Способ оценки выбросоопасности угольного пласта

 

Предварительно определяют глубину отжима пласта и зоны опорного давления. Измеряют относительное газовыделение из призабойного пространства. Бурят шпуры на глубину зоны опорного давления. Непрерывно и одновременно с измерением относительного газовыделения из призабойного пространства измеряют относительное газовыделение из шпура в каждом ци)ле выемки пласта. При возрастании глубины отжима пласта, относительного газовыделения из шпура и призабойного пространства в последующем цикле выемки пласт относят к невыбросоопасному. При неизменных значениях глубины отжима и относительного газовыделения из шпура и возрастании относительного газовыделения из призабойного пространства угольный пласт считают выбросоопасным. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5О5 Е 21 F ИОО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4859656/03 (22) 21.05;90 (46) 30,07.92. Бюл. М 28 (71) Государственный макеевский научноисследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (72) И.С.Фридман, Ю.Т.Хорунжий, С.П,Минеев и Б.Н.Недосекин (56) Недашковский И.В. и др. Определение газоносности угольного пласта в призабойной зоне. М. . Уголь, N12, .1972, .с. .37-41. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ВЦБРОСООПАСНОСТИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА (57) Предварительно определяют глубину отжима пласта и зоны опорного давления.

Измеряют относительное газовыделение из. Изобретение относится к горйому делу и может быть использовано при разработке угольных пластов; склонных к внезапный выбросам угля и.газа.

Известен способ оценки выбросоопасности угольного пласта, основанййй на определении его газоносности, включающий поинтервальное бурение шпуров, герметизацию их устья, измерение на каждом интервале бурения шпура объема выделившегося газа, измерение газовыделения из стенок wriypa соответственно до и после бурения каждого интервала шпура, .Недостатком данного способа является относительно невысокая надежность, поскольку при отборе штыба для определения

„„. Ж„„1751357 А1

2 призабойного пространства. Бурят шпуры на глубину зоны опорного давления. Непрерывно и одновременно с измерением относительного газовыделения из призабойного пространства измеряют относительное газовыделение из шпура в каждом цикле выемки пласта. При возрастании глубины отжима пласта, относительного газовыделения из шпура и призабойного пространства в последующем цикле выемки пласт относят к невыбросоопасному. При неизменных . значениях глубины отжима и относительного газовыделения из шпура и возрастании относительного газовыделения из призабойного пространства угольный пласт считают выбросоопасным. 1 з,п. ф-лы, 5 ил, остаточной газоносности лабораторным способом значительная часть газа теряется. Ql

Наиболее близким к предлагаемому по (Д технической сущности и достигаемому ре- Qq зультату является способ оценки выбросоопасности угольного пласта, основанный на определении газоносности угольного массива, включающий в себя бурение контрольных шпуров, измерение объема выделившегося газа и оценку уровня выбросоопасности пласта по значению его газоносности.

Недостатком способа является невысокая его надежность, поскольку сам по себе уровень газовыделения может ни о чем не

1751357 говорить, так как контрольным шпуром можно пересечь суфляр, зону угля, склонную к интенсйвному отжиму с повышенным газовыделением, и т.д. Поэтому более надежный прогноз должен основываться на оценке газоносности в целом, в т.ч. в зоне выемки и в глубин1 массива, охватывая глубину зоны пластических деформаций.

Целью изобретения является повышение надежности оценки выбросоопасности угольного пласта, Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем бурение шпуров; их герметизацию, измерение относительного газовыделения из шпура, определение газоносности пласта и оценку выбросоопасности этого пласта, определяют предварительно глубину отжима пласта, глубину зоны опорйого давления, измеряют относительное газовыделение иэ призабойного пространства, бурение шпуров произ. водят на глубину зоны опорного давления, при этом измеРение относительного газовыделения из шпура производят непрерывно и одновременно измерением относительного газовыделения из призабойного пространства B каждом цикле выемки пласта и при возрастании глубины отжима пласта, отйосительного газовыделения из шпура и призабойного пространства в последующем цикле выемки пласт относят к невыбросоопасному, при неизменных значениях глубины отжима и относительного газовыделения из шпура и возрастании относительного газовыделения из призабойного пространства угольный пласт считают выбросоопасным, а при уменьшении глубины отжима и относительного газовыделения из ttjïópà и возрастании относительного газовыделения из призабойного пространства угольной пласт считают особо выбросоопасным. С целью обеспечения безопасного расположения штрека относительно павы путем установления зой повышенной и пониженной газодинамической активности угольного пласта шпур бурят впереди забоя лавы и определяют расстояние, на котором относительное газовыделение из шпура принимает экстремальное значение.

На фиг.1 схематически представлено располо>кение оборудования, необходимого для осуществления способа; на фиг.2— график изменения относительного газовыделения иэ шпура (кривая 9) по Мере перемещения очистного забоя; на фиг,З- график изменения относительного газовыделения из шпура (кривая 9) и призабойного пространства (кривая 10); на фиг.4 — схема воздушного э>кектора для снижения концентрации метана в устье скважины; на фиг.5 — вид А на фиг.4, Способ осуществляют следующим образом, 5 С штрека 1 осуществляют бурение шпура 3 в пласте 2 на глубину 20 — 25 м, В шпуре

3 устанавливают газоотводящую металлическую трубку 4, например медную, диаметром 6-8 мм и оборудуют газовую камеру 5

10 длиной 0,5 — 1,0 м, Конец трубки 4, выходящий из шпура 3, перфорируют, т.е. по еепериметру пробивают отверстия диаметром

0,05 — 2 мм. Отверстия располагают на расстоянии 3 — 5 мм друг от друга. Длину перфо15 рированного конца трубки 4 принимают равной 10-15 см, При необходимости уменьшить длину перфорированной части трубки 4 ее перекрывают с помощью резиновой трубки диаметром 4-6 мм, Газовая

20 камера 5 должна находиться вне зоны влияния штрека на угольный пласт, т.е. не менее чем 10 — 12 м от штрека. Вблизи устья шпура 3 оборудуют отстойник 6 со смесительной камерой 7, установленной на изме25 рительной аппаратуре 8, в качестве которой используется серийно выпускаемый датчик

ДМТ вЂ” 3, последний передает данные измерений относительного газовыделения из шпура на.стойку с, самописцем на поверхно30 сти шахты (кривая 9). На этот же самописец выводятся данные измерений относитель. ного газовыделения из призабойного про-. странства с помощью второго датчика . ДМТ вЂ” 3 (кривая 10). В смесительной камере

35 7 происходит снижение фоновой концентрации метана примерно до 0,5%, что необходимо для надежной работы датчика

ДМТ вЂ” З(концентрация метана в измерительной камере датчика не должна превышать

40 2,5%.

Через трубку 4 с помощью прибора ПГ2 МА производят измерение скорости газовыделения из шпура 3. Сразу после герметизации шпура скорость газовыделе45 ния из.него может составлять 2 — 5 л/мин.

Через 0,5-1 ч скорость газовыделения уменьшается до 0,10-0,20 л/мин и менее и трубку 4 подключают к аппаратуре 8. При этом самописец на поверхности шахты за50 писывает по мере перемещения забоя кривую 9 (фиг.2), которую условно разбивают на ряд отрезков, характеризующих различное состояние угольного пласта; в-б — участок сжатого угля; б — в — переходный участок; в — е

55 -участок перемятого угля; е — с — зона ориентированных трещин; е-ж — зона нетронутого массива. При этом зона начала глубинного отжима в призабойной части угольного пласта, как правило, находи ся согласно кривой 9 (фиг.2) на ее участке с — г, 1751357 т.е. на этом участке определяют глубину отжима.

При высокой гэзоносности пласта и, большом газовыделении из шпура (более

20 — 25 л/мин) необходим более надежный 5 источник уменьшения фоновых значений концентрации газа в шпуре, чем смесительная камера. Для этого в устье шпура 3 вместо смесительной камеры 7 устанавливают. эжектор, соединенный с газоотводящей 1 трубкой 4, В эжектор по шлангу 11 подается заданное количество сжатого воздуха, который, выходя из сопла 12, разжимает метан. поступающий из трубки 4 в отводящий трубопровод 13, э оттуда газовоздушная смесь. 15 нужной концентрации поступает в измерительную аппаратуру 8. Периодически из эжектора удаляют пыль путем снятия крышки 14 в отстойнике 15. Забойный герметизатор 16 служит для установки и крепления 20 эжектора в устье шпура 3.

Необходимое количество воздуха определяют из расчета обеспечения предельной концентрации газа, на которую рассчитан используемый датчик. Например. для датчи- 25 ка АКМ вЂ” ДМТ-3 предельная концентрация газа равна 2,5%, Тогда необходимое количество сжатого воздуха определяется из выражения;

100 Q

0 +0â где 0г — количество выделяющегося из шпура метана, n/ìèí.; 35 и — предельно допустимая концентрация метана в смеси;

Q — необходимое количество воздуха, л/мин, Из выражения (1) следует 40

100 0г

0в= — — 0г и

Приняв Qt- равным 20 л/мин и n= 2.5%, 45 из зависимости (2) получим:

0 =078 ì /мин, з

Глубину отжима пласта определяют пу- 50 тем поинтервального бурения шпуров на, глубину зоны опорного давления и измерения скорости газовыделения. При этом дли-, ну зоны отжима (разгрузки) устанавливают по динамике газовыделения, Затем осуще- 55 ствляют выемку угля. После каждого цикла выемки угля забой приближается к месту расположения газовой камеры 5 в шпуре 3, при этом, как показано нэ фиг,2, концентрация метана, фиксируемая датчиком ДМТ-3, из шпура возрастает от фоновой до 1,52,0%.

Концентрация метана в призабайном пространстве (фиг.3, кривая 10) возрастает от фонового уровня до 1,0-1,5%. В обоих случаях фиксируют максимальные концентрации газа. Перед выемкой следующего цикла вновь определяют глубину эоны отжима и в процессе выемки фиксируют максимальные концентрации метана у шпура и в призабойном пространстве, Пользуясь графиком изменения относительного газовыделения из шпура (кривая 9) и призабойного пространства (кривая 10), изображенным на фиг.3, производят оценку выбросоопасности угольного пласта. Если глубина отжима, относительное гэзовыделение из шпура и призабойного пространства возрастают по сравненйю с предыдущим циклом в выемки (отрезки К-0 и К -0 ), то пласт относят к невыбросоопасному. При неизмененных значениях глубины отжима (отрезок Л вЂ” M) и относительного газовыделения из шпура и возрастаний относительного газовыделения из призабойного пространства (отрезок Л -M ) угольный пласт считают выбросоопасным. При уменьшении глубины отжима и относительного газовыделения из шпурэ (отрезок М-P) и возрастании относительного газовыделения из призабойного пространства (отрезок

М вЂ” P ) пласт считают особо выбросоопасI ным.

Для обеспечения безопасного расположения штрекэ относительно лавы производят замер концентрации газа вблизи шпура

3, который расположен на границе зоны опорного давления или за ее пределами. По мере приближения забоя к газовой камере

5 шпура 3 фиксируют изменение концентрации метана (фиг,2) по сравнению с фоновой, т.е. более 0,5%.

Определяют расстояние от забоя лавы, на котором зафиксированы максимальные концентрации метана. На этом расстоянии впереди очистного забоя горное давление проявляется наиболее активно, поэтому забой откаточного штрека впереди лавы располагают на расстоянии, большем или меньшем указанного расстояния. Например, если расстояние, на котором зафиксирована максимальная концентрация метана, равно 15 м, то забой откаточного штрека располагают на расстоянии. большем или меньшем 15 м, Формула изобретения

1. Способ оценки выбросоопасности угольного пласта, включающий бурение шпуров, их герметизацию, измерение отно1751357 сительного газовыделения из шпура, определение газоносности пласта и оценку выбросоопасности этого пласта, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности оценки выбросоапасности 5 угольного пласта, определяют предварительно глубину отжима пласта, глубину зоны опорного давления, измеряют относительное газовыделение из призабойного пространства, бурение шпуров произ- 10 водят на глубину эоны опорного давления, при этом измерение относительного газовыделения из шпура производят непрерывно и одновременно с измерением относительного газовыделения из приза- 15 бойного пространства в каждом цикле выемки пласта и при возрастании глубины отжима пласта, относительного газовыделения из шпура и призабойного пространства в последующем цикле выемки пласт относят 20 к невыбрособпасному, при неизменных значениях глубины отжима и относительного газовыделения из шпура и возрастании относительного газовыделения из призабойного пространства угольный пласт считают выбросоопасным, а при уменьшении глубины отжима и относительного газовыделения из шпура и возрастании относительного газовыделения из призабойного пространства угольный пласт считают особо вы 6росоопасным.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения безопасного расположения штрека относительно лавы путем установления зон повышенной и пониженной газодинамической активности угольного пласта, шпур бурят впереди забоя . лавы и определяют расстояние, на котором относительное газовыделение из шпура принимает экстремальное значение.

1751357 ñNI,, 4

Физ. 3

Составитель

Техред M,Ìîðãåíòàë

Корректор M.Øàðoøè

Редактор Н.Горват

Заказ 2672 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