定量评价煤的破坏程度的尝试

2005/10/21 15:23:15

摘要　介绍了定量评价煤破坏程度的意义．阐述了研究思路和研究方法，尝试采用筛分分析的方法得出粒径小于0.5 mm煤的百分含量来反映煤的破坏程度．通过对52个样品的筛分分析，认为筛分指数可以作为定量评价煤的破坏程度的指标．
关键词　煤　破坏程度　筛分指数　定量评价
中图法分类号　TD 713.2

Approach to Quantitative Evaluation of the Breakage Degree of Coal

Zhao　Zhigen
(Dept.of Geology, Huainan Institute of Technology, Huainan 232001)
Wang　Shanmei
(Huainan Coal Industry Bureau)
Yang　Luwu
(Beijing Graduate School of CMUT)

Abstract　On the basis of the screening analysis of 52 samples, the screening index is suggested as a useful number to evaluate the breakage degree of coal. Therefore, it is considered that the quantitative evaluating the breakage degree of coal is a practical method for the studies and researches in this field.
Keywords　coal; breakage degree; screenging index; quantitative evaluation

　　为研究煤与瓦斯突出危险性，国内外不少学者采用煤结构破坏程度这个概念，并且提出了一些煤的破坏程度分类方案^［1］，如前苏联科学院地质所的五类法、煤炭部《防治煤与瓦斯突出细则》的五类法、中国矿业大学瓦斯组的三类法以及焦作矿业学院瓦斯地质研究室的四类法等．总结上述分类法，其共同特点是：根据地质观察，用类型来反映煤结构破坏程度，没有客观的定量指标．可以说，这些分类都是定性的．而且用类型无法进一步细分同一类型不同煤的破坏程度的差异．杨陆武、郭德勇(1996)从力学角度对煤体结构进行了定量划分，但还不能满足实际需要^［2］．能不能用一个具体的数值来定量评价煤的破坏程度呢?这是本文关心的问题．由于不同煤结构的煤具有不同瓦斯地质特征，因而定量地评价煤的破坏程度为定量研究煤结构与瓦斯地质参数^［3］之间的关系提供了可能．

1　研究思路和研究方法
1.1　研究思路
　　在地质构造应力作用下，煤层首先发生裂隙，把煤切割成碎块，这时，煤仅在一些裂隙表面被磨成细粉；随着进一步破碎，碎粒在移动过程中由于粒间的磨擦、挤压、揉搓，形成更小的碎粒，直到成为细粉状．因而煤颗粒的粒度成分反映了煤结构破坏程度；随着破坏程度增加，细粒级的煤增多，粗粒级的煤减少．能不能用煤的粒度来反映煤的破坏程度呢?本文尝试采用筛分分析的方法得出了粒径小于0.5 mm煤的百分含量来定量反映煤的破坏程度．
1.2　研究方法
　　样品采集与制备：按《防治煤与瓦斯突出细则》中煤的破坏类型的划分，采集样品52个，样品数量分布如表1所示；要求每个样品重量1～1.5 kg；采样地点是淮南谢二矿和新庄孜矿．实验前风干煤样，因为样品含水分时，易于结块，且易于堵筛孔，影响测试精度．若煤样中有结块时，如土状煤，需用手轻轻地用力使结块成为单独颗粒，反映煤的真实粒度成分^［4］．

表1　不同破坏类型煤样的数量
Tab.1　The quantity of the coal samples of the different breakage types

破坏类型	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	总计
样品数量	0	4	14	18	16	52

　　过筛与称量：过筛前先称量样品的质量．过筛时采用孔径为5 mm、0.5 mm两种标准筛来分离煤样；5 mm孔径的筛在上，0.5 mm孔径的筛在下；采用5 mm孔径的筛，其目的是筛去过粗的颗粒，减轻压在0.5 mm孔筛上的重量，保护0.5 mm孔径筛，并加快过筛速度；采用0.5 mm孔径筛的目的是为了计算粒径小于0.5 mm煤的质量百分比．过筛后称量粒径小于0.5 mm煤的质量，并可计算粒径小于0.5 mm煤的质量百分数．
　　筛分指数：以各煤样小于0.5 mm煤占样品质量百分数作为该煤样的筛分指数，以此评价煤的破碎程度．筛分分析结果见表2．

表2　筛分分析结果
Tab.2　The results of the screening analysis

破坏类型	煤样的筛分指数
Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ	4.5 9.2 14.8 16.6 20.9 24.2 25.8 31.6	5.1 11.2 15.2 17.5 21.6 25.3 26.3 32.6	5.4 11.6 15.4 18.1 21.9 26.4 33.3	7.7 11.9 15.8 18.5 22.3 28.1 33.7	12.5 16.3 18.6 22.7 28.7 35.5	12.6 17.8 19.2 23.5 29.5 36.4	13.1 20.3 23.7 29.8 39.6	13.7 20.5 23.8 30.3 42.7

2　讨　论
　　筛分分析结果表明：虽然不同破坏类型的煤样，其筛分指数存在交叉，但总的来看，筛分指数与煤的破坏类型之间对应关系较好，随着煤样破坏类型由Ⅱ、Ⅲ类向Ⅳ、Ⅴ类变化，筛分指数也随着增大．从实验来看，Ⅱ类煤的筛分指数为4.5～7.7，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类煤的筛分指数分别为9.2～17.8、16.6～25.3、25.8～42.7，见表2．这就是说，筛分指数能反映煤的破坏程度，用筛分指数这个定量指标来评价煤的破坏程度是可行的．
　　从表2还可以看出，有时同一破坏类型煤样的破坏程度存在很大差异，但用破坏类型无法区分这种差异；而用筛分指数可以弥补这一不足，区分出同一破坏类型的煤样在破坏程度上的差异，在实际应用中比破坏类型更有效．

3　结　论
　　通过以上分析，本文认为定量评价煤的破坏程度具有实际意义，筛分指数可以作为一个定量指标来评价煤的破坏程度．
　　　
第一作者：赵志根，男，1968年生，讲师．

作者单位:(赵志根)淮南工业学院地质系　淮南232001　(汪善梅)　淮南市煤炭工业局
(杨陆武)中国矿业大学北京研究生部

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