Способ определения выбросоопасной призабойной зоны угольного пласта

 

Изобретение относится к горной промети и м.б. использовано при разработке угольных пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа. Цель изобретения - повышение точности и достоверности определения невыбросоопасных призэбойных зон угольных пластов при ведении горных Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке угольных пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа. Цель изобретения - повышение точности и достоверности определения ыевыбросоопасных приэабойных зон угольных пластов при ведении горных работ путем учета изменения напряженного состояния и газового состояния пласта. Способ осуществляют следующим образом . работ путем учета изменения напряженного и газового состояния пласта. Из забоя выработки бурят поинтервально шпуры и герметизируют их устья. Измеряют объем газа при бурении и очистке шпура, выход буровой мелочи, время бурения и очистки шпура на глубине 5 - 10 м и определяют стабилизировавшееся значение максимальной эффективной газоносности (ЭГ) перед очередным циклом выемки. Затем определяют величину главных сжимающих напряжений, пределы прочности угля на растяжение и сжатие, параметры изотермы сорбции, пористость и температуру угольного пласта. По этим параметрам устанавливают критическое значение ЭГ по приведенной формуле . Сравнивают значение максимальной ЭГ с ее критическим значением и по результатам сравнения оценивают выбросоопасность пласта. При значении максимальной ЭГ, большей критического значения ЭГ, зону пласта считают выбросоопасной, а при значении максимальной ЭГ, меньшей критической , зону пласта считают невыбросоопасной. Перед каждым очередных n-м циклом выемки угля из забоя подготовительной или очистной выработки бурят шпуры. Причем в подготовительной выработке определение максимальной стабилизировавшейся газоносности производят по двум шпурам, которые бурятся на расстоянии 0,5 м слева и справа от стенок выработки. А в очистных забоях поступают следующим образом. При сплошной системе разработки шпуры бурятся в верхнем, нижнем кутке лавы и посередине , при столбовой системе разработки Ј СЬ Јь сл 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (им E 21 F 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fKHT СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4666182/03 (22) 24.03,89 (46) 07.05.91. БюлЛФ17 (71) Институт горного дела им.А.А.Скочинского (72} B.А.Ананьев и Б.M.Èâàíîâ (53) 622.832 (088.8} (56) Фейт Г.Н. Выбор способов предотвращения внезапных выбросов на основе комплексного критерия потери устойчивости и лавинного разрушения пласта. — Научные сообщения ИГД им.А.А.Скочинского, вып.186.

1980, с.39 — 46.

Авторское свидетельство СССР

М 962650, кл. Е 21 F 5/00, 1979. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСООПАСНОЙ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ

УГОЛЬНОГО ПЛАСТА (57) Изобретение относится к горной промсти и м.б. использовано при разработке угольных пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа. Цель изобретения— повышение точности и достоверности определения невыбросоопасных призабойных зон угольных пластов при ведении горных

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке угольных пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа.

Цель изобретения — повышение точности и достоверности определения нввыбросоопасных приэабойных зон угольных пластов при ведении горных работ путем учета изменения напряженного состояния и газового состояния пласта.

Способ осуществляют следующим о0раэом., Ж» 1647154 А1 работ путем учета изменения напряженного и газового состояния пласта. Из забоя выработки бурят поинтервально шпуры и герметизируют их устья. Измеряют объем газа при бурении и очистке шпура, выход буровой мелочи, время бурения. и очистки шпура на глубине 5 — 10 м и определяют стабилизировавшееся значение максимальной эффективной газоносности (ЭГ) перед очередным циклом выемки. Затем определяют величину главных сжимающих напряжений, пределы прочности угля на растяжение и сжатие, параметры изотермы сорбции, пористость и температуру угольного пласта, Ilo этим параметрам устанавливают критическое значение ЭГ по приведенной формуле. Сравнивают значение максимальной ЭГ с ее критическим значением и по результатам сравнения оценивают выбросоопасность пласта. При значении максимальной

ЭГ, большей критического значения ЭГ, зону пласта считают выбросоопасной, а при значении максимальной ЭГ, меньшей критической, зону пласта считают невыбросоопасной.

Перед каждым очередных и-м циклом выемки угля из забоя подготовительной или очистной выработки бурят шпуры. Причем в подготовительной выработке определение максимальной стабилизировавшейся газоносности производят по двум шпурам, которые бурятся на расстоянии 0,5 м слева и справа от стенок выработки. А в очистных забоях поступают следующим образом, При сплошной системе разработки шпуры бурятся в верхнем, нижнем кутке лавы и посередине, при столбовой системе разработки

1647154 шпура Ч, газовыделение перед и после бурения и l2, время бурения и расштыбовки т, массу выделившегося штыба m и определяют эффективную газоносность на каждом

5 интервале бурения, Устанавливают максимальную величину этой газоности и сравнивают ее значение с критическим Хмакс(п), которое определяют в зависимости от дополнительных параметров напряженного и

10 газового состояния пласта по формуле гь

l lK n 01 1 ROTp n 1 2 Тд — а2 ) + J — 2аоbq — — 1 (. !о Я... ) a>m, 2b) m, где 0 =у Н вЂ” главное сжимающее напряжение, Па; у- удельный вес пород, у=2,5 10 Н/м;

4 Э, Н вЂ” глубина ведения горных работ, м; 20

Яотр (и ) — предел прочности угля на растяжение, Па;

Rc (n } — предел прочности угля на одноосное сжатие, Па; по — пористость угля, ед., определяемая по 25 формуле т =(ц+" ) +газ.(к, б — д гпо30 где д — кажущийся удельный вес угля, кг/м; з, d — истинный удельный вес угля, кг/и; а 1, а 2 — экспериментально определяемые З5 коэффициенты, зависящие от скорости разгрузки свободной поверхности и структуры угля, для выбросоопасного угля принимается а1=0,ЗЗ; а2 =0,022;

lo- глубина заходки при выемке угля, м;

q — постоянный коэффициент р372,4 Дж/(К мз); ао — константа уравнения Лэнгмюра, определяемая по результатам лабораторного 4 анализа отобранных в забое выработки проб угля построением изотерм сообции либо по эмпирическим формулам, м /xr;

Ь вЂ” константа уравнения Лэнгмюра, определяемая по результатам лабораторного анализа отобранных в забое выработки проб угля построением иэотерм сорбции либо по эмпирической формуле с учетом температуры угольного пласта, Па;

Т вЂ” температура угольного пласта, К; ! к (n ) — расстояние от кромки пласта до максимума концентрации напряжений, определяемое перед каждым и-м циклом выемки угля с помощью гидравлических датчиков напряжений ДДС-1, м, в 10 — 15 м вентиляционного и откаточного штреков и посередине. Шпуры бурятся и в местах горно-геологических нарушений.

Сначала бурят шпур диаметром 70 — 76 мм на глубину 0,5 — 1,0 м, устье шпура герметизируют устройством ПИГ-1. Затем бурят шпур диаметром 42 мм и на каждом метровом интервале, начиная с1-го интервала, измеряют объем газа, выделившегося при бурении и расштыбовке (очистке} интервала

Величины, входящие в Хкр, такие как пористость угля mo, кажущийся д и истинный d удельные веса определяются по результатам лабораторного анализа проб угля, отобранных в забое выработки. Глубина эаходки !о принимается согласнб паспорту ведения горных работ.

Температура угольного пласта определяется по геологическим данным, в случае их отсутствия по формуле где t> — среднегодовая температура по поверхности Земли, град, С; а — геотермическая ступень в бассейне, м/на 1 С.

ho — глубина зоны постоянной годовой температуры, м;

Н вЂ” глубина ведения горных работ, м, Величины Ь, ао, !о mo, d, д, о1, Т определяются для данных горно-геологических условий залегания пласта и технологии ведения горных работ один раз. Величины ! к (n ) сж (n ) ° !нотр (n ) определяются перед каждым и-м циклом выемки угля непосредственно в забое выработки с помощью прочностномера П-1, Производится сравнение величин

Хмакс(п) и X„p(n) и в случае, если

Хмакс(в) <Хкp(n) — призабойная зона пласта считается опасной по внезапным выбросам угля и газа..

Форм.ула изобретения.

Способ определения выбросоопасной призабойной зоны угольного пласта, включающий поинтервальное бурение шпуров из забоя. выработки, герметизацию их устья, измерение объема газа, выделяющегося при бурении и очистке шпура, выхода буровой мелочи, времени бурения и очистки

1647154

2Ь ((+1- — а1 х.„(. )—

1 отр и 1 12 Т.д

> + ) — 2a0b q — — 1 а1пто 2 Ь ) mo

+а

О е

Составитель Г,Васючкова

Техред М.Моргентал . Корректор А.Осауленко

Редактор А.Коэориз

Заказ 1385 Тираж 293 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 интервала шпура на глубине 5- 10 м и оп ределение по этим показателям максимального стабилизировавшегося значения эффективной газоносности перед очередным циклом выемки, оценку выбросоопасности пласта, путем сравнения этой газоносности с ее критическими значениями, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и достоверности определения невыбросоопасных призабойных зон угольных пластов где ст =у Н вЂ” главное сжимающее напряжение, Па;

) - удельный вес пород. у=2,5 IO Н/м;

Н вЂ” глубина ведения горных работ, м;

Rp>p(>) — предел прочности угля на растяжение, Па;

R< (>) — предел прочности угля на одноосное сжатие, Па;

mo — пористость угля, ед.; д- кажущийся удельный вес угля, кг/м;

a i, а р — экспериментально определяемые коэффициенты. зависящие от скорости разгрузки свободной поверхности и струкпри ведении горных работ путем учета изменения напряженного и газового состояния пласта, дополнительно определяют величину главных сжимающих напряжений, пре15 делы прочности угля на растяжение и сжатие в процессе разгрузки пласта, параметры изотермы сорбции и температуры угольного пласта, а критическое значение )4р (, ) эффективной гаэоности пласта устанавливают

20 для каждого пласта по формуле туры угля, для выбросоопасного угля принимается а1 =0,33; а 2 =0,222;

20 4 — глубина заходки при выемке угля, м;

-q — постоянный коэффициент, q =

=372,4 Дж/ (К . мз); ао- константа уравнения Лэнгмюра, м /кг; з

Ь вЂ” константа уравнения Лэнгмюра, Па;

-1, 25 Т вЂ” температура угольного пласта, К;

4 (л ) — расстояние от кромки пласта до максимума концентрации напряжений, м и при значении эффективной газоносности меньше ее критического значения призабойную зону

30 угольного пласта считают невыбросоопасной.