Способ определения выбросоопасной глубины разработки горных пород
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСООПАСНОЙ ГЛУБИНЫ РАЗРАБОТКИ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий отбор проб породы, определение поверхностной энергии пород, среднего объемного веса породы, модуля упругости, границы зоны газового выветривания, град ента изменения давления газа в породах и вычисление по этим параметрам выбросоопасной глубины разработки горных Ъорюд, от л и ч а ю щ ,и и с я тем, iчФо, с цельюутфошенвя шределшшд выбросоопасной разработки горHbix пород в повьпиешя надежности спо соба, измёрякуг деформации негазонасы; шеянызс и газонасыщенных. образцов породы , а моаупь упругости пфоды устанавливают по деформаций негааонасыщенных и гааонасышенных образцов , при эфсш выбрососшасную глубину рафаботвя гсрмдх пород определяют по формуле t 1 . И гг-1 .где d - разм фрешша в породе, см{ (А поверхвостлая энергия горной по роды, кгс - см } см Е - модуль упру1Чх;ти газонасыщенной горной породы, КГС/CMJ средний объемный вес породы, кгс/см - i IQ- глубина эош газового выветриваСО со ния, CMJ Р0 - давление газа на глубине зоны газового выветривания, кгс/см j о: || - градиент изменения газового давл /нйя CMVKix:. О)
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
ИЮ О Ф
РЕСПУВЛИН
gag,Е 21 Г 5/00 с", ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
И АВТОРСНОЬМУ СЯВИДЕТЕЛЬСТВУ
Ъ
Э дд-„-Я7 Мо о, 4
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3336859/22-.03 (22) 04.09.81 (46) 07,08,83. Бюл. Ж 29 (72) А, Д, Бондаренко, В. С. Маевский, В. П. Белоусов и В. Т. Дрянь (71) Донецкий ордена Трудового Краснсго Знамени политехнический ннстнтут H
Государственный Макеевскнй ордена
Октябрьской Революция научно-исследовательский институт по . безопасности работ в горной .промьпцленности (53) 622.832 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
¹ 715805, кл..Е 21 Р- 5/ОО, 1980.
2. Алексеев А. Д„Поляков Н. С.
Выбрсн:ы угля породы н газа. Доклад на симпозиуме по вопросам борьбы с выбросами угля, породы и газа на шах тах. Донецк (Украинская .ССР}, 20-25 октября 1974 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЩИЯ
BHBPOCOOEIACHOA ГЛУБИНЫ РАЗРАБОТКИ ГОРНЬ1Х ПОРОД, включающий отбор проб породы, определение поверх постной энергии пород, среднего объемного веса породы, модуля упругости, границы зоны газового выветривання, градиента изменения давления газа в породах н вычисление по этим параметрам выбросоопасной глубины разработки горных
„SU„„1033766 A йород,отлнчающнйсн тем, что, с целью упрощения определения выбросоопасной глубины разработки горних пород н повышения надежности cno co6a, измеряют деформацнн негазонасыщвнных н газонаоьпценныа. образцов породы, а модуль упругости породы уста.навлнвают по сумме деформаций негазэ насьпценных и газонасыщенных образцов, прн етом выбросоопасную глубину разработки горных пород определяют по формуле глеб - размер трещнны в породе, см;
® - поверхностная энергия горной о роды, кгс -сц; С . см
Е» модуль упругсстн газонасыщенной
ЪФ горной породи, кгс/см; ф- средний объемный вес породы, l®wL Hо- глубина зоны газового выветривання, см;
САР
P - давление газа на глубине зоны х газового выветрнвання, кгс/см ) ф- градиент изменения газового давле, ння см /кт.с.
4 1033786
Изобретение относигся к горной про2ц2ц2леннрсти и может быть использовано для определения критической глубины, на которой возможно no22sne822e выбросов породы и газа. 5
Известен способ определения выбросоопасной Глубины разработки угольного пласта, включающий Определение числа угольных пачек, отбор проб угля и газа, измерение газоносносги угольного пласта, определение влажности угли, измерение выхода летучих веществ, градиента скорости тектонических движений земной коры (1)
Недостатком известного способа яв 15 ляется сложность въшолнения из-за определения большого числа взаимосвязанных параметров-, а установление градиента тектонических движений в различных бассейнах для различных шахтопластов иногда невозможно из-за взаимного влияния горных работ на амплитуду тектонических движений.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и получаемому результату является способ определения выбросоопасной глубины разработки гор, ных пород, включающий отбор проб пород, отбор газа в месте отбора проб породы, определение его состава и градиента давления газа, определение для каждой пробы пород объемного веса, коэффициента Пуассона, бокового
Отпора, угла внутреннего трения, предела прочности породы на растяжение, модуля упругости, поверхностной энергии, Границъ2 э022ъ2 Газовога Въ2ветрива22ия, коэффициента напряжений, теоретической
:поверхностноф энергии горной породы по специальным формулам и вычисление по этим параметрам выбрасываемой глубины
Горных пород f23 .
Недостатком способа является сложнос гь методики определения, определение; большого числа взаимосвязанных парамет ров, отсутствие учета изменения модуля упругости при газонасъ2щении горных по»
I род; а также отсутствие учета изменения свойств горнъ2х пород при разгрузке.
Целью изобретения является упрощьние определения . выбросоопасной глубйны разработки горных пород и повышение надежности способа. О+Ма
Ь) -
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему отбор проб породы, определение поверх постной энергии пород, среднего объемного веса породы, модуля упругости, границы газового выветривания, градиен та изменения давления газа в породах и вычисление по этим параметрам выбросоопасной глубины раэрабОтки горных пород, измеряют осевые деформации негазонасыщеннъ2х и газонасъ2щенных образцов породы, а модуль упругости породы устанарливают по сумме деформаций негаэонасыщенных и газонасыt0 щенных образцов, при этом выбросоопасную глубину разработки гарных пород оПределяют по формуле. где Ц - размер трещины в породе, см; 0, - поверхностная энергия горной породы, кгс см см 2. - модуль деформируемости газона- . сыщенной горной породы, кгс/см, . f- средний объемный вес породы кгс/см, Q - Градиент изменения газового давления, см lкгс;
Н - глубина зоны газового выветривао ния, см;
P - -давление газа на глубине заны газоО 2
ВОГО ВЬ2ветривания кГс/ом а
Способ осуществляется следующим обраэоме
В забое горной выработки станком НКР-100 бурят скважины и в них отбираЮт пробы песчаника в виде кернов. Используя известную методику, основанную на расхалывании образцов правильной формы, устанавливают предел прочности породы путем разрушения плоскости образца с надрезом, определяют поверхностную энергию песчаниza ф, размер трещин в породе рассчитывают, исходя иэ среднего размера по45 родообразу2ощих зерен иескаO = 1
< 10 " см. Модуль упругости определяют по модулю деформируемости негазонасыщеннбй и газонасыщенной горной породы (1 }, который определяют по методике, основанной,на измерении деформаций индикаторами часового типа при нагружении образца из песчаника, для чего образец диаметром 59 мм и длиной 118 мм помещают в герметичную
55 камеру известной конструкции, создают штоком осевое давление на обраGz< 01 86 26ðo2T где Qс к предел прочности породы на сжатие.
3 103.37 . Гаэонасыщеиие образца осуществляют под давлением газа, равным удвоенной велим не предела прочности породы на растяжение. По сумме. измеренных. деформа-. ций определяют модуь упруги .модуль деформируемости им азонасьпцен- його и гаэонасьпценного образца горной
БЩЖАые
Затеы определяют границу зоны
: ф@щюго выветриваиия, увеличение давле 1О мия,газа, т.е. градиент изменения газо, вого давления, средний объемный вес пород, залегающих выше песчаника, по . известным методикам и по получаемым значениям показателей устанавлквают
: выбросоопасную глубину разработки нороды. В.связи с тем, что во многих слу, чаях определение среднего объемного
: веса пород сопряжено с большим числом измерений объемного веса, изменение .— щ аыбросоопасной глубины . разработки возможно подсчитывать по среднему обьФ
86 4 емному весу Земной коры, равному
0,00265 кгс/см, при этом ошибка в измерениях составляет менее 25%.
Однако для. горных массивов (горио-складчатых областей), средний обьемный вес которых превьпйает средний объемный вес земной коры, следует определять средний объемный вес пород по результатам измерения обьемного веса пород, слагающих данный горный массиве Использование предлагаемого спосо-. ба:позволяет исключить операции установления коэффициентов Пуассона, бокового отпора, угла и1ртрепнего тренияу выбсра коэффициента концентрцции напряжений, что .на 30% упрощает методику измерений, а расчет выброссопасной глубины по выведенной формуле позволяет учесть изменение физико-ме хаиических свойств в горных породах при их гаэонасьицении и разгрузке.
Подписное
Заказ 5590/38 Тираж 444
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Составитель Г. Васючкова
Редактор С. Патрушева Техред А.Бабинец Корректор В. Гирняк
