угли, б — выбросоопасные угли.

Устройство содержит резонатор 1, через который пропущена закреплен- 30 ная в точках 2 и 3 кварцевая трубка 4 с перегородкой 5, на которую насыпается 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- 4О боя уголь измельчается и помещается в сушильный шкаф с электрическим обогревом и терморегулятором для сушки при температуре 75ОС в течение

12 ч, вес пробы 50-100 г. Высушенный уголь просеивается.,Исходным материалом для проведения исследований служит уголь крупности 02-0,1б 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- зэ метр трубки б мм, толщина стенок

1 мм, перегородки 2 мм. Конец рукоятки пестика крепится к приводу, в качестве кОторого используется электромагнитный вибратор от электро- 60 бритвы Киев-5, в качестве прибора по регистрации сигнала используется спектрометр. типа РЭ-1301.

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 осциллографа ° Продолжительность 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 формуле

И1 Ю

Е:

j=1 1=r

ffl tYI

1 к

=К где — амплитуда в точках разбиения спектра угля до начала дис к пергирования; амплитуды в точках разбиеi ния спектра угля после их диспергирования;

3 О,3 — амплитуда сигнала, равная высоте вертикальной линии на масштабной сетке осциллографа до диспергирования и после соответственно.

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 = (1,2-1,0) - к угрожаемым и при

К 4 1,0 — к выбросоопасньич.

981624

Применение изобретения позволяет экспериментальным путем определять степень 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 изобретения

1. 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— шийся 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 парамагнитного резонанса в процессе диспергирования в сравнении с сигналом электронного парамагнитного,резонанса до диспергирования угли относят к невыбросоопасным, при постоянстве сигнала или его уменьшении — к выбросоопасным или угрожаемым, а стейень выбросоопасности углей определяют по формуле., о

К =

3 к где 3О Эк — амплитуды сигнала, равные высоте вертикальной линии на масш о табной сетке осциллографа до диспергирования и после диспергирования ..и при К > 1,,2 угли относят к невыбросоопасным,при К=1,2-1,0 — к угрожаемым и при К 1, 0 — к выбросооЬасным.

2. Устройство для определения степени выбросоопасности углей, содержащее кварцевую трубку, резонатор, электромагитный вибратор и элемент разрушения, отличающееся

2О тем, что кварцевая трубка пропущена через резонатор, который содержит перегородку, а элемент разрушения состоит из пестика и трубки, установленной с возможностью центрирования

25 пробы в резонаторе °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Метод прогноза потенциальной выбросоопасности угольных пластов.

ВДНХ, СССР. Новочеркасский политех. нический институт, 1978, с. 8.

2. Власова М.B. Какаэей Н.Г.

Электронный парамагнитный резонанс в механически разрушенных твердых телах. Киев, Наукова думка, 1979, с. 60-63 (прототип).

981624 р e ду мтмаюо . ю

Aa.t

ВНИИПИ Заказ Ьббб/50 Тираж 470 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4