Laboratoryjne określenie zależności między ciśnieniem hydrostatycznym wywieranym na próbkę węgla, a wybranymi parametrami opisującymi sorpcję gazu

• Autorzy: Dutka B.

Warianty tytułu

EN

Laboratory studies to determine the relationship between hydrostatic pressure exerted on the coal sample and the selected parameters describing sorption of gas

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca zawiera podsumowanie stanu wiedzy oraz doświadczeń w zakresie badania wpływu obciążenia na właściwości sorpcyjne węgla. Zagadnienie to stanowi istotny element uzupełniający opis układu węgiel-gaz, jednakże z powodu trudności metrologicznych pojawiających się w trakcie eksperymentów laboratoryjnych, jak dotąd nie jest w pełni rozpoznane. Podjęto próby znalezienia zależności pomiędzy parametrami opisującymi sorpcję gazu na węglu a obciążeniem. Do tego celu zaprojektowano i wykonano aparaturę badawczą służącą do wyznaczania parametrów sorpcyjnych węgli, w której ciśnienie hydrostatyczne obciążające próbkę utożsamiano z obciążeniem wywieranym przez nadkład skalny na pokład węglowy. Mając na uwadze odmienną naturę gazów kopalnianych (metan, ditlenek węgla), podejmowano próby wyznaczania parametrów sorpcyjnych węgli w stanie obciążenia hydrostatycznego. Sposób pomiaru sorpcji pod obciążeniem okazał się skomplikowany, a mierzone zmiany parametrów sorpcyjnych niekiedy bardzo małe. W pracy porównano wpływ obciążenia na pojemność sorpcyjną węgli różniących się stopniem uwęglenia.

EN

This paper presents a summary of the state of knowledge and experience in the field of study of the impact of external load on the sorption properties of coal. The issue is an important element of complementary description of a coal-gas system, however, due to the metrological difficulties arising in the course of laboratory experiments, so far not fully recognized. Attempts have been made to find relations between the parameters describing gas sorption on coal and external load. For this purpose, the research equipment was designed and manufactured to determine the sorption parameters of coals. The hydrostatic pressure applied to coal sample was identified with the load exerted on the coal seam by overburden rocks. Taking into account the different nature of mine gases (methane, carbon dioxide) attempts have been made to determine the sorption parameters under hydrostatic pressure. Sorption measurements under load conditions proved to be complicated, and also, changes in the measured parameters were sometimes exceptionally small. This paper compares the hydrostatic pressure effect on the sorption capacity of coals differing in the degree of coalification.

Słowa kluczowe

PL

pojemność sorpcyjna węgla; pęcznienie sorpcyjne; ditlenek węgla; metan; ciśnienie hydrostatyczne

EN

sorption capacity; sorption-induced swelling; carbon dioxide; methane; hydrostatic pressure

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 71, nr 11
• Strony: 2--7
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Dutka B.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN w Krakowie

Bibliografia

• 1. Dutka B., Kudasik M.: Izotermy sorpcji gazu przy różnych obciążeniach okólnych węgla. „Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN” 2012, vol. 14; 1-4; s. 25-32.
• 2. Dutka B., Kudasik M., Topolnicki J., Wierzbicki M.: Komora do badań wpływu obciążeń mechanicznych na właściwości sorbentu. „Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN” 2009, t. 11; 1-4 s. 15-20.
• 3. Dutka B., Topolnicki J.: Badania właściwości sorpcyjno-odkształceniowych węgla w stanie obciążenia okólnego. „Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN” 2011, t. 13; 1-4 s. 31-35.
• 4. Hile, L.M.: CO2 sorption by Pittsburgh-seam coal subjected to confining pressure, Praca magisterska. The Pennsylvania State University, University Park 2006.
• 5. Hol S., Peach C.J., Spiers C.J.: Applied stress reduces the CO2 sorption capacity of coal, International Journal of Coal Geology 2011, vol. 85, s. 128-142.
• 6. Karacan, C.O.: Swelling-induced volumetric strains internal to a stressed coal associated with CO2 sorption. International Journal of Coal Geology 2007, vol. 72, s. 209-220.
• 7. Pan Z., Connell L.D., Camilleri M.: Laboratory characterisation of coal reservoir permeability for primary and enhanced coalbed methane recovery. International Journal of Coal Geology 2010, vol. 82; s. 252–261.
• 8. Pone, J.D.N., Halleck, P.M. Mathews, J.P.: 3D characterization of coal strains induced by compression, carbon dioxide sorption, and desorption at in-situ stress conditions. International Journal of Coal Geology 2009, vol. 82; 3-4 s. 262-268.
• 9. Pone J.D.N., Halleck P.M., Mathews J.P.: Sorption Capacity and Sorption Kinetic Measurements of CO2 and CH4 in Confined and Unconfined Bituminous Coal. Energy&Fuels 2009, vol. 23; 9 s. 4688-4695.
• 10. Ruff, O. Geselle, P.: Das Verhalten von Steinkohlen bei der Aufnahme und Abgebe von Kohlensaeure. Zeitschrift für das Berg-, Hütten-, und Salinenwesen im Deutschen Reich 1936, vol. 84; s. 425-436.
• 11. Smith, D.H. Jikich S.A. Seshadri K.: Carbon dioxide sorption isotherms and matrix transport rates for non-powdered coal. International Coalbed Methane Symposium. University of Alabama, AL USA 2007.
• 12. Topolnicki J., Wierzbicki M., Skoczylas N.: Wyrzuty skalno-gazowe w świetle badań laboratoryjnych i pomiarów kopalnianych. „Archiwum Górnictwa” 2004, vol. 49; s. 99-116.

Uwagi

Praca została wykonana w roku 2014 w ramach prac statutowych realizowanych w IMG PAN w Krakowie, finansowanych przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego.