Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

1 Archives of Mining Sciences

1 2009

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: węgiel zmylonityzowany

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Stereological and profilometry methods in detection of structural deformations in coal samples collected from the rock and outburst zone in the "Zofiówka" Colliery

Młynarczuk M., Wierzbicki M.

Archives of Mining Sciences

2009

Vol. 54, no 2

189-201

Deformations of coal structure affect the major parameters of the gas-coal system, such as gas bearing capacity, desorption kinetics or cohesion. Those factors, in turn, determine the methane hazard and rock and gas outburst conditions in collieries. To get a better insight into these phenomena, coal samples were collected from the side walls in the coal and methane outburst zone in a loading gate D-6 on the coal seam 409/4 in the "Zofiówka" Colliery (Poland). The samples were analysed to identify and describe structurally deformed coals. The stereological analysis revealed the presence of sheared and fi ssured coal in the region adjacent to the fault in an end gate and to a cavern produced during an outburst. Such coal structure encourages gas accumulation and prompts quick gas release in the condition of sudden pressure changes. This study briefly outlines the new measurement method enabling us to detect coals with this structure. The method makes use of laser profi lometry to analyse the morphology of the coal sample surfaces. It appears that the method is adequate to detect the zones of structurally deformed coal. Unlike stereological methods, the new method does not require extensive preparations or lengthy calculation procedures, which appears to be its major advantage.

Analiza literaturowa publikacji dotyczących wyrzutów gazów i skał wskazuje, że jednym z istotnych czynników wpływających na wzrost zagrożenia metanowego i wyrzutowego jest występowanie węgla o strukturze odmienionej (przetartej, zmylonityzowanej). Węgle te charakteryzują się gęstą siecią spękań wewnętrznych, rozbudowaną strukturą, małą zwięzłością i wysoką pojemnością gazową. Aktualnie brak jest efektywnych metod wykrywania tego typu struktur. Występowanie węgla odmienionego strukturalnie było jedną z przyczyn wystąpienia wyrzutu metanu i skał w KWK "Zofiówka" w roku 2005 (Jakubów i in. 2006). W pracy przedstawiono dwie metody wykrycia i opisu węgla o strukturze przetartej a przedstawione wyniki dotyczą badań wykonanych na próbkach węglowych pobranych w rejonie uskoku, w bezpośrednim sąsiedztwie kawerny wyrzutowej w KWK "Zofiówka"- rys. 1. Dla każdej próbki przeprowadzono analizę punktową w trakcie której identyfikowano ślady następujących obiektów: kleju, witrynitu (V), inertynitu oraz liptynitu, (I+L), mylonitu (M), spękań na witrynicie (Fr(V)), spękań na inertynicie oraz liptynicie (Fr(I+L)), spękań na mylonicie (Fr(M)) oraz substancji nieorganicznych (N). Przykłady węgla nieodmienionego strukturalnie oraz węgla zmylonityzowanego pokazano na rys. 2. Wyniki analizy stereologicznej przeprowadzonej dla wszystkich pobranych próbek węgla prezentuje tabela 1. Próby pobrane w bezpośrednim sąsiedztwie uskoku i kawerny powyrzutowej charakteryzuje duży udział objętościowy mylonitu. W pozostałych próbkach węgla, mylonit występuje jedynie w ilościach śladowych. Udział mylonitu w całości substancji węglowej widocznej na poszczególnych zgładach pokazano na wykresie z rys. 3. Obliczono również gęstość spękań na węglu odmienionym (mylonicie) oraz na całej strukturze węgla. Wyniki obliczone ze wzorów (1-2) przedstawione w tabeli 2 pokazują, że węgiel pobrany w rejonie szczeliny uskokowej posiada o rząd większą ilość spękań niż węgiel pobrany w pewnej odległości od niej. Druga, nowo zaproponowana metoda, oparta jest na wykorzystaniu profilometrii laserowej w celu analizy ukształtowania powierzchni próbek węgla. Do odwzorowania powierzchni z opisanych uprzednio próbek węglowych użyto profilomierz laserowy zaprojektowany i zestawiony w Instytucie Mechaniki Górotworu Polskiej Akademii Nauk (Młynarczuk, 2004). Zmierzono pola o wielkości 256x256 punktów oddalonych od siebie o 20 m. W celu wyróżnienia składowej chropowatości zmierzonych powierzchni, otrzymane dane filtrowano filtrami sekwencyjnymi przemiennym o rozmiarze 10 punktów (200 m). W prezentowanych badaniach użyto odmiany wariogramu zwanej madogramem (Emery, 2005), zdefiniowanej równaniami (7) i (8) . Na rysunku 4 pokazano wykresy madogramów dla badanych węgli. Progi madogramów dla węgli o strukturze odmienionej plasują się poniżej madogramów dla węgli nieodmienionych. Nieco odmienny jest madogram próbki L4 związany jest prawdopodobnie z występowaniem dużych ilości wtrąceń substancji nieorganicznych (patrz tabela 1). Jeżeli wyeliminujemy tą próbkę z madogramu (rys. 5), różnice pomiędzy węglami odmienionymi strukturalnie a nienaruszonymi stają się dużo bardziej widoczne. Wykazano, że metoda ta doprowadzić może do wykrycia stref węgla o strukturze przetartej. Jej zaletą jest fakt, że nie wymaga ona długiego etapu przygotowawczego i żmudnych zliczeń jak ma to miejsce we wspomnianej wcześniej analizie stereologicznej. Tego typu badania, przy zastosowaniu odpowiedniego (iskrobezpiecznego) sprzętu można wykonać bezpośrednio na ociosie, lub np. w otworach wyprzedzających. Autorzy uważają, że proponowane badania strukturalne węgla mogą być przydatne w prognozowaniu i ocenie stanu zagrożenia metanowego oraz wyrzutami metanu i skał dlatego też wymagają one dalszego rozwinięcia.