Purpose is to identify behaviour of the graded indices as well as their correspondence to grades, groups, and subgroups of similar coal metamorphic degrees to determine hazardous characteristics of workable beds while mining. Methods. Rank scale and changes in the graded index values help define the coal grades, groups, and subgroups having comparable characteristics as well as ultimate composition of organic mass. Coal ranking involves the intensified metamorphism manifestation in the process of transition from lignite to black coal, and then to anthracite. Findings. Analysis of the total of the fusainized components has shown that coal grading is within less than 10 and more than 69% range. However, in the majority of cases its values are recommended as those being less than 39 or more than 40% which prevents from determination of reliable correlation relationships. Free heaving ratio is considered together with the plastic layer thickness making it possible to determine quantitively only LF, LS, LC, and L grades. In terms of vitrinite response index, being 0.8-1.4%, LS, LC, and L grades may be considered as coal in the central ranking series. The fact supports available changes in the internal structure. Originality. Behaviour of the graded indices of industrial coal-rank classification has been determined to identify hazardous characteristics of workable beds while mining. Practical implications are the possibilities to improve the regulatory system for safe mining of workable beds while determining differences in characteristics of vitrinite coal and fusainized coal.
In coal mining, the problem of particular importance is the occurrence of endogenous fires and explosions of the methane-air mixture, which lead to the death of people. The aim of the study is to establish indicators that directly characterize the change in the elemental composition in the process of metamorphic transformations of coals and determine them tendency to spontaneous combustion. Statistical multivariate analysis showed that the degree of metamorphism is the most significant characteristic of the propensity of coal to oxidize. The sum of the content of the main components decreases inversely to the increase in carbon content over the entire range of coal conversion from a small degree of their metamorphism from coal to anthracites. The dependence of decrease in oxygen content with increased carbon is nonlinear. With carbon content of more than 88%, there is a slight decrease in the rate of oxygen reduction in comparison to its decrease at earlier stages of metamorphism. A significant correlation of carbon with oxygen and hydrogen is observed. A characteristic feature of coals containing up to 75% carbon is a wide range of changes in formation moisture and oxygen content in organic matter. It indicates minor transformations of coals at the early stages of metamorphism. One of the signs of an increase in the influence of metamorphic processes is a one-sided increase in the carbon content in organic matter and a functional decrease in the sum of the remaining components - hydrogen, nitrogen, sulfur and oxygen.
Purpose is to identify changes in the basic indices of vitrinite reflection as well as content of volatile matter in the process of seam underground transformation influenced by high temperature and pressure and define nature of the changes in the classification indices and their correspondence to grades, groups, and subgroups of similar metamorphic coal transformations to determine hazardous characteristics of seams while mining. Methods. Selection of the most adequate basic index, evaluating metamorphism degree of coal seam and forecasting of their hazardous characteristic demonstration while mining, is based upon the average data of coal composition in Donbas depending upon the stages of seam metamorphism. Findings.Analysis of indices of the current industrial classification and normative base has shown the following. They cannot characterize directly the coal metamorphism connected with changes in composition and properties of the original organic substance. It has been mentioned that volatile matter do not demonstrate specifically ultimate composition of the organic matter and phase coal composition while fluid extraction from seams during their metamorphic transformations. Only the total release of gaseous products without identification of the released gases is defined by its value. Average vitrinite reflection has been defined experimentally along with other indices to identify the coal grades. For that reason, values of the index not always correspond to coal metamorphism degree in their grade ranking. Originality. Nature of changes in the classification indices of industrial coal ranking has been defined to identify hazardous characteristics of coal seams while mining. Practical implications. Possibilities to improve a normative base for safe mining have been defined while determining the classification indices characterizing directly the changes in ultimate composition during metamorphic processes.
Об'єктом дослідження є кам'яне вугілля різних стадій метаморфізму і летючі продукти їх термічного розкладання. В даний час, на основі базових генетичних ознак метаморфізму, відсутня достовірна нормативна база визначення небезпечних властивостей шахтопластів, в тому числі схильності вугілля до самозаймання. Труднощі в систематизації полягають у відсутності хоча б одного класифікаційного параметра, що визначає необхідність додаткового аналізу фізико-хімічних властивостей кам'яного вугілля різних стадій метаморфізму і летючих продуктів їх термічного розкладання, як об'єкту дослідження. Завдяки отриманим функціональним залежностям, які характеризують елементний склад кам'яного вугілля в усьому діапазоні ряду метаморфізму, забезпечується можливість оцінити його класифікаційні показники. Отриманий результат показав зміну властивостей вугілля, які в результаті перетворення внутрішньої структури можуть приймати максимальні або мінімальні значення. За монотонного і одностороннього характеру зміни вмісту компонентів С 0 , О 0 , і N 0 неможливо робити висновки щодо залежності властивостей вугілля від елементного вмісту цих компонентів. Характер залежності Н 0 від V daf і питомої ваги (K д) дає підставу передбачити набуття нових властивостей вугіллям після зниження V daf менш 30-25 %, а питомої ваги при K д >1,3. Відзначено, що вугілля з однаковими властивостями в одних випадках характеризуються різними величинами класифікаційних показників (V daf , V об daf , С daf , K д), в інших випадках-вугілля з різними значеннями класифікаційних показників можуть мати однакові властивості. Складний і неоднозначний характер носять зміни фізико-механічних і теплотворних властивостей вугілля від V daf і С daf. Це є непрямим доказом зміни внутрішньої структури вугілля в процесі геологічного перетворення. Перебудова внутрішньої структури вугілля змінює значення електромагнітних характеристик. Пропонується при встановленні схильності вугілля до самозаймання за генетичними і технологічними параметрами використовувати сучасні знання в галузі геології, історичної геології та палеонтології, фізики, хімії, термодинаміки, а також досвід промислового застосування вугілля. Ключові слова: метаморфізм, ендогенна пожежа, самозаймання кам'яного вугілля, геолого-генетичні чинники, елементний склад.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.