Способ определения фильтрационного сопротивления массива угольного пласта

 

Изобретение относится к способам борьбы с газодинамическими явлениями и газом в горной промышленности . Цель изобретения - повышение точности определения числовой величины фильтрационного сопротивления массива нетронутого угольного пласта , деформируемого движущейся неподвижной поверхностью обнажения пласта и выработанным пространством. Вкрест. напластования нетронутого массива впереди подготовительного и очистного забоя в пределах зон их влияния на массив по обе стороны от подготовительной выработки бурят контурные скважины (С). В выемочный столб вне зон влияния на него очистного забоя и подготовительных выработок бурят столбовые С. Причем С бурят с расстояниями между ними, исключающими их взаимовлияние. Затем отбирают пробы угля из С для определения его физико-химического состава, замеряют температуру массива. Для замера газо-ч вого давления в С герметизируют трубки , замеряют газовое давление в С и на поверхностях обнажения массива, начиная от периода нарастания давления до стабилизации его в газовых камерах, когда С находятся в нетронутом массиве и от периода падения давления газов в камерах, когда С находятся в деформируемом массиве, и отсчитывают время замера. Отбирают пробы газовой смеси в газовых камерах и на поверхностях обнажения массива , замеряют расстояние от С до движущихся и неподвижных поверхностей обнажения пласта, определяют физико-химический состав газовых смесей . И затем по ф-лам рассчитывают удельное и общее фильтрационное сопротивление нетронутого массива при нелинейной фильтрации газовой смеси. 1 ил. (Л to 00 СП Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОИИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

cSO 4 Е 21 F 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3889120/22-03 (22) 26.04.85 (46) 23 ° 01.87. Бюл. У 3 (71) Куэбасский политехнический институт (72) В.А. Колмаков, С.П. Брабандер, . В.В. Колмаков, В.А. Пинаев и А.В. Колмаков (53) 622.817 (088.8) (56) Справочник по рудничной вентиляции. — Y.: Недра, 1977, с. 130133.

Липаев Ю.А. Прогноз дегаэации угольного массива вблизи очистных и подготовительных выработок методом гидравлических аналогий. — Сб.трудов

ГНТИ, Дегазация угольных пластов.

М., 1961, с. 233-257. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ МАССИВА УГОЛЬНОГО

ПЛАСТА (57) Изобретение относится к способам борьбы с газодинамическими явлениями и газом в горной промышленности. Цель изобретения — повышение точности определения числовой величины фильтрационного сопротивления массива нетронутого угольного плас- та, деформируемого движущейся неподвижной поверхностью обнажения пласта и выработанным пространством. Вкрест напластования нетронутого массива впереди подготовительного и очистно„.80„„1285161 А1 го забоя в пределах эон их влияния на массив по обе стороны от подготовительной выработки бурят контурные скважины (С). В выемочный столб вне зон влияния на него очистного забоя и подготовительных выработок бурят ,столбовые С. Причем С бурят с расстояниями между ними, исключающими их взаимовлияние. Затем отбирают пробы угля иэ С для определения его физико-химического состава, замеряют температуру массива. Для замера газо-, вого давления в С герметизируют трубки, замеряют газовое давление в С и на поверхностях обнажения массива, начиная от периода нарастания давле- 3 ния до стабилизации его в газовых камерах, когда С находятся в нетронутом массиве и от периода падения дав- С ления газов в камерах, когда С находятся в деформируемом массиве, и отсчитывают время замера. Отбирают

Фаад пробы газовой смеси в газовых камерах и на поверхностях обнажения мас- © сива, замеряют расстояние от С. до © цвижущихся и неподвижных поверхнос- О 1 тей обнажения пласта, определяют физико-химический состав газовых сме- 45 сей. И затем по ф-лам рассчитывают М удельное и общее фильтрационное сопротивление нетронутого массива при нелинейной фильтрации газовой

- смеси. 1 ил.

КИ °

1 12851

Изобретение относится к способам, борьбы с газодинамическими явлениями и газом в горной промышленности и может быть использовано при прогнозировании газопраявлений и расчете

5 выделения газа в горные выработки строящихся и действующих шахт путем определения фильтрационного сопротивления массива угольного пласта.

Целью изобретения является повышение точности определения числовой величины фильтрационного сопротивления массива нетронутого угольного пласта, деформируемого движущейся, неподвижной поверхностью обнажения пласта и выработанным пространством.

На чертеже показан массив угля выемочного столба с расположенными в нем зонами и скважинами, общий вид.

В нетронутый массив угольного 2р пласта 1 выемочного столба 2, впереди забоя 3 верхней подготовительной выработки 4, в пределах между верхней границей 5 и верхней. неподвижной поверхностью 6 подготовительной 25 выработки внешней зоны 7, между нижней неподвижной поверхностью 8 подготовительной выработки и нижней границей 9 внутренней эоны 10, на расстоянии 11, превышающем влияние 3р на массив подготовительной выработки, вкрест .напластования на всю мощность, т.е. чтобы газовые камеры находились в угольном пласте массива, ° бурят верхние контурные скважины 12 во внешнюк) зону, нижние контурные скважины 13 во внутреннюю зону на различных расстояниях от верхней 14 и нижней 15 поверхностей подготовительной выработки, исключающих вза- 4О имовлияние скважин, бурят столбовую скважину 16, впереди линии забоя очистной выработки 17 с примыкающим к ней выработанным пространством 18 в середине выемочного столба между 45 нижней границей внутренней зоны верх61 2 ней подготовительной выработки и верхней, границей 19 внутренней зоны

20 нижней подготовительной выработки 21 на расстоянии 22, превышающем влияние на массив очистной выработки, затем отбирают пробы угля иэ скважин для определения его физико-химического состава, замеряют, температуру массива, герметизируют в скважинах трубки для замера газового давления и отбора проб газовой смеси от начала периода нарастания до стабилизации давления в газовых камерах скважин, когда они находятся в нетронутом массиве, замеряют в газовых камерах давление газовой смеси, ее температуру и температуру массива, отбирают пробы газовой смеси, отмечают время замера, определяют физико-химический состав угля, газовой . смеси и рассчитывают по формуле фильтрационное сопротивление нетро,нутого массива.

Затем подвигают подготовительный забой к контурным скважинам и от на1 чала периода снижения до стабилиза-. ции давления в газовых камерах, на разных участках длины между скважинами и подготовительным забоем до прохода его каждой скважины, замеряют в газовых камерах и на движущейся поверхности подготовительного забоя давление газовой смеси, температуру массива и газовой смеси, отбирают пробы газовой смеси, замеряют расстояния от скважин до движущейся поверхности забоя подгото-" вительной выработки, отмечают время замера, определяют физико-химический . состав угля, газовой смеси и рассчитывают по формуле фильтрационное сопротивление массива деформируемого движущейся поверхностью забоя подготовительной выработ

) е (1-т)

) 1-m (р -р

tl+ 1 где п-1, п+1 п — номер точек замера (n — 1,2,3,...), — интервал осреднения по времени между номерами точек замера п-1 и и+1, 8 — площадь фильтрации газовой смеси, м, — плотность газовой смеси, кг/м, определяемая по формуле

i 285161 где длина пути фильтрации газовой смеси, м, объем газовой камеры конечное давление газовой смеси в

С.

1 т (t t - 1, ь + 1) 1 (tt" 1 h4 1 ) P к т

t,-=1, ti+1 камере, принятое за расчетное,Па, давление газовой

У

h- 1 t1+1

RI

М

h-1 h+ t

20 — молекулярная масма i-го газа 25 смеси, кг/моль, где М. (-l,n 1) ((Р -P )P»+1 Т„„„(t + -t ) M

1п

) М

rl h 1 tt,h+ I

)p и+1 t n-1 tp Ь-l,t +1 к лр+1 соответствующих интервалах,К промежутки времени между соответствующими точками эаме где

t

h+1 11 h

1-1 номерами точек замера и-1 и n — интервал осреднения по времени между номерами точек заме-. ра и иn+1 — давление газовой смеси в соответи, n+1 ра, с, молекулярная масса газовой

М М

tt, 1+1 смеси в соответP,P, P

l1 1 1 tt+1

У

tt-1 h t1

tt ) 1

Р

h,П+1 ° -t,t, 55

С момента прохода подготовительного забоя мимо каждой контурной скважины дополнительно замеряют расстояния от газовых камер до верхней, T,т

11,rl+1 -1,1. число газов в смеси ) доля i-ro газа в смеси плотность i-го газа в смеси, кг/,з" температура газовой смеси, К, газовая постоянная, Дж/(моль-К), промежуток времени замера, с, молекулярная масса газовой смеси, кг/моль, определяется по формуле к м = c м.

8-1,я+1 1,(n-f,n+1) Ь вЂ” I,11+))

1-) t1-l,п — интервал осреднения по времени между ствующих точках замера, Па, давление газовой смеси в соответствующих интервалах, Па; плотность газовой смеси в соответствующих интервалах, кг/мз температура газовой смеси в смеси в камере соответственно в п-1 и n+1 точках

1 замера, Па; показатель режима движения газовой смеси m =-=ш,„,, (при ш = 0,5 — режим турбулентный, при

0,5< m(1 — промежуточный, при

m = 1 — ламинарный) определяется по формуле ствующих интервалах,кг/моль, . — удельное фильтрационное сопротивление массива угольного пласта при нелинейной фильтрации газовой смеси

Па с"" /м " " .

1285161

15 (1(. ) - (с+

))-),ии

p-I w+ 1

) v In (- -- -)

Р„-Р „ нижней неподвижных поверхностей обнажения пласта и подготовительного забоя, отмечают время замера и рассчитывают по формуле фильтрационное сопротивление массива деформируемого неподвижными поверхностями обнажения подготовительной выработки.

После оконтуривания выемочного столба подготовительными выработками подвигают очистной забой к столбовой и контурным скважинам, и от начала периода снижения давления до пересечения очистным забоем столбовой и нижних контурных скважин верхней подготовительной выработки на

1 разных участках длины между очистным забоем, контурными и столбовой скважинами замеряют в газовых камерах скважин и на движущейся поверхности очистного забоя давление газов, (температуру массива и газовой смеси, отбирают ее пробы, замеряют расстояния от контурных и столбовой скважин до движущейся поверхности обнажения забоя очистной выработки, отмечают время замера, определяют физико-.химический состав угля, газовой смеси и рассчитывают по формуле фильтрационное сопротивление массива деформируеМого движущейся поверхностью забоя очистной выработки.

С момента прохода очистного забоя мимо каждой верхней контурной скважины внешней зоны дополнительно замеряют расстояния от газовых камер до верхней неподвижной поверхности обнажения пласта подготовительной выработки и очистного забоя, отмечают время замера и рассчитывают по формуле фильтрационное сопротивление массива деформируемого примыкающим к нему выработанным пространством.

Удельное фильтрационное сопротивление массива при ламинарной фильтрации газовой смеси (при ш = 1) в угольном пласте рассчитывают по формуле т „„., (t -с, ) R где y — удельное фильтрационное сопротивление массива угольного пласта при ламинарной фильтрации газовой смеси, Па с/м .

Общее фильтрационное сопротивление массива угольного пласта на участке длиной Х определяется по фор муле где у (Х,t) — удельное фильтрационное сопротивление массива угольного пласта, с ()(. / 1+)! г„

Формула изобретения

Способ определения фильтрационного сопротивления массива угольного пласта, включающий бурение кон20., турных скважин вкрест напластования

" нетронутого массива впереди подготовительного и очистного забоя, в пределах зон их влияния на массив, по обе стороны от подготовительной выработки, бурение столбовых скваркин в выемочный столб вне эон влияния на него очистного забоя и подготовительных выработок, с расстояниями между скважинами, исключающими

30 их взаимовлияние, отбор проб угля из скважин для определения его физикохимического состава, замер температуры массива, герметизацию в скважинах трубок, замер газового давления в скважинах и на поверхностях обнажения массива, начиная от периода нарастания давления до стабилизации его в газовых камерах, когда скважины находятся в нетронутом массиве и ,0. от начала периода падения давления . газов в камерах, когда скважины находятся в деформируемом массиве, и отсчет времени замера, о т л и ч а юшийся тем, что с целью повышения точности определения числовой величины фильтрационного сопротивле)ния массива угольного пласта, отбирают пробы газовой смеси в газовых

Камерах и на поверхностях обнажения

50 массива, замеряют расстояние от скважин до движущихся и неподвижных по верхностей обнажения пласта, определяют физико-химический состав газовых смесей и при этом удельное

55 фильтрационное сопротивление нетронутого массива, деформируемого движущимся подготовительным забоем, неподвижными поверхностями обнаженй9 подготовительной выработки, очист1285161

8- Рп-1 ni Tn-i n+i Мп-1 n < (tnt< -t n, ) B„(1-ш)

Ь+i где,10 и-1 и и+1 и P

h-t -1, л 1

Т

>-S, n+ S

t + 1

25 и-»n+1

R(X,e) = М (Х,e)dX . ным забоем и выработанным пространством при нелинейной фильтрации ганомера точек замера (п = 1,2,3,...) интервал осреднения по времени между номерами точек замера и-1 и и+1; площадь фильтрации газовой смеси, м, плотность газовой смеси, кг/м ;, температура газовой смеси, К промежуток времени замера, С, газовая постоянная, Дж/(моль К) " молекулярная масса газовой смеси, кг/моль, длина пути фильтрации газовой смеси, м; объем газовой камеры, м, . конечное давление газовой смеси в зовой смеси, определяют из следующего математического выражения камере, принятое за расчетное, Па, — давление газовой

n+1 смеси в камере соответственно в и-1 и и+1 точках замера, Па

m — показатель режима движения газовой смеси ш=ш (при m = 0,5 †режим турбулентный, при 0,5 <ш (1 промежуточный,при ш=1 — ламинарный), — удельное фильтрационное сопротивление массива угольного пласта, Па / а общее фильтрационное сопротивление

30 массива угольного пласта на участке длиной Х определяют из следующего математического выражения:

1285161

f2 д 1

Составитель И. Федяева

Редактор Г. Гербер ТехредИ.Попович Корректор Н. Король

Заказ 7622/35

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ухгород, ул, Проектная,4

Тирах 4ДО Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССГ по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

„Г