Обоснование оптимальных параметров фракционного состава угля при измерении десорбометром газоносности угольного пласта
В результате выполненной работы определен оптимальный фракционный состав угля с учетом его гранулометрического состава, температуры и влажности для определения газоносности угольного пласта на десорбометре ДС-03. В результаті виконаної роботи визначено оптимальний фракційний склад вугілля з урахуван...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Физико-технические проблемы горного производства |
|---|---|
| Datum: | 2012 |
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
2012
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/108254 |
| 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: | Обоснование оптимальных параметров фракционного состава угля при измерении десорбометром газоносности угольного пласта / В.В. Завражин, Я.В. Шажко, Д.В. Мельников, С.Е. Дегтярь, Ш.В. Мамлеев // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2012. — Вип. 15. — С. 140-146. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-108254 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Завражин, В.В. Шажко, Я.В. Мельников, Д.В. Дегтярь, С.Е. Мамлеев, Ш.В. 2016-11-01T17:15:43Z 2016-11-01T17:15:43Z 2012 Обоснование оптимальных параметров фракционного состава угля при измерении десорбометром газоносности угольного пласта / В.В. Завражин, Я.В. Шажко, Д.В. Мельников, С.Е. Дегтярь, Ш.В. Мамлеев // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2012. — Вип. 15. — С. 140-146. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. XXXX-0016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/108254 622.831:537.86 В результате выполненной работы определен оптимальный фракционный состав угля с учетом его гранулометрического состава, температуры и влажности для определения газоносности угольного пласта на десорбометре ДС-03. В результаті виконаної роботи визначено оптимальний фракційний склад вугілля з урахуванням його гранулометричного складу, температури й вологості для визначення газоносності вугільного пласта на десорбометрі ДС-03. As a result of the work determined the optimal size distribution of coal, given its size distribution, temperature and humidity to determine the gas content in the coal seam at desorption device DS-03 ru Інститут фізики гірничих процесів НАН України Физико-технические проблемы горного производства Физика горных процессов на больших глубинах Обоснование оптимальных параметров фракционного состава угля при измерении десорбометром газоносности угольного пласта Обґрунтування оптимальних параметрів фракційного складу вугілля при вимірі десорбометром газоносності вугільного пласта Rationale for optimum parameters fractional composition of coal under dimension desorption device gassy coal seam Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Обоснование оптимальных параметров фракционного состава угля при измерении десорбометром газоносности угольного пласта |
| spellingShingle |
Обоснование оптимальных параметров фракционного состава угля при измерении десорбометром газоносности угольного пласта Завражин, В.В. Шажко, Я.В. Мельников, Д.В. Дегтярь, С.Е. Мамлеев, Ш.В. Физика горных процессов на больших глубинах |
| title_short |
Обоснование оптимальных параметров фракционного состава угля при измерении десорбометром газоносности угольного пласта |
| title_full |
Обоснование оптимальных параметров фракционного состава угля при измерении десорбометром газоносности угольного пласта |
| title_fullStr |
Обоснование оптимальных параметров фракционного состава угля при измерении десорбометром газоносности угольного пласта |
| title_full_unstemmed |
Обоснование оптимальных параметров фракционного состава угля при измерении десорбометром газоносности угольного пласта |
| title_sort |
обоснование оптимальных параметров фракционного состава угля при измерении десорбометром газоносности угольного пласта |
| author |
Завражин, В.В. Шажко, Я.В. Мельников, Д.В. Дегтярь, С.Е. Мамлеев, Ш.В. |
| author_facet |
Завражин, В.В. Шажко, Я.В. Мельников, Д.В. Дегтярь, С.Е. Мамлеев, Ш.В. |
| topic |
Физика горных процессов на больших глубинах |
| topic_facet |
Физика горных процессов на больших глубинах |
| publishDate |
2012 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физико-технические проблемы горного производства |
| publisher |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Обґрунтування оптимальних параметрів фракційного складу вугілля при вимірі десорбометром газоносності вугільного пласта Rationale for optimum parameters fractional composition of coal under dimension desorption device gassy coal seam |
| description |
В результате выполненной работы определен оптимальный фракционный состав угля с учетом его гранулометрического состава, температуры и влажности для определения газоносности угольного пласта на десорбометре ДС-03.
В результаті виконаної роботи визначено оптимальний фракційний склад вугілля з урахуванням його гранулометричного складу, температури й вологості для визначення газоносності вугільного пласта на десорбометрі ДС-03.
As a result of the work determined the optimal size distribution of coal, given its size distribution, temperature and humidity to determine the gas content in the coal seam at desorption device DS-03
|
| issn |
XXXX-0016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/108254 |
| citation_txt |
Обоснование оптимальных параметров фракционного состава угля при измерении десорбометром газоносности угольного пласта / В.В. Завражин, Я.В. Шажко, Д.В. Мельников, С.Е. Дегтярь, Ш.В. Мамлеев // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2012. — Вип. 15. — С. 140-146. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT zavražinvv obosnovanieoptimalʹnyhparametrovfrakcionnogosostavauglâpriizmereniidesorbometromgazonosnostiugolʹnogoplasta AT šažkoâv obosnovanieoptimalʹnyhparametrovfrakcionnogosostavauglâpriizmereniidesorbometromgazonosnostiugolʹnogoplasta AT melʹnikovdv obosnovanieoptimalʹnyhparametrovfrakcionnogosostavauglâpriizmereniidesorbometromgazonosnostiugolʹnogoplasta AT degtârʹse obosnovanieoptimalʹnyhparametrovfrakcionnogosostavauglâpriizmereniidesorbometromgazonosnostiugolʹnogoplasta AT mamleevšv obosnovanieoptimalʹnyhparametrovfrakcionnogosostavauglâpriizmereniidesorbometromgazonosnostiugolʹnogoplasta AT zavražinvv obgruntuvannâoptimalʹnihparametrívfrakcíinogoskladuvugíllâprivimírídesorbometromgazonosnostívugílʹnogoplasta AT šažkoâv obgruntuvannâoptimalʹnihparametrívfrakcíinogoskladuvugíllâprivimírídesorbometromgazonosnostívugílʹnogoplasta AT melʹnikovdv obgruntuvannâoptimalʹnihparametrívfrakcíinogoskladuvugíllâprivimírídesorbometromgazonosnostívugílʹnogoplasta AT degtârʹse obgruntuvannâoptimalʹnihparametrívfrakcíinogoskladuvugíllâprivimírídesorbometromgazonosnostívugílʹnogoplasta AT mamleevšv obgruntuvannâoptimalʹnihparametrívfrakcíinogoskladuvugíllâprivimírídesorbometromgazonosnostívugílʹnogoplasta AT zavražinvv rationaleforoptimumparametersfractionalcompositionofcoalunderdimensiondesorptiondevicegassycoalseam AT šažkoâv rationaleforoptimumparametersfractionalcompositionofcoalunderdimensiondesorptiondevicegassycoalseam AT melʹnikovdv rationaleforoptimumparametersfractionalcompositionofcoalunderdimensiondesorptiondevicegassycoalseam AT degtârʹse rationaleforoptimumparametersfractionalcompositionofcoalunderdimensiondesorptiondevicegassycoalseam AT mamleevšv rationaleforoptimumparametersfractionalcompositionofcoalunderdimensiondesorptiondevicegassycoalseam |
| first_indexed |
2025-11-25T21:07:23Z |
| last_indexed |
2025-11-25T21:07:23Z |
| _version_ |
1850550182684393472 |
| fulltext |
Физико-технические проблемы горного производства 2012, вып. 15
140
УДК 622.831:537.86
В.В. Завражин1, Я.В. Шажко1, Д.В. Мельников1, С.Е. Дегтярь1,
Ш.В. Мамлеев2
ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ФРАКЦИОННОГО
СОСТАВА УГЛЯ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ДЕСОРБОМЕТРОМ
ГАЗОНОСНОСТИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА
1ИФГП НАН Украины
2ОП «Шахтерская-Глубокая» ГП «Шахтерскантрацит»
В результате выполненной работы определен оптимальный фракционный состав
угля с учетом его гранулометрического состава, температуры и влажности для
определения газоносности угольного пласта на десорбометре ДС-03.
Для определения количества метана в угле наиболее важным является
определение времени замера. Время фильтрационного процесса f, в течение
которого давление газа в порах снижается от максимального (после насы-
щения угля) до минимального (при десорбции), оценивалось по формуле
Л.С. Лейбензона:
f = 4R2
гр/
2P1, (1)
где η – вязкость метана (Н/м2); к – проницаемость угля, мД; Rгр – размер
гранул угля, м; P1 – давление метана, Па; γ – плотность угля, кг/м2.
Учитывая значительный вклад в процесс десорбции метана из угля, при
прочих равных условиях, его гранулометрического состава, установим
наиболее представительную фракцию, обеспечивающую максимальную ве-
личину объема сорбированной фазы метана при минимальном времени его
диффузии [1].
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) обосновать фракционный состав угля для получения достоверных ре-
зультатов кинетики десорбции метана из угля;
2) исследовать кинетику выхода метана из угля разного фракционного со-
става;
3) исследовать влияние влажности угля на десорбцию метана.
Для проведения исследований использовались угли , отобранные на
пластах h6
1 «Смоляниновский» «Шахта им. А.А. Скочинского», m3 и l4 –
Физико-технические проблемы горного производства 2012, вып. 15
141
«Шахта им. А.Ф. Засядько», l8 – «Шахта Щегловская-Глубокая», l3
н –
«Кирпичевка» «Шахта им. А.И. Гаевого», l2 и 17
в – «Пугачевка» «Шахта
Торецкая», характеристики которых приведены в табл. 1. Спектр иссле-
дуемых углей наиболее полно представляет горно-геологические усло-
вия Донбасса по глубине, газоносности и газодинамической активности.
Таблица 1
Горно-геологическая характеристика угольных пластов
Шахта, пласт
Марка
угля
Мощность
пласта, м
Угол
падения
α,
Глуби-
на зале-
гания, м
Газонос-
ность,
м3/т.с.б.
Катего-
рия опас-
ности
Темпера-
тура пла-
ста Т, С
Шахта им. А.А. Ско-
чинского, h6
1
Ж 1,4–1,6 11–14 1300 20 особо-
опасный
50–52
Шахта им. А.Ф. За-
сядько, m3
Ж 1,3–1,5 12–15 1300 20,2 выбросо-
опасный
41–43
Шахта Щеглов-
ская-Глубокая, l8
Ж 0,9–1,0 9–10 1040 19–21 угрожае-
мый
38–39
Шахта им. А.Ф. За-
сядько, l4
Ж 0,8–1,41 10–12 1200 17–18 выбросо-
опасный
43–44
Шахта им. А.И. Гае-
вого, l3
н
Ж 1,5–1,8 64–66 975 10,8–12,2 выбросо-
опасный
44–45
Шахта Торецкая,
l7
в
Ж 0,96–1,07 28–30 810 16–18 угрожае-
мый
37–38
Шахта Торецкая, l2 Ж 1,2–1,3 28–30 810 11,2–12,1 угрожае-
мый
37–38
Методика определения фракционного состава углей заключалась в рассе-
ве угольного штыба, полученного при бурении скважин диаметром 42 мм по
угольному массиву ручным сверлом. Рассев производился на 15 фракций
угля, которые взвешивались на лабораторных весах с точностью до 0,01 г
при d < 0,025 мм и с точностью до 0,1 г при d > 0,025.
По результатам фракционного анализа рассчитывался приведенный диа-
метр частиц по формуле [2]:
1 2
1 2
...
n
m
m
Q
d
QQ Q
d d d
,
где Q –масса навески, грамм; Q1, Q2, … Qm – масса частиц фракций, грамм;
d1, d2, … dm – средний размер частиц каждой фракции, мм.
Результаты определения фракционного состава углей представлены на
рис. 1.
Анализ результатов свидетельствует, что для крутопадающих пластов
размер приведенного диаметра частиц находится в пределе 0,58–0,73 мм, а
для пластов пологого залегания – 0,4–0,5 мм, что наиболее представительно
для оценки кинетики десорбции метана из угля.
Физико-технические проблемы горного производства 2012, вып. 15
142
Рис. 1. Характерный размер частиц для угольных пластов крутого и пологого падения
Для определения кинетики десорбции метана из исследуемых уголь-
ных пластов отбирались шесть фракций частиц 0,2–0,3; 0,4–0,5; 0,9–1,0;
1,0–1,6; 2,0–2,5 и 3,0–4,0 мм массой не менее 10 грамм. Отобранные ча-
стицы угля высушивались в течение 60 мин при температуре 105С с кон-
тролем качества высушивания по спектрам ЯМР. После исчезновения ло-
ренцевой составляющей в спектре ЯМР угля высушенные фракции поме-
щались в емкости высокого давления, в которых производились их ваку-
умирование при давлении 10–4 МПа и насыщение метаном при давлении
10 МПа в течение 144 ч. После этого контейнеры вскрывались и проводи-
лись термогравиметрические измерения десорбции метана при темпера-
туре 25С и 50С [3].
Исследование в двух температурных интервалах связано с учетом темпе-
ратуры вмещающих пласт пород, достигающей на глубинах более 1200 м
50–52С.
На рис. 2 и 3 представлены зависимости кинетики выхода метана из угля
разного фракционного состава при температуре Т = 25С и Т = 50С соот-
ветственно.
Из анализа полученных кривых можно сделать вывод, что кинетика выхода
метана из угля для фракций 0,4–0,5, 1,0–0,3, и 1,0–1,6 мм на начальном этапе
(до 400 с) отличается мало, а после – практически совпадает (в пределах ошиб-
ки). Таким образом, наиболее оптимальными по размерам фракциями угля, га-
рантирующими достоверную информацию о содержании метана в его мик-
роблоках (с учетом результатов оценки гранулометрического состава при бу-
рении и температуры вмещающих пород), являются гранулы размером 0,2–0,3
мм при температуре угля 25С и 0,4–0,5 мм при температуре угля 50°С.
Физико-технические проблемы горного производства 2012, вып. 15
143
Рис. 2. Графики зависимости кинетики выхода метана из угля разного фракционно-
го состава (□ – 2,0–2,5, – 1,0–1,6, – 0,4–0,5, | – 1,0–0,3, ○ – 0,2–0,3 мм) при тем-
пературе Т = 25С
Рис. 3. Графики зависимости кинетики выхода метана из угля разного фракционно-
го состава (◊ – 3,0–4,0, ○ – 2,0–2,5, – 1,0–1,6, | – 1,0–0,3, – 0,4–0,5 мм) при тем-
пературе Т = 50С
Для определения влияния влажности угля на кинетику выхода метана от-
бирались пробы двух фракций 0,4–0,5 мм и 2,0–2,5 мм. Подготовка образцов
для исследований проводилась по методике [3]. Полученные образцы насы-
щались в эксикаторе до необходимой влажности. Насыщения их метаном
проводились при давлении 10 МПа в течение 10 суток.
Кинетика выхода метана из угля фиксировалась на термовесах (кон-
трольный образец) и десорбометре ДС-03 [4].
На рис. 4 представлены графики зависимости выхода метана от времени
для двух фракций угля.
Физико-технические проблемы горного производства 2012, вып. 15
144
а
б
Рис. 4. Кинетика выхода метана из угля двух фракций при разных значениях влаж-
ности: а – 2,0–2,5 мм; б – 0,4–0,5 мм
Анализ полученных результатов показывает, что с увеличением влажно-
сти скорость выхода метана из угля уменьшается.
По полученным данным была определена потенциальная метаноемкость
(рис. 5) и количество десорбированного метана (в %) от влажности за время
проведения эксперимента (t = 300 мин) (рис. 6).
По полученным данным установлено, что при увеличении влажности уг-
ля до 2% потенциальная метаноемкость уменьшается на 25–30 %, а количе-
ство выделившегося метана (за время проведения эксперимента) увеличива-
ется на 37–43%.
Физико-технические проблемы горного производства 2012, вып. 15
145
Рис. 5. Потенциальная метаноемкость угля в зависимости от влажности для двух
фракций: ○ – 0,4–0,5, □ – 2,0–2,5 мм
Рис. 6. Количество десорбированного метана (в %) от влажности за время проведе-
ния эксперимента (t = 300 мин) для двух фракций: □ – 0,4–0,5, ○ – 2,0–2,5 мм
При использовании экспресс-метода определения газоносности и давле-
ния метана в шахтных условиях необходимо учитывать фактическую влаж-
ность угля. Для этого необходимо проводить контрольные измерения влаж-
ности образцов через каждые 100-150 метров подвигания выработок.
В результате выполненной работы:
1. Обоснован оптимальный гранулометрический состав угля для опреде-
ления газоносности пологих и крутонаклонных угольных пластов с учетом
температуры вмещающих пород и кинетики выхода метана.
2. Установлены зависимости изменения потенциальной метаноемкости и
объема выделившегося метана из угля в зависимости от изменения влажно-
сти образцов.
Физико-технические проблемы горного производства 2012, вып. 15
146
1. Алексеев А.Д. Экспресс-метод и десорбометр для определения газового давле-
ния и количества метана в угольном пласте [Текст] / А.Д. Алексеев и др. //
Наука та інновації. – 2009. – Т. 5. – С. 48-51.
2. Борисенко А.А. Диспергирование углей при внезапных выбросах [Текст] / А.А. Бо-
рисенко. – М.: Недра. – 1985. – 96 с.
3. Стариков Г.П. Способ определения коэффициента диффузии метана в ископа-
емом угле [Текст] / Г.П. Стариков, В.В. Завражин, И.Н. Смоланов, Т.А. Васи-
ленко, Д.В. Мельников // Физико-технические проблемы горного производства.
- Донецк: ООО «Апекс». – Вып. 6. – 2003. – С. 151-156.
4. А.с. № 96884 UA, МПК (2011.01) Е21F5/00 Пристрій для виміру тиску й газоє-
мкості вугільного пласта [Текст] / А.Д. Алєксєєв, В.О. Васильковський, Г.П.
Старіков, Я.В. Шажко та інші – Власник Інститута фізики гірничих процесів
НАН Украіни. – Заявл. 06.12.2010. – Опубл. 12.12.2011. – Бюл. №23.
В.В. Завражин, Я.В. Шажко, Д.В. Мельников, С.Є. Дегтярь, Ш.В. Мамлєєв
ОБҐРУНТУВАННЯ ОПТИМАЛЬНИХ ПАРАМЕТРІВ ФРАКЦІЙНОГО
СКЛАДУ ВУГІЛЛЯ ПРИ ВИМІРІ ДЕСОРБОМЕТРОМ ГАЗОНОСНОСТІ
ВУГІЛЬНОГО ПЛАСТА
В результаті виконаної роботи визначено оптимальний фракційний склад вугілля з
урахуванням його гранулометричного складу, температури й вологості для визна-
чення газоносності вугільного пласта на десорбометрі ДС-03.
V.V. Zavrazhin, Ya.V. Shazhko, D.V. Melnikov, S.Є. Degtyar, Sh.V. Mamleev
RATIONALE FOR OPTIMUM PARAMETERS FRACTIONAL
COMPOSITION OF COAL UNDER DIMENSION DESORPTION DEVICE
GASSY COAL SEAM
As a result of the work determined the optimal size distribution of coal, given its size dis-
tribution, temperature and humidity to determine the gas content in the coal seam at de-
sorption device DS-03
|