Tytuł artykułu
Autorzy
Wybrane pełne teksty z tego czasopisma
Identyfikatory
Warianty tytułu
Badanie przepuszczalności dużych próbek węgla w przepływie gazów o zróżnicowanych zdolnościach sorpcyjnych
Języki publikacji
Abstrakty
Experimental investigations of the flows of gases of various sorption abilities through large samples (volume over 1000 cm3) cut from blocks of original rock material were performed. The authors measured the magnitudes and the rates of saturation of coal samples for prc-dctcrmined values of input gas pressure (greater than 0.05 MPa and less than 0.2 MPa). For the experiments the sorbing gases encountered in mines (methane, carbon dioxide) were used. For the purposes of comparison the flows of slightly sorbing gas (nitrogen) and non-sorbing gases (helium, argon) were also investigated. For the gases investigated the permeability of samples and the dependence of that permeability on gas pressure were determined. The authors have attempted to find a correlation between sample permeability and sample saturation rate.
Celem prowadzonych badań było rozpoznanie zjawisk zachodzących w wycinanych dużych próbkach węgla (ponad 1000 cm ) w wyniku oddziaływania węgla z gazami różniącymi się zarówno wielkością cząsteczek, jak i charakterem chemicznym. Duże próbki węgla są bardziej zbliżone do węgla znajdującego się w pokładzie, oprócz mikroporów zawierają bowiem makropory, szczeliny, kawerny i płaszczyzny łupliwości. Taka struktura porów węgla odpowiada za zróżnicowany przebieg oddziaływania węgla z przepływającymi gazami. Wycięta prostopadłościenna bryła węgla wklejona była do stalowego kształtownika pomiędzy równoległymi płytami czołowymi, w których znajdowały się zawory pozwalające na doprowadzenie stosowanego gazu do próbki oraz jego wypływ do atmosfery. Ciśnienie gazu mierzono przy użyciu czujników na wejściu do próbki oraz rozmieszczonych równomiernie na jej pobocznicy (rys. 1). W takich próbkach wycinanych z brył węgla pochodzącego z kopalni Śląsk prowadzono badania przepływu gazów o zróżnicowanych zdolnościach sorbowania: azotu (głównego składnika powietrza), niesorbujących się: helu i argonu, lecz przede wszystkim metanu i dwutlenku węgla (czyli gazów występujących w atmosferze kopalni i często stanowiących duże zagrożenie w trakcie prac prowadzonych w górnictwie podziemnym). W celu dobom odpowiednich próbek, przed przystąpieniem do właściwych badań, charakteryzowano wycięte próbki wyznaczając ich przepuszczalność standardową w przepływie azotu. Badania nasycania węgla i przepływu przez nie gazów prowadzono na próbkach różniących się porowatością (1,31 i 2,23%) i przepuszczalnością (43 i 247 raD). Na wejściu do próbki stosowano nadciśnienia gazu 0,05-0,2 MPa, przy których określano stopień i szybkość nasycania węgla tymi gazami. Łatwy dopływ gazu z wnętrza próbki do otworu pomiarowego (średnica otworu 2 mm, głębokość 5 cm) sprawiał, że ustalone ciśnienie gazu osiągano bardzo szybko. Narastanie ciśnienia gazu w poszczególnych otworach pobocznicy próbki rejestrowane w funkcji czasu jest więc najbardziej istotne na początku każdego eksperymentu (rys. 2 i 6). Za miarę nasycenia próbki gazem przyjęto stosunek nadciśnienia rejestrowanego aktualnie w danym otworze (na pobocznicy próbki) do nadciśnienia gazu zadanego aktualnie na jej wejściu. We wszystkich otworach próbki W01 (przepuszczalność 43 mD) czasy narastania ciśnienia są dla każdego gazu wyraźnie dłuższe niż dla próbki W02 (247 mD). Zaobserwowano też że wpływ rodzaju gazu, a zatem jego sorbowalności, jest tym większy, im mniejsza przepuszczalność badanej próbki (tabl. 1). W każdym otworze pomiarowym nasycanie gazami przebiega w następującej kolejności: He, Ar, N2, CH4, CO2, zgodnej z sorbowalnością stosowanych gazów. Już we wcześniejszych pracach (Żółcińska, Dyrga 1996; Żółcińska, Gudowska 1983) autorzy stwierdzili, że spośród przebadanych gazów dwutlenek węgla najlepiej sorbujc się na węglu kamiennym. Powoduje to wnikanie jego cząsteczek do wnętrza struktury węgla, jej rozluźnienie i pęcznienie, co znajduje swoje odbicie w przebiegu nasycania węgla gazem oraz jego przepuszczalności w przepływie danego gazu. Rozkłady przepuszczalności wzdłuż badanych próbek wyznaczone przy ustalonym rozkładzie ciśnień wzdłuż próbki wskazują na dużą nicjednorodność nic tylko pomiędzy poszczególnymi próbkami, lecz również wewnątrz każdej z nich (rys. 4 i 5). Pozwalają one określić dostępność poszczególnej części badanego węgla dla przepływającego gazu. Zależność przepuszczalności badanych próbek od ciśnienia przepływającego gazu pokazuje dla obu badanych próbek, że ze wzrostem średniego ciśnienia gazu (zarówno sorbującego, jak i niesorbującego) przepływającego przez próbkę następuje spadek przepuszczalności, podobnie jak dla próbek małych (Żółcińska, Dyrga 1996). Wyznaczona przepuszczalność węgla jest tym wyższa, im mniej sorbujc się gaz przepływający przez niego. Szybkość zmiany przepuszczalności węgla rośnie bardzo wyraźnie z sorbowalnością użytych gazów i jest bardziej widoczna w próbce o niższej przepuszczalności.
Słowa kluczowe
Wydawca
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
375--386
Opis fizyczny
Twórcy
autor
autor
- Instytut Mechaniki Górotworu, Poldka Akademia Nauk, 30-059 Kraków, ul. Reymonta 27
Bibliografia
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BPL9-0005-0018
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.