Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Brittleness index analysis of coal samples

Wu Haibo, Zhang Pingsong, Dong Shouhua, Huang Yaping, Zhang Min

Acta Geophysica

|

2019

|

Vol. 67, no. 3

789--797

EN

The brittleness index (BI), which serves as a key reference for reservoir fracturing, is also an important quantitative index for the evaluation of coal-bed methane (CBM) reservoirs. To address the lack of research regarding this application of the BI, we measured the ultrasonic wave velocity of 10 coal samples collected from the Qinshui Basin, China. We then calculated the BI in three test directions, i.e., BI(90°), BI(45°), and BI(0°), as well as the BI anisotropy value (ABI) using the dynamic elastic method. Analysis of the calculated results showed that BI(90°) generally had the highest values and that BI(45°) was close to BI(0°). The ABI showed a positive correlation with the dynamic Young’s modulus anisotropy value, dynamic Poisson’s ratio anisotropy value, S-wave velocity anisotropy value, and the ratio of P-wave and S-wave velocity anisotropy values. However, the ABI had an unclear correlation with the P-wave velocity anisotropy value. Further analysis of the correlation between the BI and two other reservoir parameters (coal structure type and fracture development) revealed that samples with high BI values generally corresponded to primary or fragmented types of coal and also had low Poisson’s ratios, which indicates undeveloped fractures, while samples with low BI values corresponded to granulated types of coal and had high Poisson’s ratios, which indicates developed fractures. We investigated these correlations in order to understand the multiparameter constraints and their combined application in brittleness evaluations, which could reduce risk and improve the precision of ideal brittleness identification in CBM reservoirs.

2

Wykorzystanie sztucznych sieci neuronowych do klasyfikacji struktur odmienionych węgla kamiennego w strefach przyuskokowych

Młynarczuk M., Godyń K., Skiba M.

Przegląd Górniczy

|

2015

|

T. 71, nr 11

15--20

PL

Wewnętrzna budowa strukturalna węgla kamiennego ze stref uskokowych, w szczególności obecność spękań o charakterze egzogenicznym, kataklazy oraz mylonitu, może odpowiadać za zwiększoną pojemność gazową węgla i wskazywać na pokłady szczególnie zagrożone zjawiskami gazo-geodynamicznymi. Problematyka węgla odmienionego strukturalnie jest przedmiotem zainteresowania badaczy z różnych krajów. Zaproponowali oni metody klasyfikacji takiego węgla. W ramach opisywanych badań skupiono się na jednej z takich metod w celu zweryfikowania możliwości wykorzystania sztucznych sieci neuronowych jako narzędzia wspomagającego decyzje dotyczące klasyfikacji poszczególnych struktur. Badania prowadzono na zdjęciach wykonanych przy użyciu mikroskopu optycznego. Zdefiniowano wielowymiarową przestrzeń cech, bazującą głównie na parametrach otrzymanych z różnie zdefiniowanych gradientów. W badaniach wykorzystano dwuwarstwową sieć jednokierunkową (MLP). Jej zastosowanie umożliwiło zweryfikowanie w sposób sformalizowany subiektywnych decyzji obserwatora. W rezultacie badań wykazano, że użycie sztucznych sieci neuronowych pozwala na klasyfikację struktur odmienionych węgla na poziomie 91% zgodności z decyzjami obserwatora-geologa.

EN

The internal structure of hard coal in near-fault zones - in particular, the presence of exogenic cracks, cataclasis and mylonite - can be the decisive factor when it comes to the increased gas capacity of coal and pose a greater risk of the occurrence of gaso-geodynamic phenomena. The problem of structurally altered coal has been of interest to a lot of researchers from various countries, who have proposed certain methods of classifying such coal. As part of the described research, one of such methods was analyzed, with the aim of verifying the possibilities of using artificial neural networks as a tool facilitating the classification of particular structures. The analysis was performed with the use of photographs taken with the optical microscope. A multidimensional feature space was determined, based mainly on the parameters obtained from differently defined gradients. A two-layer, unidirectional network (MLP) was used in the research, which made it possible to verify - in a formalized way - subjective decisions of the researcher. The tests ultimately demonstrated that the application of artificial neural networks results in successful classification of the altered structures of coal, with the level of compatibility with the decisions made by a researcher-geologist at ca. 91 percent.

3

Zastosowanie dyfrakcji rentgenowskiej do badań struktury uporządkowanej węgli

Strójwąs A.

Karbo

|

2014

|

Nr 2

63--69

PL

Celem pracy było podsumowanie dotychczasowej wiedzy dotyczącej zastosowania dyfrakcji rentgenowskiej w badaniach struktury węgli i materiałów węglowych. W artykule przedstawiono krótki przegląd prac dotyczących struktury węgli z wykorzystaniem techniki XRD począwszy od pionierskich prac polegających na wizualnych porównaniach rentgenogramów węgla i grafitu, aż do prac w których wykorzystano skomplikowane metody obliczeniowe oraz najnowocześniejszą aparaturę badawczą jaka jest obecnie dostępna na rynku. Zwrócono uwagę na kontrowersje związane z zastosowaniem radialnej funkcji dystrybucji (RDF) w badaniach struktury węgla. Przeanalizowano zmiany strukturalne zachodzące w organicznej substancji węglowej podczas uwęglenia oraz w procesie pirolizy. Uwzględniono zmiany parametru d 002 (odległość międzypłaszczyznowa), charakteryzującego stopień wewnątrzkrystalitowego uporządkowania, jak również parametrów La (średnia średnica) i Lc (średnia wysokość), które dostarczają informacji o wymiarach krystaliów. Stwierdzono, że zmiany strukturalne zachodzące w organicznej masie węgli podczas pirolizy nie zostały jednoznacznie wyjaśnione. W literaturze opisane są sprzeczne wnioski, co do przebiegu zmian zachodzących w organicznej substancji węglowej podczas pirolizy. Zaistniałe niejednoznaczności mogą być wynikiem zarówno różnic w stosowanej metodyce badań, jak również różnic w budowie wyjściowej badanych próbek.

EN

Aim of this study was to summarize the current knowledge on the use of X-ray diffraction studies the structure of coals and carbonaceous materials. The article presents a brief overview of the work on the structure of coals using XRD techniques ranging from the pioneering work involving the visual comparisons of X-ray coal and graphite, to work which uses a complex calculation methods and cutting-edge research equipment which is currently available on the market. Attention was drawn to the controversy associated with the use of the radial distribution function (RDF) in studies of coal structure. Analysis of structural changes in organic carbonaceous material during coalification and pyrolysis was conducted. Special attention is paid to structural changes in the organic carbonaceous material in the process of coal rank and pyrolysis. Includes changes to the parameter characterizing the degree of intracrystalline order d002 (interplanar distances), as well as the parameters of La (average diameter) and Lc (average height), which provide information about the sizes of crystallites.It was found that that the structural changes in the organic coal mass during pyrolysis is not clearly elucidated. Described in the literature are conflicting conclusions as to the course of the changes in the organic substance of coal during pyrolysis. Occurred ambiguity may be due to both differences in applied research methodology, as well as differences in the construction of the initial test samples.

4

Charakterystyka węgla kamiennego występującego w strefach przyuskokowych

Godyń K.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 4

45--53

PL

Praca w sposób przekrojowy przedstawia wyniki badań petrograficzno-stereologicznych, prowadzonych na materiale węglowym pobranym z pięciu górnośląskich pokładów węgla kamiennego. Materiał badawczy stanowią próbki pochodzące z takich miejsc w pokładach, w których procesy tektoniczne doprowadziły do powstania uskoków. Analizując szczegółowo skład petrograficzny próbek węgla, zwrócono uwagę na rodzaj i zawartość procentową substancji mineralnej towarzyszącej pokładom. W szczególności jednak śledzono charakter i zakres zmian strukturalno-teksturalnych węgla, powstających na skutek deformacji tektonicznych. Na podstawie otrzymanych rezultatów badań wskazano, że istnieje zależność między budową petrograficzną węgla a jego cechami strukturalnymi, ujawnionymi na skutek działania sił wytworzonych podczas formowania się uskoków. Wyniki badań są istotne nie tylko z poznawczego punktu, lecz również mogą przyczynić się do lepszego poznania stref osłabionych strukturalnie, potencjalnie skłonnych do wyrzutów, a co za tym idzie, pozwolą wzbogacić bazę danych dotyczącą profilaktyki przeciwwyrzutowej.

EN

This paper presents the results of comprehensive petrographic-stereological study performed on the coal samples from five hard coal deposits in Upper Silesia. These samples derive from specific spaces in the deposits, where tectonic processes led to fault occurrence. The detailed analysis of the petrographic composition of samples was aimed at the determination of the type and percentage of mineral matter which covers the deposits. However, special emphasis was put on the profile and range of the coal structural-textural changes which occur as the result of dislocations. On the basis of the obtain results it was indicated, there is a relationship between petrographic structure of the coal and its structural features exposed as the result of the forces generated during fault formation. The test results are important not only from the cognitive point of view, but they can also contribute to the discovery of structurally weaker zones with breakout tendency. Consequently, it may allow to update the database of breakout-proof prevention.

5

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

Skiba M.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2013

|

Vol. 15, no. 3-4

125--130

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.

6

Optymalizacja procesu automatycznej klasyfikacji cech strukturalnych węgla z obszarów zagrożonych wyrzutami gazów i skał opartego na metodach rozpoznawania obrazów

Młynarczyk M., Godyń K., Aksamit J.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2013

|

Vol. 15, no. 1-2

85--93

PL

W ramach prac kontynuowano rozpoczęte w roku 2012 badania pozwalające na wykorzystanie metod rozpoznawania obrazów do identyfikacji cech strukturalnych i petograficznych węgla. Skoncentrowano się na automatycznej identyfikacji witrynitu, inertynitu oraz kataklazy. Są to cechy petrograficzne i strukturalne węgla najczęściej analizowane w IMG PAN przy ocenie stanu zagrożenia wyrzutowego. W badaniach oceniono przydatność wybranych parametrów tworzących przestrzeń cech, zbadano wpływ wielkości okna pomiarowego na wynik rozpoznania, przebadano wpływ przestrzeni barw, w której prowadzone są pomiary oraz dokonano analizy wpływu metryki odległości, w której wykonywane są obliczenia. W wyniku przeprowadzonych analiz otrzymano wysoki odsetek poprawnych klasyfikacji badanych struktur sięgający ponad 95%. Potwierdza to przydatność metod sztucznej inteligencji do automatycznej identyfikacji wybranych cech petrografi cznych i strukturalnych węgla.

EN

In 2012 research work was undertaken aimed to utilise the pattern recognition methods in identification of structural and petrographic features of coal. This stage of the research program was focused on automatic identification of vitrinite, inertinite and cataclasis. These petrographic and structural features of coals are typically analysed at the Strata Mechanics Research Institute when evaluating the outburst hazard. The adequacy of parameters defining the features space as well as the infl uence of the measurement window size on the result of recognition was evaluated. Other issues addressed include the influence of the colour space in which the measurements are taken and the impact of distance metrics. Results include a high-proportion of correct classifications of investigated structures (over 95%), thus confirming the adequacy of AI methods in automatic identification of selected petrographic and structural features of coal.

7

Wykorzystanie metod rozpoznawania obrazów do wspierania procesu decyzyjnego dotyczącego klasyfikacji węgla ze względu na wybrane cechy petrograficzne

Młynarczuk M., Godyń K.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2012

|

Vol. 14, no. 1-4

3--14

PL

W ramach prac wykonano wstępne badania pozwalające na opracowanie metod rozpoznawania obrazów mikroskopowych węgla, możliwych do wykorzystania w procesie decyzyjnym dotyczącym klasyfikacji cech petrograficznych (takich jak skład macerałowy) oraz strukturalnych (np. stopień destrukcji). Bazując na wcześniejszych badaniach uznano, że najbardziej istotna z punktu widzenia układu węgiel-gaz będzie identyfikacja witrynitu, inertynitu, kataklazy oraz (ze względów pomiarowych) kleju, w którym zatopione są badane okruchy węgla. Zdefiniowano wielowymiarową przestrzeń cech, która pozwoliła – bazując na metodach rozpoznawania obrazów – w sposób automatyczny klasyfikować wspomniane cechy. W wyniku przeprowadzonych analiz otrzymano poprawne klasyfikacje tych cech na poziomie sięgającym 96%. Wykazano tym samym, że metody sztucznej inteligencji, pozwalają na identyfikowanie wybranych parametrów petrograficznych i strukturalnych węgla. Dalsze rozwijanie tej metodyki może doprowadzić do opracowania uniwersalnego narzędzia, które pozwoli na obiektywizm w ocenie większej ilości cech petrograficznych i strukturalnych węgla.

EN

Preliminary tests were performed to develop methods supporting the recognition of microscopic images of coal, to be used in the decision-making processes involved in coal classification in terms of their petrographic (maceral composition) and structural properties (the extent of structural damage). Results of previous tests reveal that identification of vitrinite, inertinite, catalase as well as adhesives encapsulating the tested coal fragments is of particular importance in the case of coal-gas systems. The multi-dimensional space of coal properties is defined, allowing an automatic classifi cation of pre-defined features, basing on image recognition methods. This procedure allowed for correct classification of those properties, the accuracy level approaching 96%. It appears that AI (artificial intelligence) methods enable the identification of selected petrographic and structural parameters of coal. Further development of this methodology may result in creation of an universal tool allowing the objective evaluation of a larger number of petrographic and structural properties of coal.

8

Wpływ nieciągłości tektonicznych na strukturę wewnętrzną węgla kamiennego pochodzącego z wybranych pokładów KWK Pniówek, Borynia-Zofiówka i Brzeszcze Górnośląskiego Zagłębia Węglowego

Godyń K.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2012

|

nr 448 (1)

215--227

PL

Węgiel kamienny pochodzący z pokładów Górnośląskiego Zagłębia Węglowego odznacza się zróżnicowanymi cechami petrograficznymi. Parametry różnicujące tę kopalinę wiążą się również z oddziaływaniem zewnętrznych czynników tektonicznych na te formacje. Na obszarach pociętych uskokami węgiel ujawnia specyficzną osłabioną „odmienioną" budowę strukturalną. Taki przyuskokowy węgiel tworzy pokłady o podwyższonym stopniu ryzyka migracji gazów kopalnianych i w skutek znacznej porowatości, wykazuje zwiększoną pojemność gazową, jest więc obarczony podwyższonym ryzykiem zaistnienia zjawisk gazogeodynamicznych. Analizom poddano materiał węglowy z trzech metanowych („wyrzutowych") kopalni GZW (KWK Pniówek, Borynia-Zofiówka, Brzeszcze), z pokładów, w których stwierdzono występowanie lokalnych dyslokacji tektonicznych. Stosując analizy mikroskopowe wykonano ilościowy i jakościowy opis próbek węgla, uwzględniając grupy macerałów, rodzaj i stopień destrukcji struktury węgla. Przedstawiono wstępne wyniki badań dotyczące wpływu składu macerałowego na podatność węgla na powstawanie zniszczeń i deformacji w jego strukturze.

EN

The petrographic features of hard coal coming from the Upper Silesian Coal Basin (USCB) coal seams are very different. Additionally some differences among them are associated with the influence of external tectonic factors on these formations. The coal with specific, “altered” structure appears very often near tectonic disturbances. This “altered” and in consequence structure-weakened coal creates seams of elevated risk of mine gases migration, and – due to their high porosity – increased gas capacity. Therefore, in such locations there is a higher risk of some dangerous dynamic phenomena like outbursts. Coal material which was analyzed came from three so called “outburst“ mines from the USCB: Pniówek, Borynia-Zofiówka and Brzeszcze. The tested coal pieces were sampled from seams where local tectonic discontinuities occurred. A quantitative and qualitative description of the coal samples were performed by means of microscopic analysis. In the description maceral groups and type and degree of destruction of coal structure were taken into account. In the paper some preliminary results are presented with special consideration to the effect of maceral composition on the vulnerability of the coal formation and deformability of coal structure.

9

Wybrane własności węgli w rejonach zagrożonych wyrzutami metanu i skał

Dutka B., Wierzbicki M.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2008

|

R. 32, z. 1

55-64

PL

Zagrożenie wyrzutami metanu i skał w kopalniach górnośląskich wydaje się mieć charakter lokalny, związany z istniejącymi zaburzeniami geologicznymi. W pracy przedstawiono wyniki badań sorpcyjnych, porowatości i pojemności gazowej węgli odmienionych strukturalnie oraz węgli o strukturze nienaruszonej. Zwiększona pojemność gazowa, bardzo wysokie współczynniki dyfuzji, wysoka porowatość oraz mała zwięzłość węgli odmienionych wpływają niewątpliwie na znaczny wzrost zagrożenia wyrzutami w rejonach ich występowania. Bardzo silny spadek porowatości węgli odmienionych wywołany obciążeniem powoduje, że podczas wiercenia otworów może nie występować objaw zwiększonego wydzielania gazu.

EN

Two sudden outbursts of gas and coal have occurred in the hard coal mine "Zofiówka" in the Upper Silesian Coal Basin (USCB - Poland) last years. Both incidents took place in a district which had been acknowledged hitherto as a not endangered by that kind of hazard. It seems that the outbursts in USCB have a local nature and their incidence is connected with presence of geological disturbances in the rock mass. This paper summarises some results of the following laboratory measurements carried out for coals from the "Zofiówka" hard coal mine: sorptive properties of coal, their porosity and gas capacity. Coals of modified structure were tested and the tests results were compared with results obtained for coals of normal structure. Some obtained results show that coals of modified structure have higher gas capacity and diffusion coefficient than their non-modified counterparts as well as they have high porosity and low conciseness. These properties may cause a significant increase of gas and coal outburst hazard in the areas where coals of modified structure occur. Obtained results allow to understand better the mechanism of coal fracture and can lead to increase of safety of coal exploitation.

10

Węgiel odmieniony strukturalnie w rejonie wyrzutu w chodniku transportowym D-6 w pokładzie "Zofiówka" - pomiary stereologiczne

Wierzbicki M., Młynarczuk M.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2006

|

Vol. 8, no. 1-4

171--176

PL

Zmiany strukturalne węgla polegające m. in. na jego mylonityzacji wpływać mogą na parametry układu węgiel-gaz takie jak pojemność gazowa, kinetyka desorpcji, zwięzłość itp. Czynniki te wpływają z kolei na stan zagrożenia wyrzutowego w kopalniach węgla kamiennego. Przebadano próby węglowe pobrane z ociosów w rejonie wyrzutu węgla i metanu w KWK „Zofiówka”. Szczególną uwagę w pomiarach stereologicznych zwrócono na szczelinowatość węgla oraz zawartość substancji odmienionych. Badania wykazały, że w rejonie bezpośrednio sąsiadującym z uskokiem w czole chodnika i kawerną wyrzutową występował węgiel silnie odmieniony strukturalnie o bardzo licznej sieci spękań wewnętrznych. Taka budowa materii węglowej sprzyja niewątpliwie gromadzeniu gazu w jego strukturze wewnętrznej i umożliwia szybkie oddawanie gazu w przypadku wystąpienia zmian ciśnienia. Śladowe ilości struktur odmienionych w próbach pobranych z dala od uskoku oraz brak objawów zagrożenia metanowego i wyrzutowego wskazywać może, że wyrzut w chodniku transportowym D-6 wystąpił na skutek zbliżenia się czoła przodku do tzw. kieszeni gazowej.

EN

Structural changes of coal have influence on such parameters as gas capacity, kinetics of desorption, strength, etc. These factors have influence on the outburst risk in the coal mines. Coal samples collected near the outburst cavern in “Zofiówka” Coal Mine were examined. During the stereological measurements special attention was put on the geometry of fracture and the presence of structurally changed mylonite. Examinations shows that in the area of fault and outburst cavern the coal were strongly changed from the structural point of view. Such structure of the coal matter may facilitate gas accumulation in coal’s internal structure and gas release whenever pressure changes should occur. The absence of earlier indication of an outburst hazard or methane hazard in the front section of the gallery D-6, the high value of gas release indicators and the presence of structurally modified coals in rock mass after an outburst, which might accumulate vast amounts of gas that can be next released at a fast rate when a pressure gradient should occur, lead us to the conclusion that a coal and gas outburst have occurred as the face front came near the “gas pocket”.

11

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)

Wierzbicki M., Młynarczuk M.

Archives of Mining Sciences

|

2006

|

Vol. 51, no 4

577-588

EN

One of the possible causes of rock and gas outbursts in collieries is structural changes in coal occurring in geologically disturbed areas. This paper summarises the results of measurements of rock fracturing as well as vitrinite and mylonite content after an outburst in the gallery D-6 in the "Zofiówka" coal mine. Measurement data show that coal in this region contains vast amounts of structurally deformed coal, with a thick network of internal fracturing. Such structure of the coal matter may facilitate gas accumulation in coal's internal structure and gas release whenever pressure changes should occur.

PL

W dniu 22 listopada 2005 r. w chodniku transportowym D-6 KWK ,,Zofiówka" (rys. l) miał miejsce wyrzut metanu i skał. W jego wyniku chodnik został zasypany masami wyrzutowymi na długości ok. 35 m od czoła przodku a do atmosfery kopalnianej w czasie jednej godziny wydzieliło się ponad 8000 m3 metanu. Po wyrzucie, w rejonie kawerny wyrzutowej, widoczne były dwa uskoki. Ich przebieg wskazywał na zawiasowy charakter tych nieciągłości (rys. 2). Jedną z przyczyn występowania wyrzutów węgla i gazu w kopalniach węgla kamiennego mogą być zmiany strukturalne węgla występujące w rejonach zaburzeń geologicznych pokładów. W pracy zaprezentowano wyniki pomiarów stereologicznych prób węglowych pobranych z mas powyrzutowych w omawianym wyrobisku. Masę tą w dominującym stopniu stanowił miał węglowy. Próby ziarnowe przeznaczone do badań pobrano w sposób krzyżowy z górnej (2 m od spągu), środkowej (1 m od spągu) i dolnej (20 cm od spągu) części mas - próbki oznaczone jako OM/U, OM/M, OMID - oraz na wysokości 2 m od spągu chodnika, w rejonie prawego ociosu, środkowej części wyrobiska oraz przy lewym jego ociosie - próbki oznaczone jako OMlUR, OM/UM, OM/UL. Z poszczególnych próbek wykonano zgłady a podczas ich obserwacji szczególną uwagę zwrócono na zawartość witrynitu, udział substancji odmienionej strukturalnie oraz na udział spękań występujących na poszczególnych składnikach struktury. Próbki obserwowano przy powiększeniu 200x. Zliczano następujące obiekty: klej, (nie był przedmiotem analizy), witrynit nieodmieniony (V), struktura odmieniona typu mylonit (MY), inertynit + liptynit (nieodmienione) (I+L), spękania na witrynicie (Cr(V), spękania na strukturze odmienionej (Cr(MY), spękania na inertynicie i liptynicie (Cr(I+L", substancje nieorganiczne (IS). Przykłady analizowanych struktur widoczne na zgładach pokazano na rys. 3. W tabeli I podano udziały procentowe poszczególnych struktur widocznych na zgładach oraz wartości odchyleń standardowych dla poszczególnych zliczeń, obliczone zgodnie z Polską Normą. We wszystkich próbkach występował węgiel odmieniony strukturalnie - mylonit. Średnia jego zawartość w masach powyrzutowych, liczona wraz ze spękaniami na tej strukturze, wynosiła 15.2%. Badany węgiel posiadał dużą zawartość witrynitu, wynoszącą średnio 83.7:1:.2.7% - ostatnia kolumna tabeli. Niezwykle ważną cechą strukturalną węgla, wpływającą na gazopojemność węgla i kinetykę odgazowania, jest stopień jego spękania. W tablicy 2 podano udziały spękań na poszczególnych, wydzielonych wcześniej grupach strukturalnych węgla obliczone ze wzorów (1-3). Struktura węgla zmylotynizowanego charakteryzuje się bardzo gęstą siecią spękań, podczas obserwacji mikroskopowych, osiągającą kilkaset pęknięć na milimetr. Gęstość spękań na mylonicie, (kol. 2, tab. 2) zawierała się w przedziale od 22.8 do 40.2[%] - średnio 31.6%. Średni udział spękań na węglu nieodmienionym strukturalnie wynosi natomiast 5.1 % (kol. 3 tab. 2). Różnica w istniejącej sieci spękań pokazuje, że przy takim samym ciśnieniu gazu mylonit posiadać może wielokrotnie większą pojemność gazową (dla gazu nie związanego sorpcją) niż węgiel nieodmieniony strukturalnie. Dodatkowo, gaz ten może zostać szybciej uwolniony poprzez niezwykle rozbudowaną sieć spękań wewnętrznych, co przejawia się wyższą wartością współczynnika dyfuzji stwierdzoną innymi badaniami (Cybulski et al., 2006). Czynniki te niewątpliwie wpływają na wzrost zagrożenia wyrzutowego. Brak wcześniejszych objawów sygnalizujących wzrost zagrożenia wyrzutem węgla i gazu bądź zagrożenia metanowego w przodku chodnika transportowego D-6, wysoki wskaźnik odgazowania węgla oraz istnienie w masach powyrzutowych znacznej ilości węgla odmienionego strukturalnie, mogącego gromadzić znaczne ilości gazu oraz oddawać go ze zwiększoną kinetyką w przypadku wystąpienia gradientu ciśnienia, pozwalają na stwierdzenie, że wyrzut w wyrobisku nastąpił w wyniku zbliżenia się czoła przodku do tzw. kieszeni gazowej.

12

Wpływ ciśnienia na szybkość reakcji przeniesienia wodoru z tetraliny do węgli i macerałów

Socha Ł., Pająk J.

Karbo

|

2005

|

Nr 1

6-12

PL

Przeprowadzono badania wpływu ciśnienia na szybkość reakcji przeniesienia wodoru z tetraliny do czterech próbek węgli pochodzących z różnych kopalń oraz dziesięciu macerałów wydzielonych z pięciu węgli. Reakcje przeniesienia wodoru prowadzono pod ciśnieniami 5,30,50 i 100 MPa w temperaturze 300, 310 lub 320°C w zależności od reaktywności próbki. Czas reakcji zawierał się. w przedziale od l do 60 godzin. Stopień konwersji tetraliny do naftalenu oznaczano przy użyciu chromatografii gazowej. Najbardziej reaktywnymi macerałami okazały się witrynity ze względu na wysoką zawartość tlenu. Szybkość reakcji przeniesienia wodoru do witry-nitów rośnie ze wzrostem ciśnienia, co wskazuje na bimolekularny stan przejściowy. Wpływ ciśnienia na szybkość reakcji przeniesienia wodoru do inertynitów i liptynitów jest mniej wyraźny, a objętość aktywacji ma tendencję do przyjmowania wartości dodatnich, co wskazuje na inny mechanizm reakcji niż w przypadku witrynitów. Prawdopodobny jest udział mechanizmu rodnikowego.