Способ прогноза зон, опасных по аномальным геомеханическим и газодинамическим явлениям

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке пластовых месторождений подземным способом для прогноза ударои выбросоопасных зон, а также участков, опасных по обрушениям угля, калийных солей и т.п. Цель изобретения - повышение достоверности и снижение трудоемкости прогноза. В забое подготовительной выработки по наиболее крепкой пачке угля бурят без промывки шпур на величину суточного подвигания забоя, отбирают пробу штыба в герметичные сосуды в забое и в ненарушенных зонах пласта по мере подвигания выработки . Определяют интенсивность узкой и широкой линии ЯМР-спектров и их соотношение для проб из ненарушенных зон пласта и из шпура в забое. Аномальные зоны определяют по интегральному показателю несбалансированности деформаций в угольном забое VE из зависимости VE ( ly ф )0у Ф / ш ф). где 1у ф , 1ш ф и 1у 1ш - соответственно интенсивность узкой и широкой линий спектра в ненарушенной зоне и в забое выработки При значениях 0 VЈ 0,6 зону пласта относят к неопасным , при 0,6 Vg 1,5 - к опасным по обрушениям. В случае, если VE в начале зоны возрастают и стремятся к 1,0, а затем уменьшается до отрицательных значений, зону относят к выбросои удароопасным. 1 ил., 1 табл -5 IB

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21) 4768933/03 (22) 16.10.89 (46) 07.10.91. Бюл. N 37 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Донецкого физико-технического института АН УССР и Донецкий физико-технический институт АН УССР (72) Г.П.Стариков, В.В.Шамаев, В.И.Павлов и В,С.Бабенко (53) 622.832(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 810991, кл, Е 21 F 5/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

М 1059178, кл. Е 21 С 39/00, 1983, (54) СПОСОБ ПРОГНОЗА ЗОН, ОПАСНЫХ

ПО АНОМАЛЬНЫМ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИМ

И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМ ЯВЛЕНИЯМ (57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке пластовых месторождений подземным способом для прогноза ударои выбросоопасных зон, а также участков, опасных по обрушениям угля, калийных солей и т.п, Цель изобретения — повышение достоверности и снижение трудоемкости

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке пластовых месторождений подземным способом для прогноза ударои выбросоопасных эон, а также участков, опасных по обрушениям угля, калийных солей и т.п.

Целью изобретения является повышение достоверности и снижение трудоемкости прогноза.. Ж 1682596 А1 (si)s Е 21 F 5/00, Е 21 С 39/00 прогноза. В забое подготовительной выработки йо наиболее крепкой пачке угля бурят беэ промывки шпур на величину суточного подвигания забоя, отбирают пробу штыба в герметичные сосуды в забое и в ненарушенных зонах пласта по мере подвигания выработки. Определяют интенсивность узкой и широкой линии ЯМР-спектров и их соотношение для проб из ненарушенных эон пласта и из шпура в забое, Аномальные зоны определяют по интегральному показателю несбалансированности деформаций в угольном забое Че из зависимости Чя = (ly/1щ

ly ф/1ш.ф ),(ly ô./l>,ô.), где 1у,ф., 1ш.ф ul ly I> соответственно интенсивность узкой и широкой линий спектра в ненарушенной зоне и в забое выработки. При значениях 0 <

<Ч 0,6 зону пласта относят к неопасным, при 0,6 < Ча 1,5 — к опасным по обрушениям. В случае, если Че в начале эоны возрастают и стремятся к 1,0, а затем уменьшается до отрицательных значений, зону относят к выбросо- и удароопасным, 1 ил., 1 табл.

Сущность способа заключается в определении интенсивности узкой и широкой линий ЯМР-спектра угольных проб, характеризующих соответственно отношение количества слабосвязанных и сильносвязанных ядер протонов в веществе угля, и вычислении интегрального показателя несбалансированности деформаций . в угольном забое, представляющего собой относительную энергию разрыва водородных связей.

1682596

На чертеже приведен график изменения показателя несбалансированности деформаций Vp; по мере подвигания подготовительной выработки по выбросоопасному пласту.

На чертеже указаны даты и координаты выбросов, а также зон нарушенного угля

Способ прогноза эон, опасных по аномальным геомеханическим и газодинамическим явлениям, осуществляют сгедующим Образом.

При проведении подготовительной выработки бурят скважину(или шпур) без промывки llG углю на величину суточного подвигания забоя, Бурение производят вблизи границы угольного пласта и вмещающих пород с более высоким коэффициентом крепости или породного прослойка в угольном пласте, отбирают угольный штыб в герметичные контейнеры, анализируют

ЯМР-спектры проб. Определя!От соотношение интенсивности узкой и широкой линий

ЯМР-спектра для г:роб иэ ненарушенных участках угольного пласта (фоновое значение) и иэ скважины в забое выработки, по этим данным определяют интегральный показатель несбалансированности деформаций в угольном забое подготовительной выработки Vp по формуле

Iy/!щ — I y.ф б!щ.ф.

Т„ф? ы . () где Iy.ф. и le.ф, — соответственно интенсивность узкой и широкой линий проб угля, отобранных в ненарушенных участках угольного пласта;

Iy и !ш — соответственно MHTGHcNBHocгь узкой и широкой линий сравниваемых проб, При ВоэникнОВении повышенных Н3пряжений и деформаций одного знака (концентрации напряжений и деформаций) забой будет в состоянии неустойчивого равновесия, а интегральный показатель будет находиться в границах О < VE 0,6, ПОД ВОЗДействием разных ВИДОВ Деформации (сжатия — растяжения) угольный пласт разрушается, возникает нарушенная зона (опасная по о!эрушениям), для этого случая интегральный показатель находится в границах 0,6 < Vg I,5.

В случае, если граница энакопеременных нагрузок проходит через забой, формируется эона, опасная по горным ударам, внезапным выбросам угля и газа и другим газодинамическим я влениям, И нтегральный показатель Ч в этом случае сначала стремится к 1,0 (накопление энергии), а затем пересекает нулевую отметку и принимает отрицательные значения (выброс энергии), Так, на чертеже дано фоновое соотношение для ненарушенных участков пласта в выработке, которое составило — "- ф - = 2,3

I ! ш.ф.

Соотношение интенсивности узкой и широкой линий проб угля по длине выработки приведено в таблице, В интервалах отметок 35-47 м интегральный показатель равен

Ч 3» 230 063

2,30 и

1,88 — 2,30

V» — — = 018.

2,30

Зону относят к выбросоопасной, так как, достигнув максимального значения на этом интервале (0,63), показатель несбалансированности деформаций принял отрицательные значения (-0,18).

Для интервалов с отметками 60 — 67 м:

4,83 — 2,3 Ъо =

2,3

2,0 — 2,3

Ag7 =- — = — 0 13

2,3 с отметками 80-93 м;

4,14 — 2,3 еоО 23 и

1,95 — 2,3

Vega — " — = 0,15.

2,3

Эти интервалы также относят к опасным по выбросам.

Формула изобретения

Способ прогноза зон опасных по аномальным геомеханическим и газодинамическим явлениям, включающий периодическое по мере подвигания подготовительной выработки бурение по углю с наиболее высоким коэффициентом крепости скважины или шпура в забое выработки без промывки на величину суточного подвигания указанной выработки вблизи границы пласт — вмещающие породы или вблизи породного прослоя в угольном пласте сложного строения, отбор проб штыба в герметичные сосуды в забое выработки и в ненарушенных зонах пласта, анализ проб на ЯМР-спектрометре, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и снижения трудоемкости прогноза, определя!От интенсивность узкой и широкой линий ЯМР-спектров и их соотношение для проб из ненарушенных участков угольного пласта и из скважины в забое выработки, при этом аномальные зоны определяют по интегральному показателю несбалансиро1682596 ванности деформаций в угольном забое выоаботки из зависимрсти

Vp—

«у «ш «у,ф. «ш.ф. у ° ф шф. где «у.ô. и «ш.ф. — соответственно интенсивность узкой и широкой линий спектра в ненарушенной зоне;

«у и «ш — соответственно интенсивность узкой и широкой линий спектра в забое выработки, Фоновое со- Интегральными

Соотношение

Интервал подвигания выработки, м отношение показатель

0,5-0,63

0,63-0,18

О, 64-1, 10

1, 10-0, 13

0,60-0,80

0,80-0,15

0,61-0,73

3, 45-3, 75

3,75-1,88

3, 77-4,88

4,83-2,01

3,70-4, 14

4, 14-1, 95

3,73-3,98

2,3

2,3

2,3

2,3

2,3

2,3

2,3

33-35

35-47

55-58

60-67

74-80

80-93

106-110

Редактор И.Горная

Заказ 3393 Тираж 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 ц

11

g9

03

07

Оо

0Ф

03

0.2

01

-0.1

-02

-03

-1И

-05 и при значениях 0 < Vp 0,6 зону пласта относят к неопасным, при 0,6 < Ча 1,5— к зонам, опасным по обрушениям, и в случае, если в зоне интегральный показатель вначале возрастает, стремясь к 1,0, а затем уменьшается до отрицательных значений, зону относят к ударо- и выбросоопасным, причем возрастание Ч пропорционально интенсивности геомеханического или газодинамического явления.

Составитель Б.Терентьев

Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова