Statistical Assessment of the Indicator Yield of Volatile Matter for Forecasting Hazardous Properties of Coal Seams.
No Thumbnail Available
Date
2024
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
СНУ ім. В. Даля
Abstract
The article studies statistical models of the mass yield of volatile matter during the thermal decomposition of coals without air access with the aim (Vdaf) with the aim of using this indicator to assess the degree of metamorphism (coalification) and forecast the hazardous properties of coal seams. It is shown that the classification indicator of the yield of volatile matter, which is used in regulatory documents on the safe conduct of mining operations, is not sufficiently justified for these purposes. It was adopted in the absence of reliable knowledge about the structural and chemical composition of the organic part of the coal seam. The indicator Vdaf characterizes the state of dry ash free organic (combustible) mass, and the composition of fossil coal, in addition, includes mineral impurities and moisture. Purpose. To determine the probable relative errors in the measurement of absolute values indicator of the yield of volatile matter using statistical models. This will allow the indicator Vdaf to be used with a given accuracy as the main classification criterion for the metamorphism (coalification) of coal seams to forecast their hazardous properties during mining operations. The methodology is based on the use and statistical processing of experimental data from previous years, as well as on the formation of several sets of values Vdaf, which have certain characteristic features. Further statistical analysis and assessment of these sets allows us to establish differences or similarities between statistical models of the criterion Vdaf. Results. It is shown that one of the significant factors of non-compliance with the normal law of distribution of the yield of volatile matter Vdaf, as a random variable, is the different accuracy of its determination depending on the absolute values. The validity of using Vdaf in engineering calculations of the forecast of hazardous properties of coal seams is proven only when its values are more than 15-20%. For the first time, based on statistical models, ambiguous possible errors in determining the yield of volatile matter and the inexpediency of its use for forecasting are established. The need to use other indicators of the degree of metamorphism to improve the regulatory framework for safe mining operations, which directly reflect the content and properties of coal in the process of geological transformations, is proven.
У статті проведено дослідження статичних моделей масового виходу летких речовин при термічному розкладанні вугілля без доступу повітря (Vdaf) з метою застосування цього показника для оцінки ступеня метаморфізму (вуглефікації) та прогнозу небезпечних властивостей шахтопластів. Показано, що класифікаційний показник виходу летких речовин, який використовується у нормативних документах з безпечного ведення гірничих робіт не є достатньо обснованим для цих цілей. Він був прийнятий за відсутності достовірних знань про структурно-хімічний склад органічної частини вугільного пласта. Показник Vdaf характеризує стан сухої беззольної органічної (горючої) маси, а до складу викопного вугілля, крім цього входять мінеральні домішки та волога. Мета. Визначити ймовірні відносні похибки вимірювання абсолютних значень показника виходу летких речовин, використовуючи статистичні моделі. Це дозволить із заданою точністю застосовувати показник Vdaf як основний класифікаційний критерій метаморфізму (вуглефікації) вугільних пластів для прогнозу їх небезпечних властивостей під час гірничих робіт. Методика базується на використанні та статистичній обробці експериментальних даних минулих років, а також на формуванні кількох сукупностей значень Vdaf, які мають певні характерні ознаки. Подальший статистичний аналіз та оцінка цих сукупностей дозволяє встановити відмінності або подібності між статистичними моделями критерію Vdaf. Результати. Показано, що одним з істотних факторів невідповідності нормальному закону розподілу виходу летких речовин Vdaf, як випадкової величини, є різна точність її визначення в залежності від абсолютних значень. Доведено обґрунтованість використання Vdaf у інженерних розрахунках прогнозу небезпечних властивостей шахтопластів тільки при його значеннях більше 15-20%. Вперше на основі статистичних моделей встановленні неоднозначні можливі похибки визначення виходу летких речовин і недоцільність його застосування для прогнозу. Доказана необхідність застосування інших показників ступеня метаморфізму для удосконалення нормативної бази з безпечного ведення гірничих робіт, які безпосередньо відображають вміст й властивості вугілля в процесі геологічних перетворень.
У статті проведено дослідження статичних моделей масового виходу летких речовин при термічному розкладанні вугілля без доступу повітря (Vdaf) з метою застосування цього показника для оцінки ступеня метаморфізму (вуглефікації) та прогнозу небезпечних властивостей шахтопластів. Показано, що класифікаційний показник виходу летких речовин, який використовується у нормативних документах з безпечного ведення гірничих робіт не є достатньо обснованим для цих цілей. Він був прийнятий за відсутності достовірних знань про структурно-хімічний склад органічної частини вугільного пласта. Показник Vdaf характеризує стан сухої беззольної органічної (горючої) маси, а до складу викопного вугілля, крім цього входять мінеральні домішки та волога. Мета. Визначити ймовірні відносні похибки вимірювання абсолютних значень показника виходу летких речовин, використовуючи статистичні моделі. Це дозволить із заданою точністю застосовувати показник Vdaf як основний класифікаційний критерій метаморфізму (вуглефікації) вугільних пластів для прогнозу їх небезпечних властивостей під час гірничих робіт. Методика базується на використанні та статистичній обробці експериментальних даних минулих років, а також на формуванні кількох сукупностей значень Vdaf, які мають певні характерні ознаки. Подальший статистичний аналіз та оцінка цих сукупностей дозволяє встановити відмінності або подібності між статистичними моделями критерію Vdaf. Результати. Показано, що одним з істотних факторів невідповідності нормальному закону розподілу виходу летких речовин Vdaf, як випадкової величини, є різна точність її визначення в залежності від абсолютних значень. Доведено обґрунтованість використання Vdaf у інженерних розрахунках прогнозу небезпечних властивостей шахтопластів тільки при його значеннях більше 15-20%. Вперше на основі статистичних моделей встановленні неоднозначні можливі похибки визначення виходу летких речовин і недоцільність його застосування для прогнозу. Доказана необхідність застосування інших показників ступеня метаморфізму для удосконалення нормативної бази з безпечного ведення гірничих робіт, які безпосередньо відображають вміст й властивості вугілля в процесі геологічних перетворень.
Description
Keywords
coal seams, yield of volatile matter, measurement error, forecast, hazardous properties, mining operations, regulatory framework, improvement, вугільні пласти, вихід летких речовин, похибка вимірювання, прогноз, небезпечні властивості, гірничі роботи, нормативна база, удосконалення
Citation
Rudniev Y. S. Statistical Assessment of the Indicator Yield of Volatile Matter for Forecasting Hazardous Properties of Coal Seams. Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. 2024. № 6 (286). С. 199-209.