Способ оценки удароопасности пластов полезного ископаемого

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке ударнои выбросоопасных угольных пластов. Цель изобретения - повышение безопасности горных работ, оперативности и надежности определения удароопасного состояния пласта за счет оценки реакции забойного механизма на его внедрение в пласт. На горном механизме (проходческом комбайне, очистном комбайне, струге, буровом станке и т.п.) закрепляют датчик вибрации и устанавливают регистрирующую аппаратуру. Затем определяют вибрационные характеристики механизма при работе на холостом ходу, оценивают частоту механического резонанса вибрации, амплитуду и фазу колебаний. Затем производят контрольное опробование при внедрении исполнительного органа на удароопасном участке пласта, замеряют перечисленные вибрационные характеристики, соответствующие этим опасным условиям, и принимают их в качестве критериальных для данного пласта. После зтого начинают механизмом выполнять горные работы и непрерывно контролируют величину его вибрации. При значениях резонансной частоты выше критериальной участок пласта относят к удароопасным.ч^*И

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 F 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ л

О 4 4 (Л (21) 4813610/03 (22) 11.04,90 (46) 07.02.92, Бюл. М 5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Н.В. Кротов (53) 622.832(088.8) (56) Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам. — Л.:

В НИМИ, 1980, с.26 — 38.

Петухов И.М., Проскуряков В.М. Геофизические методы исследования и контроля в механике горных пород, — Уголь, 1988, М 6, с,32 — 34. (54) СПОСОБ ОЦЕН КИ УДАРООПАСНОСТИ

ПЛАСТОВ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО (57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке ударно- и выбросоопасных. угольных пластов. Цель изобретения — повышение безопасности горных работ, oneI

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке ударо- и выбросоопасных угольных пластов.

Известен способ оценки удароопасности пластов полезного ископаемого путем бурения шпуров и замера буровой мелочи.

Однако способ трудоемок, при определении удароопасности необходима останавливать горные работы, а прогноз опасности осуществляют по косвенным показателям.

Известны способы оценки удароопасности пластов полезного ископаемого по

„„Я „„1710775 А1 ративности и надежности определения удароопасного состояния пласта за счет оценки реакции забойного механизма на его внедрение в пласт. На горном механизме (проходческом комбайне, очистном комбайне, струге, буровом станке и т.п.) закрепляют датчик вибрации и устанавливают регистрирующую аппаратуру. Затем определяют вибрационные характеристики механизма при работе на холостом ходу, оценивают частоту механического резонанса вибрации, амплитуду и фазу колебаний. Затем производят контрольное опробование при внедрении исполнительного органа на удароопасном участке пласта, замеряют перечисленные вибрационные характеристики, соответствующие этим опасным условиям, и принимают их в качестве критериальных для данного пласта. После этого начинают механизмом выполнять горные работы и непрерывно контролируют величину его вибрации. При значениях резонансной частоты выше критериальной участок пласта относят к удароопасным. параметрам вдавливания пуансона в торец скважины, пробуренной в исследуемый участок горного массива.

Недостатки способа следующие: трудоемкость и продолжительность работ по прогнозу, удароопасность горных пород оценивается в точке и при этом не учитывается масштабный эффект проявления горного давления, опасность работ при бурении шпуров и проведении замеров непосредственно в очистном или подготовительном забое, 1710775

Известен способ оценки удароопасности пластов полезного ископаемого по параметрам геофизических полей, формирующихся в краевой части горной выработки. Способ включает следующие операции: воздействуют на краевую часть пласта полезного ископаемого механизмом (проходческим или добычным комбайном, буровым инструментом и т.п.); подносят к краевой части пласта специальный геофизический прибор и фиксируют изменения параметров геофизических полей в зоне опорного давления пласта; сравнивают значения фиксируемых параметров со значениями, соответствующими опасному состоянию краевой части, и оцениваютудароопасность пласта.

Недостатки способа следующие: низкая точность определения удароопасности изза существенного влияния на результаты измерений. влажности горных пород, помех, вызываемых работой горных машин и механизмов; ограничение работ по оценке удароопасности во времени, связанное с непродолжительностью процессов формирования в краевой части естественных геофизических полей.

Целью изобретения является повышение безопасности, оперативности и надежности определения удароопасного состояния пласта путем оценки реакции механизма на его внедрение в пласт.

На механизме закрепляют датчик вибрации и определяют критериальное значение резонансной частоты вибрации механизма при воздействии его исполнительного органа на опасный участок пласта, затем, по мере выемки пласта, непрерывно регистрируют изменения этого параметра и при значениях вибрации, превышающих критериальное, считают условия воздействия механизма на пласт опасными.

Способ включает следующие операции.

На горном механизме (проходческом комбайне, очистном комбайне, струге или буровом станке) закрепляют датчик вибрации и.устанавливают регистрирующую аппа ратуру. Затем включают механизм и определяют вибрационные характеристики механизма при холостой работе. Оценивают частоты механического резонанса вибрации, амплитуду и фазы колебаний. Затем производят контрольное внедрение исполнительного режущего органа механизма на удароопасном участке пласта. Замеряют перечисленные вибрационные характеристики, соответствующие этим опасным условиям, и считают их критериальными.

После этого механизмом начинают выпол-нять горные работы (проходческие, добычные или буровые) и непрерывно контролировать изменения его вибрации. При значениях резонансной частоты вибрации, превышающих критериальное значение, считают, что в данных условиях режим воздействия механизма на пласт является опасным и в краевой части разрабатываемого пласта создалась удароопасная ситуация.

Сущность способа заключается в том, что при непосредственном контакте работающего горного механизма с краевой частью пласта оценивается его реакция на напряженное состояние в зоне опорного давления.

По результатам экспериментальных исследований получено, что на наиболее нагруженных участках пласта, характеризующихся высокой степенью напряженности, 10

15 резонансные пики частот вибрации имеют пологий вид, а амплитуда сигнала выше, чем на участках с низкой степенью напряженности. Удароопасность пласта является пря20 мым следствием его напряженного состояния в зоне опорного давления.

Поэтому, определяя непосредственно поведение механизма, оценивают удароопасную ситуацию в период его воздействия на напряженную краевую часть пласта. Известно, что удароопасная ситуация создается при определенных скоростях подачи исполнительного органа механизма в пласт.

Регулируя, скорость подачи, управляют удароопасным состоянием. B предлагаемом техническом решении параметром поведения механизма в напряженных породах являются его вибрационные характеристики, которые четко фиксируют

:изменение напряженного и соответственно удароопасного состояния пласта в процессе

40 его выемки.

Пример. При разработке удароопасного тонкого пласта Пятого применяется очистной комбайн К 103. На корпусе комбайМеханические колебания датчика преобразовываются в электрический сигнал и ин-, формация передается на регистрирующую аппаратуру, установленную на корпусе комбайна. Затем на максимальной скорости подачи 10 м/мин внедряют шнек комбайна в угольный пласт, создают удароопасную ситуацию и фиксируют критериальное значения резонансной частоты датчика вибрации. Затем производят выемку пласта

Пятого со средней скоростью подачи 5-8 мlмин и контролируют непрерывно значения резонансной частоты вибрации датчика. На некоторых участках, приуроченных к концевым частям лавы, значения резонанс50

55 на закреплен датчик вибрации с диапазоном

45 индикации резонансных частот 10-20000 Гц.

1710775

Формула изобретения

Способ оценки удароопасности пластов полезного ископаемого, включающий воз25

Составитель Н.Руденко

Редактор Н.Бобкова Техред М.Моргентал Корректор А,Осауленко

Заказ 321 Тираж 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 ной частоты превышают критериальное значение. Режим работы комбайна на этих участках считают удароопасным и уменьшением скорости до 2 — 3 м/мин добиваются снижения уровня напряженности в краевой части пласта. Это снижение контролируется уменьшением значения резонансной частоты вибрации комбайна до значений ниже критериального. Таким образом, регулируя скорость подачи комбайна осуществляют безопасную и эффективную выемку пласта Пятого, По сравнению с известным предлагае мый способ повышает безопасность работ по прогнозу удароопасного состояния пластов, оперативность и надежность работ путем непрерывного контроля во время работы горного механизма, действие на пласт исполнительного органа механизма отбойки полезного ископаемого, установку регистрирующей аппаратуры, проведение замеров состояния призабой5 ной эоны пласта и регистрацию результатов взаимодействия механизма с пластом, о тл и ча ющи йся тем,что, с целью повышения безопасности горных работ, оперативности и надежности определения

10 удароопасного состояния пласта за счет оценки реакции указанного механизма, закрепляют датчик вибрации и определяют критериальное значение резонансной частоты вибрации механизма при внедрении

15 его исполнительного органа в пласт на удароопасном участке забоя, затем по мере выемки пласта, непрерывно регистрируют изменение этого параметра и при величине вибрации, превышающей критериальное

20 значение, участок пласта, на котором зафиксировано это превышение, относят к удароопасным.