Zmiany strukturalne węgla a wartość efektywnego współczynnika dyfuzji – wstępne pomiary stereologiczne

• Autorzy: Skiba M.

Warianty tytułu

EN

Correlation between structural changes of coal and effective diffusion coefficient – preliminary stereological measurements

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zmiany strukturalne węgla stanowią istotny czynnik określający skłonność węgla do wyrzutów. Obecność spękań w pokładzie przejawiać się może wzrostem efektywnego współczynnika dyfuzji. Celem badań było określenie procentowego udziału ziarn spękanych oraz wyznaczenie gęstości spękań analizowanych próbek. Przebadano zwiercinowe próbki węgla z jednej z kopalń znajdujących się w południowej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Pomiary stereologiczne przeprowadzono na dwóch klasach ziarnowych: 0.20-0.25 mm oraz 0.50-1.00 mm. Wstępne badania wykazały możliwość zastosowania zaproponowanych metod analizy stereologicznej do określenia wpływu szczelinowatości węgla na wartość efektywnego współczynnika dyfuzji oraz dokładniejszego szacowania stanu zagrożenia wyrzutami metanu i skał. Wyniki pokazują ponadto, że analizy mikroskopowe oraz sorpcyjne należy wykonywać na tych samych klasach ziarnowych, celem uzyskania wiarygodnych i powtarzalnych wyników.

EN

Structural changes of coal make an important contribution in determining of the proneness of coal to outburst. The presence of cracks and fractures in a coal bed can manifest itself in an increase in effective diffusion coefficient. The aim of the study was to determine the percentage of fractured grains of the analyzed samples and determination of its fracture density. Coal samples were obtained from one of the mines from the Southern part of the Upper Silesian Coal Basin. Stereological measurements were performed for two different grain fractions: 0.20-0.25 mm and 0.50-1.00 mm. Preliminary studies have shown the applicability of the proposed methods of stereological analysis for determination of the effect of fracturing on value of the effective diffusion coefficient and hence for more accurate estimation of outbursts risk. Furthermore, the obtained results demonstrated that the microscopic analysis and sorption measurements should be performed using the same grain fraction, in order to obtain reliable and repeatable results.

Słowa kluczowe

PL

badania stereologiczne; struktura węgla; zagrożenie wyrzutami metanu i skał

EN

stereological studies; coal structure; outburst risks

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 15, no. 3-4
• Strony: 125--130
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Skiba M.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN; ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

Bibliografia

• Bodziony J., Kraj W., Ratajczak T., 1990: Zastosowanie stereologii w badaniach struktury węgli dolnośląskich, (w:) Górotwór jako ośrodek wielofazowy – wyrzuty skalno-gazowe, red. J. Litwiniszyn, Wyd. AGH Kraków.
• Cao Y., He D., Glick C. D., 2001: Coal and gas outbursts in footwalls of reverse faults. International Journal of Coal Geology, 48, 47-63.
• Crank J., 1975: The Mathematics of diffusion, 2nd ed. Oxford Univ. Press, London. 414.
• Cybulski W., Piskorska-Kalisz Z., 1959: Określenie mikroszczelinowatości węgla w pokładach zagrożonych wyrzutami gazów i skał metodą optyczną oraz badanie wpływu strzelania na naturalną szczelinowatość węgla z pokładów. Komunikat GIG, nr 456.
• Dadlez R., Jaroszewski W., 1994: Tektonika. Wydawnictwo PWN.
• Gabzdyl W., 1987: Petrografi a węgla. Dział Wydawnictw Politechniki Śląskiej, Gliwice.
• Jakubów A., Tor A., Wierzbicki M., 2006: Własności strukturalne węgla w rejonie wyrzutu węgla i gazu w chodniku transportowym D-6 pokład 409/4 KWK „Zofiówka” Tąpania.
• Piskorska-Kalisz Z., 1978: Laboratoryjne metody oznaczania własności fi zykomechanicznych próbek węgla pobranych z pokładów zagrożonych wyrzutami metanu i skał. Opracowanie dla ITEZ.
• PN-ISO 7404-3, 2001: Metody analizy petrograficznej węgla kamiennego (bitumicznego) i antracytu. Metoda oznaczania składu grup macerałów.
• Rakowski Z., Kraussova J., Benes K., 1977: Studium změn textury a struktury uhlí ve slojích náchylných k průtržím uhlí a plynů v dolech Paskov a Staříč v OKR. Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské v Ostravě, řada hornicko-geologická, roč. 23, č. 1, s. 1-29.
• Shepherd J., Rixon L.K., Creasey J.W., 1980: Analysis and prediction of geological structures associated with outbursts at Collinsville, Queensland. The Occurrence, Prediction and Control of Outbursts in Coal Mines Symposium, Australian Institute of Mining and Metallurgy, Parkville, Victoria, Australia, 159-171.
• Suchodolski Z., 1977: Zagadnienie wyrzutów gazów i skał w kopalniach podziemnych, Wyd. Politechniki Wrocławskiej. Timofi ejew D.P., 1967: Adsorption kinetic. Leipzig, 335 p.
• Wierzbicki M., Młynarczuk M., 2006: Microscopic analysis of structure of coal samples collected after an gas and coal outbursts in the gallery D-6, coal seam 409/4 in the “Zofiówka” coal mine (upper silesian coal basin). Arch. Min. Sci., Vol. 51, No 4, p. 577-588.
• Wierzbicki M., 2013: Changes in the sorption/diffusion kinetics of the coal-methane system caused by different temperatures and pressures. Mineral Resources Management, Vol. 29, Issue 4, p. 155-168.
• Wierzbicki M., 2011: Effect of selected simplifi cations of the unipore model upon the result of the study of the diffusion coefficient in coal. Archives of Mining Sciences, Vol. 56, No 4, p. 761-776.
• Wierzbiński K., 2011: Przebieg kinetyki adsorpcji metanu jako wskaźnik zmian strukturalnych pokładu w rejonie stref uskokowych. Przegląd Górniczy, T. 67, nr 6, 70-75.