Способ предотвращения выбросов угля и газа

 

Использование: обеспечение безопасности работ на выбросоопасных пластах. Сущность изобретения: в очистном или подготовительном забое бурят опережающие скважины. В процессе бурения определяют в равных интервалах параметр сейсмоакустического сигнала, возникающего при взаимодействии бурового инструмента с пластом. Выделяют интервал с максимумом среднего значения найденного параметра и определяют отношение этого максимума к средним значениям параметра в последующих интервалах. Бурение скважины до проектной длины продолжают в том случае, если упомянутое отношение не достигает критического уровня. Затем скважину разбуривают до проектного диаметра, осуществляя при этом поинтервальный контроль параметра сейсмоакустического сигнала и его соответствие критическому уровню. В качестве параметра сейсмоакустического сигнала используют энергию или амплитуду его высокочастотной составляющей. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (1 1) (51) s Е 21 F 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР 1 084

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4803541/03 (22) 20.03,90 (46) 23.07.92. Бюл. ¹ 27 (71) Государственный Макеевский научноисследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (72) Г.И.Колчин, Л,А.Вайнштейн, А.А,Рубинский и M.Ñ.Ñàïóíîâ (56) Временная инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам. угля, породы и газа. M., 1983, с.142 — 147.

Николин В,И. и др, Использование опережающих скважин для предотвращения внезапных выбросов угля и газа. M.: 1974, с.8. (54) СПОСОБ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ВЫБРО-.

СОВ УГЛЯ И ГАЗА (57) Использование: обеспечение безопасности работ на выбросоопасных пластах.

Сущность изобретения: в очистном или подИзобретение относится к горной промышленности и предназначено для обеспечения безопасности работ на выбросоопасных пластах..

Известен способ предотвращения выбросов угля и газа, заключающийся в бурении по угольному пласту опережающих скважин длиной не менее 5,0 м, диаметром

80-250 мм на расстоянии друг от друга не более двух радиусов эффективного влияния скважин.

Недостатком известного способа является отсутствие контроля состояния краевой части угольного пласта в процессе готовительном забое бурят опережающие скважины. В процессе бурения определяют в равных интервалах. параметр сейсмоакустического сигнала, возникающего при вза- имодействии бурового инструмента с пластом. Выделяют интервал с максимумом среднего значения найденного параметра и определяют отношение этого максимума к средним значениям параметра в последующих интервалах. Бурение скважины до проектной длины продолжают в том случае, если упомянутое отношение не достигает. критического уровня. Затем скважину разбуривают до проектного диаметра, осуществляя при этом поинтервальный контроль параметра сейсмоакустического сигнала и

его соответствие критическому уровню, В качестве параметра сейсмоакустического сигнала используют энергию или амплитуду его высокочастотной составляющей, 1 з.п. ф-лы, 2 ил, бурения, что в определенных ситуациях приводит к развязыванию выброса.

Наиболее близким к предлагаемому является способ прогноза степени удароопасности участков угольного пласта, включающий бурение по угольному пласту скважин, регистрацию максимальной амплитуды импульса при бурении метрового интервала, определение по этому параметру степени удароопасности пласта. Чем больше амплитуда регистрируемого импульса, тем выше категория удароопасности пласта.

Такая оценка справедлива лишь для весьма крепких, удароопасных пластов и оказывается непригоднойдля выбросоопас1749477 ных пластов, сложенных из мягких угольных На фиг. 1 и2приведены графики и схема пачек, Даже при явных признаках выбросо- реализации способа. опасности (затягивание и зажатие бурового На фиг.2 обозначены подготовительная инструмента, интенсивный вынос газа и выработка 1, опережающая скважина 2, буштыба из скважин) появление отдельных 5 ровой агрегат 3, сейсмоприемник 4, прибор импульсов на фоне общего сейсмоакустиче- 5 для измерения среднего значения параского -сйтнала, возбуждаемого бурением, метра сейсмоакустического сигнала в раврегистрируется крайне редко, Таким обра- ных интервалах, зом, основным недостатком способа явля- Способ осуществляют следующим обется использование параметров единичных 10 разом. импульсов, по которым невозможно опре- В подготовительном забое 1 в соответделить степень выбросоопасности угольно- ствии с паспортом проведения противовыбго пласта. росных мероприятий намечают точки

Целью изобретения является повыше- заложения опережающих скважин 2, для буние безопасности за счет своевременной 15 рения которых используют агрегат 3. На оценки состояния краевой части угольного расстоянии от буримой скважины, приблипласта. : зительно равном проектной ее глубине, заПоставленнаяцельдостигаетсятем,что крепляют сейсмоприемник 4, к которому согласно способупредотвращения выбросовуг- подключают прибор 5, позволяющий в выля и газа, заключающемуся в бурении опережа- 20 бранном интервале бурения определить средющих скважйн в очистном или подготови- нее значение параметра сейсмоакустического тельном забое, определении параметров сигналаиотношение Кмаксимумаэтогопасейсмоакустического сигнала; установле- раметра к текущим значениям. Для этой цении степени выбросоопасностипо показа- ли можно использовать персональную телю сейсмоакустического йараметра, 25 ЭВМ,например,типаДВК-3. Приэтомнеобпредварительно бурят скважины малого ди- ходимо установить двустороннюю связь аметра, определяют в процессе бурения в между забоем и дневной поверхностью для равньix интервалах параметр сейсмоакусти- передачи в Э ВМ сейсмоакустического сигческогосигнала,возникающегопривзаимо- нала, а в забой — команды по результатам действии бурового инструмента с 30 обработки. Для условий данного забоя или массивом, выделяют интервал с максиму- аналогичного по горно-геологическим усломом среднего значения параметра, опреде- виям устанавливают для выбранного параляют отношение этого максимума к метра сейсмоакустического сигнала, средним значениям параметра в последую- например средней энергии критический щих интервалах, причем бурение скважины 35 уровень отношения средних энергий (К„р). . продолжают до проектной длины, если это Для этого можно использовать два спосоотношение не достигает критического уров- ба. ня, а затем разбуривают скважину: до про- . Если при бурении скважин малого диаектного диаметра, при этом осуществляют метра (42 мм) проявляются признаки выбропоинтервальный контроль параметра сейс- 40 соопасности (удары, интенсивный BbIHoc . моакустическогосигналаиегосоответствие штыба и газа, выталкивание инструмента) критическому уровню. или такие скважины пробурены в предвыбВ качестве параметра сейсмоакустиче- росной ситуации, то по трем-пяти таким ского сигнала используют энергию или ам- скважинам определяют максимальное знапл итуду высокочас ".;тной составляющей. 45 чение отношения, которое и является критиПри бурении скважины в краевой части ческим уровнем. Второй способ угольного пласта многие параметры сейс- используется в случае, когда бурение сква моакустического сигйала, возникающего в . жин малого диаметра протекает без осложпроцессе взаимодействия буровой коронки нений, В этом случае критический уровень с пластом, изменяются с глубиной в зави- 50 отношения энергий — это удвоенное значесимости от изменения горного давления. ние параметра, определенное в процессе

При перебуривании зоны максимума гор- бурения 10 — 15 скважин. Кригический уроного давления сейсмоакустический сигнал вень отношения параметров для данного обладает минимальной энергией. Анализ забоя по мере его подвигания и накопления изменения средней энергии сейсмоаку- 55 данных может быть уточнен.. стического сигнала при бурении скважин в Интервал буренкин, B пределах которого различных условиях показал, что в безопас- выполняют осреднение параметра, прининых зонах отношение максимумакмини- мают равным около полумощности пласта, муму обычно составляет 1,5-2,0, а при но не более 0,7м.Для шахтДонбассаоптибурении в опасных зонах 3,5-5,0 и более. мальный интервал 0,3-0,5 м, После.опреде1749477

10 ниям. Отношение максимальной энергии к средней (К) сравнивают с критическим уровнем (К,р). Бурение останавливают, если К l5

20 геологических нарушений, краевые части 35

40 бурении не менее двух-трех циКлов величи- 45 на К находится в пределах средних значений, то в последующих циклах скважины, малого диаметра предварительно не бурят .

В проектных точках заложения скважин буления критического уровня отношения параметра бурят скважину малого диаметра, В процессе бурения скважины непрерывно регистрируют параметр сейсмоакустического сигнала, например среднюю энергию.

Как правило, на первых интервалах бурения скважины средняя энергия сигнала растет и на некоторой глубине (1 — 3 м) достигает своего максимума. Это значение фиксируют и при дальнейшем бурении скважины вычисляют отношение К максимального значения энергии к средним поинтервальным значепревысит Кк>, так как продолжение бурения связано с.опасностью развязывания выброса. В такой ситуации необходимо перейти к бурению других скважин согласно паспорту, а затем вернуться к добуриванию оставленной, осуществляя контроль К, а затем разбурить ее до расчетного диаметра.

Если степень выбросоопасности в забое такова, что при разбуривании скважины

К превышает К р, то необходимо разбуривание осуществлять постепенно, увеличивая диаметр буримой скважины, вплоть до расчетного.

В очистном или подготовительном забое часто есть возможность установить участки, потенциально наиболее опасные по выбросам (в подготовительном забое это yiловые части или зоны геологических нарушений, в очистном забое также зоны лавы, особенно при сплошной разработке).

Если в забое установлен такой участок, то в

его пределах бурят две-три скважины, если при бурении величина К имеет среднее значение, то в других частях забоя скважину малого диаметра не бурят, а приступают к бурению скважины расчетного диаметра, контролируя К.

Если, по мере подвигания забоя при

30 рят скважины расчетного диаметра, контролируя состояние краевой части угольного пласта по величине К, В качестве параметра сейсмоакустического сигнала предпочтительно использовать энергию сигнала,или амплитуду его высокочастотной составляющей, расположенной выше группы резонанснйх частот.

Предлагаемым способом исключается возможность развязывания выброса за счет постоянного контроля краевой части угольного пласта; осуществляется бурение в различных по степени опасности забоях и можно выбирать наиболее оптимальный режим бурения.

Формула изобретения

1. Способ предотвращения выбросов угля и газа, включающий бурение опережающих скважин в очистном или подготовительном забое, определение параметров сейсмоакустического сигнала, установление степейи опасйостй пласта по показателю сейсмоакустического параметра, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности за счет своевременной оценки состояния краевой части угольного пласта; предварительно бурят скважины малого дяаметра, определяют в процессе бурения в равных интервалах параметр сейсмоакустического сигнала, возникающего при взаимодействии бурового инструмента с пластом, выделяют интервал с максимумом среднего значения параметра, определяют отношейие этого максимума к средним значениям параметра в последующих интервалах, причем бурение скважины продолжают до проектной длины, если это отношение не достигает критического уровня, а затем разбуривают скважину до проектного диаметра, при этом осуществляют поинтервальный контроль параметра сейсмоакустического сигнала и его соответствие критическому уровню.

2. Способдпо п.1, отл ича ю щийс я тем, что в качестве параметра сейсмовкустического сигнала используют энергию или амплитуду его высокочастотной составляющей.

1749477 (,33

1,2

),0

0,3

0,4

0,2

2 Ъ 4 5 6,м

ФLlz. (Редактор А. Мотыль

Заказ 2576 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. bp отн.сЬ

),4 (1 (I (I

Составитель Г. Колчин

Техред М,Моргентал Корректор О. Ципле