Способ прогноза выбросоопасных зон

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке угольных пластов, опасных по внезапным выбросам. Цель - повышение надежности контроля и безопасности ведения горных работ. Для этого с поверхности свежеобнаженного забоя по каждой угольной печке при каждом цикле подвигания выработки или забоя ведут отбор угольных проб /УП/ в герметичные сосуды. Параллельно с отбором УП на тех же угольных пачках отсасывают пробы газовоздушной смеси /ПГВС/ в которых определяют содержание метана /СМ/, минимальное и максимальное СМ в невыбросоопасных зонах. При этом после помещения УП в сосуды анализ СМ в них проводят через равные промежутки времени после отбора УП с поверхности забоя. При СМ в сосудах с ПГВС или УП, превышающем максимальное СМ или меньшем минимального СМ, в невыбросоопасных зонах обследуемую зону относят к выбросоопасной. При наличии в ПГВС или продуктах выделения из УП диоксида углерода или высших гомоголов метана дополнительно проводят анализ на их содержание. 1 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 С 41/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫ ГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4479533/30-03 (22) 06.09.88 (46) 15.07,90. Бюл. № 26 (71) Московский горный институт (72) А.В,Астахов, Е.Б,Винокурова, M.Ñ.Ãàñîян и А.И.Кецлах (53) 632.832 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1150378, кл. Е 21 F 5/00, 1985, Авторское свидетельство СССР

¹ 972141, кл. Е 21 F 5/00, 1982. (54) СПОСОБ ПРОГНОЗА ВЫБРОСООПАСНЫХ 3ОН (57) Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано при разработке угольных пластов, опасных по внезапным выбросам. Цель — повышение надежности контроля и безопасности ведения горных работ. Для этого с поверхности свежеобнаИзобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке опасных по внезапным выбросам угольных пластов.

Цель изобретения — повышение надежности контроля и безопасности ведения горных работ.

Способ заключается в том, что ведут отбор угольных проб в герметичные сосуды с поверхности свежеобнаженного забоя по каждой угольной пачке при каждом цикле подвигания выработки или забоя. определяют содержание метана в пробах и оценку выбросоопасности, параллельно с отбором угольных проб на тех же участках отсасывают пробы газовоздушной смеси, проводят анализ содержания метана в пробах газовоэдушной смеси и в герметичных сосудах с

„„5U „„1578339 A l жениого забоя по каждой угольной пачке при каждом цикле подвигаиия выработки или забоя ведут стбор угольных проб (УП) в герметичные сосуды. Параллельно с отбором.УП на тех же угольных пачках отсасывают пробы газовоэдушной смеси (ПГВС), в которых определяют содержание метана (СМ), минимальное и максимальное CM в невыбросоопасных зонах. При этом после помещения УП в сосуды анализ CM в иих проводят через равные промежутки времени после отбора УП с поверхности забоя, При СМ в сосудах с ПГВС или УП, превышающем максимальное СМ или меньшем минимального СМ, в невыбросоопасиых зонах обследуемую зону относят к выбросоопасной, При наличии в ПГВС или продуктах выделения из УП диоксида углерода или высших гомоголов метана дополнительно проводя т анализ на их содержание, 1 з.п. ф-лы, угольными пробами, причем после помещения проб в сосуды анализ содержания метана в них проводят через одни и те же промежутки времени после отбора проб с поверхности забоя, и при содержании метана в пробах газовоздушной смеси или в сосудах с угольными пробами, превышают, .м максимальные или не достигающем минимальных значений в невыбросоопасиых зонах, обследуемую зону относят к выбросоопасным.

Кроме того, при наличии в пробах газовоздушной смеси или в продуктах выделения из угольных проб диоксида углерода или высших гомологов метана дополнительно проводят анализ на содержание диоксида углерода и гомологов метана, 1578339

Изменение режима газовыделения в забое свидетельствует о нарушении кваэиравновесного состояния гаэонасыщенного угля, которое в некоторых случаях может привести к внезапному выбросу угля и газа.

Режим газовыделения в забое определяется как диффузией газа со свежеобнаженной поверхности угля, так и просачиванием газа через трещины. Таким образом, в содержание метана в гаэовоздушной смеси вблизи обнаженной поверхности забоя дают вклад гаэ, просочившийся по трещинам, и выделившийся из угля при десорбции газ. Причем гаэовыделение непосредственно из угля характеризует состояние его трещиноВВТо-nopMcToA cTp êTYpû, от которого зависят механические свойства угля. Поэтому более точное представление о выбросоопасном изменении состояния газонасыщенного угля может дать анализ газовых проб, дополненный анализом продуктов, диффундирующих иэ угля.

Опасность выбросов угля и газа определяется не столько абсолютным количеством газа и механическими свойствами угля, сколько изменениями как количества выделяющегося газа, так и механических свойств пласта в процессе разработки. Поэтому необходимо следить эа динамикой газовыделения систематически, через определенные промежутки времени. При атом нет необходимости определять, например, величину остаточной газоносности (что требует измельчения отобранных проб и измерения полного количества выделившегося при этом газа) или полной газоносности (для чего необходимы бурение и герметизация . скважин либо насыщение угля газом под высоким давлением в лабораторных условиях), достаточно регистрации содержания метана как в газовоздушной смеси в забое, так и в продуктах десорбции из образцов угля при атмосферном давлении, что существенно облегчает требования к герметичным сосудам для проб угля и упрощает контроль выбросоопасности, Поскольку количество десорбированного из угля метана зависит от времени, анализ содержания метана в сосуде с образцом необходимо проводить через одни и те же промежутки времени после отбора угольных проб с поверхности забоя.

Необходимость регистрации изменения концентрации метана требует высокой точности анализа его содержания в газовых пробах. Кроме того, таких анализов должно проводиться много для установления изменений концентрации метана по всему вырабатываемому участку, по каждой точке в

55 отдельности. На стандартном хроматографе в лаборатории в широком интервале концентоаций метана (от 1 .10 до 1 см СН4 в

-4

1 см газовой пробы) его содержание определяется с погрешностью менее 10 от определяемого количества, причем время определения (в зависимости от выбора адсорбента) варьируется от одной до нескольких минут. Так как угольное вещество не является однородным и образцы угля у одной пачки могут существенно отличаться один от другого, погрешность в содержании метана менее чем в 10 от определяемого количества оказывается намного меньше колебаний содержания метана для различных проб, Таким образом, газохроматографический метод анализа отвечает необходимым условиям точности и быстроты проведения.

В соответствии с современными представлениями о признаках выбросоопасности угольных пластов опасным может быть как повышенное выделение десорбирующегося и расширяющегося газа, способствующего трещинообразованию, так и резкое понижение газовыделения, связанное со снижением газопроницаемости и массива, поэтому увеличение или уменьшение концентрации метана в пробах газовоздушной смеси из забоя или.в пробах с образцами угля по сравнению с пределами изменения содержания метана в невыбросоопасной зоне свидетельствует о потенциальной выбросоопасности и требует выполнения противовыбросных мероприятий. Содержание C0z в газовой смеси (1,5 и выше) оказывает разупрочняющее действие на антрацит, Аналогичное действие оказывают гомологи метана. В связи с этим при обнаружении в пробах диоксида углерода или гомологов метана дальнейший анализ проводится по каждому иэ компонентов.

Способ осуществляют следующим образом.

Отбирают с поверхности забоя приблизительно одинаковые куски угля во время очередной проходки комбайна и помещают их в герметичные сосуды одинакового размера, притертые крышки которых снабжены отводящими трубками с надетыми на них короткими отрезками (50 мм) медицинского резинового шланга. Каждый сосуд закрывают крышкой, конец шланга перегибают и зажимают, Отмечают время отбора угольных проб. Пробы отбирают по каждой угольной пачке по всей длине забоя.

Отсасывают пробы газовоздушной смеси вблизи обнаженной поверхности в гер1578339

Составитель B.Tû÷èíà

Редактор Л.Веселовская Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор И.Муска

Заказ 1899 Тираж 397 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент"„г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 метичные сосуды одинакового размера, снабженные отходящими трубками с надетыми на них резиновыми шлангами, свободный конец которых перегибают и зажимают.

В лаборатории проводят газохрома- 5 тографический анализ содержания метана в газовоздушной смеси на хромаграфе, Пробу для анализа на хромаграфе берут из герметичного сосуда шприцем для туберкулина через резиновый шланг. После проведения 10 анализа отверстие в резиновом шланге замазывают силикатным клеем или меняют шланг.

Проводят газохроматографический анализ содержания метана в сосудах с угольны- 15 ми пробами через произвольные, но строго одинаковые для всех проб промежутки времени после отбора с поверхности забоя (например, через 1 ч).

Взвешивают угольные пробы. Рассчи- 20 тывают концентрацию метана на 1 r угля в

1 см объема сосуда.

Сопоставляют результаты измерений со значениями содержания метана в невзрывоопасных зонах, и при значениях 25 концентрации метана в пробах газовоздушной смеси или в сосудах с угольными пробами, превышающих максимальные или не достигающих минимальных значений, установленных в неопасных зонах, 30 обследуемую зону относят к выбросоопасным.

При обнаружении в пробах газовоздушной смеси и продуктов выделения из уголь- 35 ных проб высших гомологов метана или диоксида углерода проводят дополнительно определение содержания в пробах гомологов метана и диоксида углерода.

Формула изобретения

1, Способ прогноза.выбросоопасных зон, включающий отбор угольных проб в герметичные сосуды с поверхности свежеобнаженного забоя по каждой угольной пачке при каждом цикле подвигания выработки или забоя, определение содержания метана в угольных пробах и оценку выбросоопасности обследуемых зон, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля и безопасности ведения горных работ, параллельно с отбором угольных проб на тех же угольных пачках отсасывают пробы газовоздушной смеси, определяют содержание метана в указанных пробах, минимальное и максимальное содержания метана в невыбросоопасных зонах, причем после помещения угольных проб в сосуды анализ содержания метана в них проводят через равные промежутки времени после отбора указанных проб с поверхности забоя и при содержании метана в пробах газовоздушной смеси или в сосудах с угольными пробами, превышающем его максимальное содержание или меньшем его минимального содержания в невыбросоопасных зонах, обследуемую зону относят к выбросоопасной.

2. Способ поп1,отл ича ющийся тем, что при наличии в пробах газовоздушной смеси или в продуктах выделения из угольных проб диоксида углерода или высших гомологов метана дополнительно проводят анализ на содержание диоксида углерода и гомологов метана.