CC BY
53
УДК 622.817: 622.33.012.2 Г.С. Забурдяев
ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ФЮЗИНИТА В УГЛЯХ НА ИХ СОРБЦИОННУЮ МЕТАНОЕМКОСТЬ И ВЗРЫВАЕМОСТЬ МЕТАНОПЫЛЕВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ
Ж Ж звестно, что главные составляющие вещественно-
-Жл. петрографического состава - компоненты групп витри-нита и фюзинита. Компонент группы фюзинита F включает в себя микрокомпоненты семифюзинита Fl, микринита F2, собственно фюзинита Fз и склеротинита F4, а компонент группы витринита V -
коллинит Vt и теллинит Vt .
Ч 2
На одной и той же стадии метаморфизма компоненты группы фюзинита отличаются от группы витринита большим содержанием углерода, меньшим - водорода, менее высоким выходом летучих веществ и большей степенью сохранности растительной структуры. Компоненты групп витринита и фюзинита характеризуются различными физическими и химико-технологическими свойствами, что незамедлительно сказалось на их сорбционных свойствах.
Различная сорбционная метаноемкость компонентов групп фю-зинита и витринита и неоднозначный характер изменения ее в процессе метаморфизма обусловлены различиями молекулярной структуры петрографических разностей. Обусловленность выражается неодинаковым средним размером углеродных атомных сеток и разной степенью их молекулярной упорядоченности [1].
Относительное содержание, например, компонента группы фю-зинита изменяется в широких пределах. Так в Анжерском, Белов-ском и Осиновском геолого-промышленных районах Кузбасса при выходе из пласта летучих веществ (Уйа|) от 12 до 50 % содержание фюзинита изменяется от 5 до 35%, в Воркутском месторождении при У" 28-35,4 % изменение фюзинита составляет в пределах 0,524,3 % [2, 3] (табл. 1).
Таблица 1
Изменение компонента группы фюзинита от выхода летучих веществ
Месторождение Район, крыло У1*8*, % ^ %
Анжерский район 12-18 24-35
Кузбасс Беловский район 26-41 5-7
Осиновский район 28-50 8-12
Западное крыло 31,2-35,4 10,8-24,3
Воркутское Восточное крыло 28,5-34,0 0,5-23,0
Сорбционная метаноемкость резко отличающихся по петрографическому составу, в частности, фюзинита и витринита, пластов Мощный (шахта «Зиминка Капитальная» и «Коксовая») и IV Внутренний (шахта «Коксовая») балахонской серии Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса представлена на рис. 1. Сорбционная метаноемкость за первые 5 минут при начальном давлении 0,1 МПа и температуре 25 °С пласта Мощного изменялась в пределах 38,545,8 мл/г г.м., пласта IV Внутреннего - 6,3-16,7 мл/г г.м. С увеличением содержания компонента группы фюзинита с 5 до 55 % метаноемкость возрастает с 6 до 46 мл/г г.м. В то же самое время с увеличением содержания компонента группы витринита с 40 до 93 % метаноемкость адекватно снижается.
Угли, обогащенные микрокомпонентом фюзинитом F3, содержат большое количество метана и легко его отдают в начальный момент дегазации (до 46 %). Эти угли обладают самой высокой кинетикой газоотдачи во всем метаморфическом ряду углей, что обусловлено наличием у фюзинита большого количества
Рис. 1. Сорбционная метаноемкость компонентов групп фюзи-нита и витринита пластов Мощный и IV Внутренний:
• - фюзинит; + - витри-нит
Таблица 2
Метановыделение из частиц угля разных размеров рис. 4. ИзМенение содер-
за 120 с при начальном давлении газа 3 МПа жания компонента груп-
Радиус частиц, мкм 7500 750 380* ы фю$9ниті а пластов
Количество метана, м3/т 0,39 1,83 3$узи тучи асса^ ут їх веЩесті выхода0 ле-20,0
А (•) - шахта «Тайбин-
ультра- и микропор, легко доступных ская», пласты Безымянный
(1) и ГУ Ветреными (2); Б (+) - шахта «Распадская»,
РЛСть2-10 ИМнб<и4) содержания компонента группы—фюзинита—пла-стов Кузбасса от выхода летучих веществ:
А (+) - пласт Мощный; Б (х) - пласт Г орелый; В (•) - пласт IV Внутренний; 1, 2 - пласт Мощный (шахты № 12, «Зиминка»); 3, 4, 5 -пласт Горелый (шахты № 12, «Северный Маганак», № 5-6); 6, 7 - пласт IV Внутренний (шахты «Но-градская», «Тайбинская»)
Рис. 3. Изменение содержания компонента группы фюзинита пластов Воркутского месторождения от выхода летучих веществ:
А (•) — пласт Мощный (шахта «Центральная»); Б (+) - пласт Тройной (шахта «Комсомольская»); В (+) - пласт Четвертый (шахты «Воркутинская» и «Комсомольская»)
для молекул метана [1].
По данным В.В. Ходота, размеры ультра- и микропор составляют < 10 Е (< 0,001 мкм), сорбционный объем метана при этом находится в пределах 53-56 %.
Переходные поры (10-100Е) и субмак-ропоры (100-1000 Е), метаноемкость которых значительно меньше и составляет соответственно 27-29 % и 16-18 %. Мета-новыделение из угля при его разрушении представлено в табл. 2. При уменьшении радиуса частиц угля в 125 раз метановыде-ление увеличивается в 50 раз.
Для оценки качественного влияния петрографического
__________________________________________ компонента фюзини-
та на взрываемость метанопылевоздушных смесей исследованы пласты Кузбасса и Воркутского месторождения. На шахтах Кузбасса № 12 и «Зиминка» (пласт Мощный), № 12, № 5-6 и «Северный Маганак» (пласт Г орелый), «Ноградская» и «Т айбинская» (пласт IV Внутренний), а также на шахтах Воркутского месторождения «Центральная» (пласт Мощный), «Комсомольская» (пласт Тройной) и «Воркутинская» и «Комсомольская» (пласт Четвертый) происходили взрывы метанопылевоздушных смесей.
Анализ данных, представленных на рис. 2, 3 и 4*, показывает, что взрывы метанопылевоздушных смесей происходили, как прави-
ло, при высоких содержаниях компонента группы фюзинита 19-30 % на пластах Кузбасса и 13-32 % на шахтах Воркутского месторождения. Содержание компонента группы фюзинита в процессах вспышек и взрывов метана играет не определяющую, а косвенную довольно значительную роль.
* Взрывы на рисунках отмечены звездочками
-------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Газоносность угольных бассейнов и месторождений СССР. Гл. редактор А.И. Кравцов. Том 3. - М.: Недра. - 1980. - 219 с.
2. Каталог углей СССР, склонных к самовозгоранию.- М.: Недра.- 1982.416 с.
3. Угли Печорского месторождения. Справочник.- М.: Недра.- 1972.- 350 с.
— Коротко об авторах -------------------------------
Забурдяев Г.С. - кандидат технических наук, ИПКОН РАН.
