Исследование динамики метановыделения из угля, отторгнутого от массива
В результате теоретических, лабораторных и экспериментальных исследований проведен анализ процесса метанообразования и метанонакопления в бункерах с учетом диффузии газа и сорбционных свойств угля....
Gespeichert in:
| Datum: | 2002 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
2002
|
| Schriftenreihe: | Физико-технические проблемы горного производства |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/189796 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Исследование динамики метановыделения из угля, отторгнутого от массива / И.Н. Смоланов, Л.В. Шевченко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2002. — Вип. 5. — С. 74-78. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-189796 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1897962023-04-24T20:43:52Z Исследование динамики метановыделения из угля, отторгнутого от массива Смоланов, И.Н. Шевченко, Л.В. В результате теоретических, лабораторных и экспериментальных исследований проведен анализ процесса метанообразования и метанонакопления в бункерах с учетом диффузии газа и сорбционных свойств угля. 2002 Article Исследование динамики метановыделения из угля, отторгнутого от массива / И.Н. Смоланов, Л.В. Шевченко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2002. — Вип. 5. — С. 74-78. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 2664-1771 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/189796 622.416.3:622.457 ru Физико-технические проблемы горного производства Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
В результате теоретических, лабораторных и экспериментальных исследований проведен анализ процесса метанообразования и метанонакопления в бункерах с учетом диффузии газа и сорбционных свойств угля. |
| format |
Article |
| author |
Смоланов, И.Н. Шевченко, Л.В. |
| spellingShingle |
Смоланов, И.Н. Шевченко, Л.В. Исследование динамики метановыделения из угля, отторгнутого от массива Физико-технические проблемы горного производства |
| author_facet |
Смоланов, И.Н. Шевченко, Л.В. |
| author_sort |
Смоланов, И.Н. |
| title |
Исследование динамики метановыделения из угля, отторгнутого от массива |
| title_short |
Исследование динамики метановыделения из угля, отторгнутого от массива |
| title_full |
Исследование динамики метановыделения из угля, отторгнутого от массива |
| title_fullStr |
Исследование динамики метановыделения из угля, отторгнутого от массива |
| title_full_unstemmed |
Исследование динамики метановыделения из угля, отторгнутого от массива |
| title_sort |
исследование динамики метановыделения из угля, отторгнутого от массива |
| publisher |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| publishDate |
2002 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/189796 |
| citation_txt |
Исследование динамики метановыделения из угля, отторгнутого от массива / И.Н. Смоланов, Л.В. Шевченко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2002. — Вип. 5. — С. 74-78. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| series |
Физико-технические проблемы горного производства |
| work_keys_str_mv |
AT smolanovin issledovaniedinamikimetanovydeleniâizuglâottorgnutogootmassiva AT ševčenkolv issledovaniedinamikimetanovydeleniâizuglâottorgnutogootmassiva |
| first_indexed |
2025-07-16T12:22:05Z |
| last_indexed |
2025-07-16T12:22:05Z |
| _version_ |
1837806151744356352 |
| fulltext |
УДК 622.416.3:622.457
И СЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ МЕТАНОВЫДЕЛЕНИЯ ИЗ УГЛЯ,
ОТТОРГНУТОГО ОТ МАССИВА
инж. Смоляное И.Н., ннж. Шевченко Л.В. (Институт фишки горных
процессов И/Ш Украины)
Для описания процесса накопления метана и других углеводородных
газов в замкнутых объемах, где уголь хранится длительное время, необходимо
разрабогать модель истечения газа из углей различной с тепени мел аморфизма и
фракционного состава с учетом диффузии, десорбции, массонередачи и
накопления выделившегося метана Знание поведения газа в твердом теле
позволяет но экспериментальным и теоретическим данным судить об энергии
связи молекулы метана с углем, количестве и размере нор [1 ], о применимости
ряда моделей диффузии в пористых твердых телах [2]. Для начальных
периодов, с момента отторжения угля от массива, процесс газовыделепия
приближенно можно описать уравнением теплопроводности [3]. В дальнейшем,
дегазация должна происходить достаточно быстро, что не наблюдается в
действительности. Куски угля, хранящиеся в бункерах и на складах, выделяют
метан длительное время, образовывая зоны его повышенной концентрации,
приводя к появлению слоевых скоплений, возгоранию метановоздушпой среды |
и взрывам газа с вовлечением угольной пыли.
До настоящего момента не разработан метод определения времени
образования опасной концентрации метана, выделяющегос I в замкнутых |
объемах из углей различных марок
В результате теоретических, лабораторных и экспериментальных I
нсследовшшй проведен апатит процесса метапообра давания и
метанонакоцления в бункерах с учетом диффузии газа и сорбционных свойств
угля
Известно, что доля газовыделения из отбитого угля в зависимости от
времени, прошедшего с момента отторжения угля от массива, определяется I
коэффициентом К1П [2 ]
где а, в - коэффициенты, характеризующие I азоотдачу из отбитого угля;
и - впемя. прошедшее от отбойки угля в лаве, сек.
Из графика, представленного на рис.1 Следует, что наиболее
интенсивное газовыдсление наблюдается в течение первых десятков минут
после отторжения угля от массива, а затем скорость дегазации снижается.
Однако, истечение 1 аза прослеживается еще в течение длительного периода
времени, исчИк. мемого месяцами. Объясняется это тем, что вначале десорби-
ру'ет слабо связанный метан а затем - метан, растворенный в утле (твердый
74
Км К) 2
сок
К„, =а Ь Ть"‘
Рис. I. Изменение степени дегазации угля после отделения его от
массива.
рш твор), козффидиент диффузии которого порядка 1 0 ' 9 1 0 ' 1 м2/сек.
Анализ условий выделения метана при транспортировке угля от лавы до
аккумулирующего бункера показал, что готовы деление зависит, в основном, от
емкости бункера, газоносности разрабатываемого пласта, температуры
угольного массива, времени заполнения бункера [4].
В табл. 1 представлены данные по метайовыделению в аккумулирующем
бункере в зависимости от его емкости, газоносности пласта и времени
фянснортироми. Газовыделенис в бункерах малой емкости составляет 0 ,1 -0 , 2
м '/мин, большой - более 2,5 м’/мин
Таблица 1 Метановыделеиие из утля в аккумулирующем бункере.
Рмкость
бункера,т
Г азоноеность
пласта, м3/т
Газоиыделение из угля в бункере (м ’/мин) при
времени гранспортировки от лавы до бункера, мин
2 1 0 2 0 30
1 0 1 0 0,30 0 18 0,13 0 , 1 0
2 0 0,50 0,32 0 , 2 2 0,17
30 0,74 0,45 0,31 0,24
50 1 0 0 , 8 8 0,61 0,48 0,34
2 0 1,52 1,06 0,83 0,69
30 2,17 1,51 1,19 0,99
1 0 0 1 0 1 , 1 1 0,89 0,76 0 , 6 6
2 0 1,93 1,55 1,31 1,14
75
Продолжение таблицы 1.
Емкость
бункера, т
Газоносность
пласта, м3/т
Газовыделение из угля
времени транспортировки
........... - “ Т.....
в бункере (м /мин) при
от лавы до бункера, мин
2 1 0 2 0 30
30 2,74 2 , 2 1 1,87 1,63
2 0 0 1 0 1,36 1 , 2 1 1,09 0,99
2 0 2,37 2 , 1 0 1.89 1,72
30 3,37 2,98 2,69 2,45
300 1 0 1,53 1,40 1,30 1 , 2 1
2 0 2,65 2,43 2,26 2 , 1 1
30 3,77 3,46 3,21 3,00
500 1 0 1,75 1 , 6 6 1,58 1,51
2 0 3,03 2 , 8 8 2,74 2,62
30 4,32 4,10 3,90 3,73
700 1 0 1,91 1,84 1,77 1,71
2 0 3,31 3.19 3,08 2,97
30 4,72 4,54 4,38 4,23
Исследования проводили на угле марки Ж шахты «Чайкшю». 11а шахте
в зксплуагации находится аккумулирующих бункер емкостью 300 т, 1! который
поступает уголь с выемочного участка, отрабатывающего пласт т з , |
газоносность которого составляет 20,0 м3/т. Суточная загрузка бункера - 500 т ,|
время транспортировки утл я - 30 мин, расстояние от выемочного участка 2200
м. По данным измерений газовыделение составляет примерно 2,5 и’/шш.
В табл.2 представлено влияние фракционного состава угля на|
кинетические параметры образования метана.
Таблица 2. Влияние фракционного состава угля на кинетические
параметры образования метана.
Фракционный
состав утла,
мм
Энергия
активации
образования
газообразных
продуктов,
Е, кДж/моль
Константа скорости
образования
газообразных
продуктов,
К КГ2 сек 1
Предельное
количество
газообразного
продукта,
Уо, см3/г
2,5-5,0 18.6 3,2 8 ,5
5,0-10 0 17,7 2 , 2 8,5
1 0 ,0 -2 0 , 0 17,3 1,7 8,5
В табл.З, 4 представлена динамика выделения метана из угля Трактат К
= 2,5-5,0 мм при температурах Т = 25°С и Т = 40°С. Естественно, что с
повышением температуры возрастает предельное количество метала, которое
может образоваться в данных условиях, что объясняется кроме явлении
усиления десорбции еще и протеканием в угле реакций сопровождающих
процесс окисления угольного вещества.
76
Таблица 3. Интенсивности десорбции метана из частиц угля пласта пи
шах Iы «Члйкт о» при температуре 25°С.
Иромя Значения параметров С)* и р К)6, 1/с
11=0.0075 м К.=0.00375 м К=0,00187 м
1 К)1, с <2 * О 0 * й <2 * й
2 0,75 34,7 0,74 17,6 0,72 17
4 0,56 20.5 0,54 16,6 0,53 16,1
X 0,32 16,7 0,31 15,1 0,29 15,5
1 2 ' 0 , 2 0 14,8 0,18 14,6 0,17 14,8
16 0,13 13,7 0 , 1 2 13,5 0 , 1 1 13,8
2 0 0 , 1 0 12,5 0,095 11,9 0,09 1 2
Таблица 4. Интенсивности десорбции метана из частиц угля пласта ш 3
шихты «Чашшю» при температуре 40°С.
1 (рсмя Значения параметров 0* и р-106, 1/с
К=0,0075 м К=0,00375 м | 11=0,00187 м
| Ю’4, с С2 * й <2 * й <2 * й
2 0,65 2 1 0,62 26 0,61 25
4 0,41 26 0,39 24,5 0,37 25
8 Л, 17 24,5 0,15 24 0,14 24,6
1 2 0,088 2 1 0,079 2 1 0,07 2 2 , 2
16 0,044 2 0 0,038 2 0 0,033 21,3
2 0 ' 0,041 16,5 0,034 17 0,027 18
Полученная модель газовыделения из отторгнутого от массива частиц
м мя позволила рассчитать коэффициенты диффузии, массоотдачи и накопления
мсына в замкнутых объемах, интенсивность десорбции и получить выражение
дни расчета количества выделившегося метана.
Коэффициент диффузии I), рассчитанный по формуле
к 2 1пдх - к 2 1пд2
Ы 1 ,Л
Яг
\
и ус ювнях проведения эксперимента равен 6,9-10"10 м2/с, при Т = 25°С и 11,9-10
м к при Т = 40°С.
Интенсивность десорбции р, определяемая ю выражения
1пО
р = — —=— , составляет'
— -Г
6 0
77
11,3-10 6 з л о '6
М = _п о е
Выражение для расчета динамики относительных количеств
Обобщи выражения для интенсивное-™ десорбции метана в
экспериментах с углями ратных фракции, хранящихся в различных условиях,
получаем
Выведенные закономерности и полученные в ОФТП1 и НПО
«Респиратор» экспериментальные даштые предназначены дня разработки
нормативных документов по определению опасной концентрации метана,
иыделяющег оея в замкнутых объемах из углей различиях марок.
Авторы выражают благодарность научному руководителю работы д.т п.,
проф., акад АГН Алексееву А.Д., принявшему участие в обсуждении
полученных результатов.
1. А1ехееу А.О., УаяПепко Т А , Шуапоуа Е. V Тие1 1999, 78/6, р.635-638.
2. А1ехееу АЛ)., ^тнОепуагд V.Н., рпеШяку У.У. СЛискаФТогяЛшпреПсОе, 55,
N1, 1994, р. 32-34.
* Л ы к о в А В Теория теплопроводноети.-М.: Высшая школа, 1967, 599 с.
4. Смоланов И.Н , Шевченко Л В. Исследование процесса метанонакоилепия
в бункерах при хранении угля,-Горный Информационно-аналитический
бюллетень.-М.: Изд во МГТУ, №6 , 2(102.
выделившем ося метана О имеет вид
143-КГ6
§ т Х - е я 0'2 -е
2 -К)4 /) -7*40*01
^ = . . П 7 • *
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
/н
|