Гранулометрический состав продуктов разрушения увлажненного угля в режиме капиллярного насыщения Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

д_

© О.В. Скопинцева, А.Ю. Прокопович, Ю.В. Соловьёв, 2008

О.В. Скопинцева, А.Ю. Прокопович, Ю. В. Соловьёв

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПРОДУКТОВ РАЗРУШЕНИЯ УВЛАЖНЕННОГО УГЛЯ В РЕЖИМЕ КАПИЛЛЯРНОГО НАСЫЩЕНИЯ

Основные технологические процессы по добыче угля подземным способом связаны с образованием большого количества пыли. Основная доля образования пыли приходится на работу очистных и проходческих комбайнов, при этом пылеобразо-вание зависит от большого числа различных факторов. Наиболее значительными из них являются: режим работы комбайна и конструкция его исполнительного органа, режим вентиляции, влажность угля, его крепость, петрографический состав, трещиноватость, наличие геологических нарушений, степень метаморфизма и др.

Снижение пылеобразующей способности углей и, следовательно, концентрации тонкодисперсной пыли в воздухе до требуемых норм возможно благодаря повышению эффективности предварительного увлажнения путем добавки в воду поверхностно-активных веществ, обладающих способностью снижать поверхностное натяжение рабочей жидкости, а также «связывать» пыль, имеющуюся в порах и трещинах.

Влияние увлажнения угля различными растворами на его пы-леобразующую способность исследовалось нами в лабораторных условиях при капиллярном режиме насыщения. Степень насыщения угля раствором определяли по массе образцов до и после увлажнения. После влагонасыщения образцы угля подвергали разрушению методом толчения и определяли их пылеобразующую способность, которую сравнивали с пылеобразующей способностью исходного угля.

В качестве рабочих жидкостей для увлажнения образцов угля в режиме капиллярного насыщения использовали воду и водные растворы смачивателей «Неолас» и ДБ. Образцы угля имели форму,

195

близкую к форме куба, с размером ребра 42-46 мм. Указанные размеры образца обоснованы тем, что в объёме

Таблица 1

Увлажнение угля пласта К1 водными растворами смачивателей

Раствор Концентрация, % Масса образца m (г) за время влагонасыщения T (ч)

0 1 2 3 20 22

«Неолас» 0,0 35,90 36,60 36,54 36,62 36,76 36,83

0,15 38,30 39,00 38,97 39,00 39,13 39,15

0,3 34,50 34,90 34,82 34,90 35,12 35,14

0,5 31,70 32,40 32,31 32,16 32,20 32,26

0,7 32,50 32,90 32,90 32,94 33,05 33,10

1,0 38,10 38,70 38,66 38,72 38,95 38,97

3,0 34,20 34,70 34,65 34,72 34,94 34,95

ДБ 0,0 35,00 35,20 35,17 35,24 35,38 35,46

0,15 35,50 36,20 36,19 36,29 36,38 36,41

0,3 34,80 35,20 35,16 35,25 35,32 35,28

0,5 31,30 31,80 31,77 31,83 31,89 31,92

0,7 35,50 36,00 35,88 35,90 36,23 36,26

1,0 37,10 37,50 37,44 37,51 37,75 37,76

3,0 35,80 36,30 36,18 36,23 36,49 36,52

75-95 см3 находятся все трещины, имеющиеся в угольном массиве. Перед погружением образцов угля в раствор определяли их массу. Для исключения влияния гидродинамических усилий уровень раствора над образцом не превышал 4см. Процесс насыщения образцов жидкостью контролировался путем их взвешивания через каждый час в течение трех часов подряд и далее - через 20 и 22 часа. Результаты капиллярного насыщения углей пласта K¡ приведены в табл. 1.

По полученным данным были рассчитаны коэффициенты вла-гоемкости kw угля по формуле:

m — m

kw = ^^ * 100, (%), (1)

w

m

где т0 - масса исходного образца угля, г; т„ - масса увлажненного образца угля, г.

196

По результатам расчетов были построены графики зависимостей коэффициента влагоемкости от времени насыщения для различных концентраций смачивателей «Неолас» и ДБ (рис. 1 и 2).

197

Рис. 1. Влагоемкость угля при смачивании водным раствором «Нолас»

20 22 Время влагонасыщения, Т, ч

Рис. 2. Влагоемкость угля при смачивании водным раствором ДБ

Из графиков видно, что для смачивателей «Неолас» и ДБ наблюдаются одинаковые тенденции влагонасыщения, состоящие в том, что коэффициент влагоемкости больше для маленьких концентраций смачивателя (0,15-0,5 %), чем для больших (1,0-3,0 %). Максимальная влагоемкость при использовании смачивателя «Неолас» наблюдалась при его концентрации 0,5 % за первый час увлажнения; для «ДБ» - при 0,15% за то же время. Прирост влажности исследуемых образцов находился в пределах от 0,93 до 2,59 % за 22 ч. Максимальное увлажнение произошло за первый час и составило 2,25 %.

Образцы угля с измеренной массой разрушались и подвергались ситовому анализу с целью определения гранулометрического состава продуктов разрушения. Ситовый анализ заключался в просеивании пробы исследуемого угля через набор сит для определения процентного содержания остатка на каждом из них по отношению к массе исходной пробы.

За критерий оценки эффективности рабочих жидкостей в режиме капиллярного насыщения угля был принят выход тонкодисперсной пыли при постоянной энергоемкости процесса разрушения. Для этого навески угля подвергали толчению в копре методом сбрасывания груза. После каждых двух сбрасываний груза из продуктов разрушения удаляли частицы размером 0,07мм. По полученным данным определяли средний выход пыли (мг) за один удар

G

Gcp =, (2)

n

где Gob - общая масса частиц размером 0,07мм, мг; n - число сбрасываний груза.

Пылеобразующую способность угля определяли по известной формуле [2]:

G

р = 0,367—^, (3)

hG

gp

где h - высота сбрасывания груза, м; Ggp - масса сбрасываемого груза, кг.

Полученные результаты были сведены в табл. 2.

По результатам разрушения угля были построены графики зависимостей гранулометрического состава продуктов разрушения от концентрации смачивателя (рис. 3).

199

о Таблица 2

° Результаты ситового анализа продуктов разрушения угля

Концентрация смачивателя «Неолас», %

Размер фракций, мм Исходный уголь о 0,05 0,2 Исходный уголь 0 0,05 0,2

Масса фракций, г Содержание фракций, %

0,07 0,90 1,50 1,40 0,70 2,39 3,49 3,12 1,50

0,07 - 0,25 4,90 4,80 6,20 3,20 12,00 11,16 13,81 6,85

0,25 - 0,5 5,60 5,80 6,70 4,90 14,85 13,49 14,92 10,49

0,5 - 0,7 3,50 3,90 4,40 3,60 9,28 9,07 9,78 7,71

0,7 - 1,0 4,10 4,70 4,80 4,10 10,88 10,93 10,69 8,78

>1 18,20 20,30 19,60 28,60 48,28 47,21 43,65 61,24

Всего (г, %) 37,20 41,00 43,10 45,10 97,68 95,35 95,97 96,57

о (? ю о и к ч Я

к «

к я

й се

о4

Й о х Я я о К К о

В

о к н О

л

ю о о

60

50

40

30

20

10

1 ♦ Исходный

-■-0,00%

-А-0,05%

< -■-0,20%

<0,07

0,07 - 0,25

0,25 - 0,5

0,5 - 0,7

0,7 - 1,0 >1

Размер фракций, мм

0

Рис. 3. Гранулометрический состав продуктов разрушения угля

Из графика видно, что наименьший выход тонких фракций наблюдался для угля, обработанного раствором смачивателя «Не-олас» с концентрацией 0,2%. При этом выход пылевых фракций размером 0,07-0,25мм уменьшился в 1,88 раза.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пережилов А.Е., Диколенко Е.Я., Харьковский В. С. и др. Способы заблаговременного снижения пылеобразования угольных пластов. - М.: Недра, 1995. -406 с.

2. Кирин Б.Ф., Журавлев В.П., Рыжих Л.И. Борьба с пылевыделением в шахтах. -М.: Недра, 1983. - 213 с. ЕШ

— Коротко об авторах -

Скопинцева О. В. - доцент, кандидат технических наук, Прокопович А.Ю. - аспирант, Соловьёв Ю.В. - студент,

Московский государственный горный университет.

А

202