Способ определения газоносности массива угля в зоне его разрушения

Авторы патента:

E21C39/00 - Устройства для определения на месте разработки твердости или других свойств полезных ископаемых, например с целью выбора соответствующих инструментов для добычи

Владельцы патента RU 2557022:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН) (RU)

Изобретение относится с горному делу, преимущественно к угольной промышленности. Предложен способ определения газоносности массива угля в зоне его разрушения, включающий сменный режим работы очистного забоя по добыче угля, отработку пласта продольными полосами, измерение интенсивности газовыделения из отрабатываемого пласта в добычную смену и установление показателя нарастания интенсивности газовыделения в призабойное пространство лавы при разрушении угля. При этом интенсивность газовыделения из пласта измеряют во время выемки первой и второй полос угля после ремонтной смены, при этом газоносность массива угля в зоне его разрушения определяют по приведенному математическому выражению. Предложенный способ позволяет определить достоверную величину газоносности массива угля в зоне его разрушения за счет прямых измерений интенсивности газовыделения из пласта в призабойное пространство.

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для определения газоносности массива угля в зоне его разрушения с последующим прогнозом интенсивности газовыделения в призабойное пространство лавы.

Известен способ определения газоносности массива угля в зоне его выемки, включающий использование величины природной газоносности пласта, коэффициента его дегазации и формулы для расчета искомой величины (Рубан А.Д., Забурдяев B.C. Оценка эффективности дегазации разрабатываемых угольных пластов. Уголь, 2010. - №11. - С. 8-10).

Недостатком этого способа является то, что в расчетной формуле используют природную газоносность пласта и коэффициент его дегазации, требующие специальных методов и времени для их определения.

Известен способ определения газоносности массива угля в зоне его выемки, включающий использование величины прогнозного газовыделения в призабойном пространстве лавы, производительности выемочной машины и остаточной газоносности угля, выдаваемого из лавы (Подготовка и разработка высокогазоносных угольных пластов: Справочное пособие / Под общ. ред. А.Д. Рубана, М.И. Щадова. - М.: Издательство «Горная книга», 2010. - 500 с, стр. 134-138).

Недостатком этого способа является то, что используют прогнозную величину газовыделения, а не фактическую, и остаточную газоносность выдаваемого из лавы угля, определение которой требует выполнения специальных мероприятий и времени.

Наиболее близким является способ определения газоносности пласта в вынимаемой полосе (заходке), включающий посменную работу очистного забоя по добыче угля, измерение интенсивности газовыделения из угольного пласта в призабойное пространство лавы при заданной производительности выемочной машины и расчет газоносности пласта в зоне выемки угля по формуле, в которой используют величины допустимой интенсивности газовыделения в очистном забое, производительность машины и остаточную газоносность угля, выдаваемого из лавы (Проблемы обеспечения высокой производительности очистных забоев в метанообильных шахтах / А.Д. Рубан, В.Б. Артемьев, B.C. Забурдяев и др. - М: УРАН ИПКОН РАН, 2009. - 396 с, прототип, стр. 128-130).

Недостаток этого способа является то, что в расчетной формуле используют допустимую по газу величину газовыделения в очистном забое и остаточную газоносность выдаваемого из лавы угля, которую определяют специальными методами в течение достаточно длительного времени.

Целью изобретения является определение достоверной величины газоносности массива угля в зоне его разрушения за счет прямых измерений интенсивности газовыделения из пласта в призабойное пространство очистного забоя.

Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что в способе определения газоносности массива угля в зоне его разрушения, включающем сменный режим работы очистного забоя по добыче угля, отработку пласта продольными полосами, измерение интенсивности газовыделенияиз отрабатываемого пласта в добычную смену и установление показателя нарастания интенсивности газовыделения в призабойное пространство лавы при разрушении угля, интенсивность газовыделения из пласта измеряют во время выемки первой и второй полос угля после ремонтной смены, при этом газоносность массива угля в зоне его разрушения определяют по формуле, включающей интенсивности газовыделения из отрабатываемого пласта во время выемки первой и второй полос угля после ремонтной смены, показатель нарастания во времени интенсивности газовыделения из разрушаемого массива угля и производительность выемочной машины по разрушению массива угля в добычную смену.

Способ осуществляют следующим образом.

На подготовленном к отработке участке угольного пласта с применением механизированной крепи и очистной выемочной машины в соответствии с нормативным документом устанавливают протяженность зоны газового дренирования пласта оконтуривающими лаву выработками. Проводят газовоздушные съемки в призабойном пространстве лавы с целью измерения интенсивности газовыделения из отрабатываемого пласта и установления показателя нарастания интенсивности газовыделения в призабойное пространство лавы при разрушении угля.

Газовоздушные съемки проводят стандартным способом или используют результаты аэрогазового контроля призабойного пространства лавы в соответствии с действующей инструкцией об аэрогазовом контроле в угольных шахтах.

Интенсивность газовыделения из пласта измеряют во время выемки первой и второй полос угля после ремонтной смены, при этом газоносность массива угля в зоне его разрушения определяют по формуле

$X_{в} = \frac{I^{″} - I^{'}}{K j},$

где Х_в - газоносность массива угля в зоне его выемки (разрушения), м³/т с.б.м;

$I^{'}$ и $I^{″}$ - интенсивность газовыделения из отрабатываемого пласта во время выемки соответственно первой и второй полос угля после ремонтной смены, м³/мин;

К - показатель нарастания во времени интенсивности газовыделения из разрушаемого массива угля;

j - производительность выемочной машины по разрушению массива угля в добычную смену, т/мин. Измерения интенсивности газовыделения из угольного пласта производят в средней части лавы за пределами дегазирующего влияния оконтуривающих лаву выработок. Показатель нарастания во времени интенсивности газовыделения определяют по ее измеренным величинам при разрушении угля как тангенс угла наклона зависимости интенсивности газовыделения из пласта во время выемки угля от производительности выемочной машины по разрушению угля.

Внедрение способа позволит иметь достоверную величину газоносности угольного массива в зоне его разрушения и определить рациональные расходы воздуха, протекающего по призабойному пространству лавы, для обеспечения нормативных показателей рудничной атмосферы как в лаве, так и на выемочном участке.

Способ определения газоносности массива угля в зоне его разрушения, включающий сменный режим работы очистного забоя по добыче угля, отработку пласта продольными полосами, измерение интенсивности газовыделения из отрабатываемого пласта в добычную смену и установление показателя нарастания интенсивности газовыделения в призабойное пространство лавы при разрушении угля, отличающийся тем, что интенсивность газовыделения из пласта измеряют во время выемки первой и второй полос угля после ремонтной смены, при этом газоносность массива угля в зоне его разрушения определяют по формуле

где Х_в - газоносность массива угля в зоне его выемки (разрушения), м³/т с.б.м;
и - интенсивность газовыделения из отрабатываемого пласта во время выемки соответственно первой и второй полос угля после ремонтной смены, м³/мин;
К - показатель нарастания во времени интенсивности газовыделения
из разрушаемого массива угля;
j - производительность выемочной машины по разрушению массива угля в добычную смену, т/мин.

Изобретение относится к способу и устройству для повышения добычи на месторождении, содержащем породу, которая включает в себя по меньшей мере один раскрываемый путем размельчения породы минерал ценного материала и по меньшей мере один другой минерал, причем минерал ценного материала имеет более высокую плотность, чем по меньшей мере один другой минерал.

Способ и устройство для определения локальной пространственной протяженности фазы минерала ценного материала в породе // 2553739

Изобретение относится к способу и устройству для определения локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала в породе месторождения или залежи, причем порода включает в себя по меньшей мере один другой минерал, и при этом минерал ценного материала имеет более высокую плотность, чем по меньшей мере один другой минерал.

Способ определения напряженно-деформированного состояния материала с хрупким скелетом // 2543709

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к области инженерных изысканий, и может быть использовано для определения напряженно-деформированного состояния пород, а именно определения стадии развития деформационных процессов в массиве материала (в горном массиве, грунтов под инженерным сооружением и т.п.).

Способ прогноза заколов и вывалообразований в пределах незакрепленного крепью участка проводимой подготовительной горной выработки (варианты) // 2542075

Группа изобретений относится к горной промышленности и строительству, а именно к прогнозу динамических проявлений в массиве горных пород при изменении его напряженно-деформированного состояния.

Способ определения границ защищенных зон в лавах угольных пластов // 2542068

Изобретение относится к горному делу, а именно к повышению безопасности ведения горных работ. Технический результат достигается тем, что измерение относительного изменения радиационной температуры поверхности забоя пласта осуществляют дистанционно с расстояния 1,0-1,5 м через 3-5 м по длине лавы, при этом в каждой точке измерения к учету принимают среднее значение, полученное не менее чем в 30 циклах измерений, а границей защищенной зоны принимают расстояние от линии примыкания пласта к выработанному пространству до точки фиксации стабилизации значения радиационной температуры.

Способ прогноза местонахождения нижней границы взрывоопасной газовой зоны в очистном забое // 2541347

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности. Предложен способ прогноза местонахождения нижней границы взрывоопасной газовой зоны в очистном забое, включающий проходку параллельных выработок на выемочном участке, проведение скважины в кровлю пласта и измерение концентрации метана по ее длине подвижным газоизмерительным зондом.

Способ определения протяженности зоны опорного давления от очистного забоя // 2541343

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности. Техническим результатом является повышение точности определения протяженности зоны опорного давления от очистного забоя.

Модель трещиноватого горного массива // 2540717

Изобретение относится к области горного дела, а именно к лабораторным исследованиям механизма фильтрации жидкостей в трещиноватых горных породах, и может быть использовано при извлечении метана из угольных пластов с предварительным их гидроразрывом, а также в нефтедобывающей и газодобывающей отраслях и научных организациях.

Способ определения природных напряжений в массиве горных пород // 2540694

Изобретение относится к способам определения природных напряжений в массиве горных пород, которые используются в качестве граничных условий при расчете напряжений в горных конструкциях и элементах систем разработки для оценки их устойчивости.

Устройство контроля изменения физико-механического состояния массива горных пород // 2539521

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для контроля изменения физико-механического состояния массива горных пород. Заявленное решение направлено на повышение достоверности контроля изменения физико-механического состояния массива горных пород за счет улучшения отношения сигнал/шум информационно-измерительной системы.

Способ исследования напряженного состояния массива горных пород // 2557287

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения направления максимального напряжения в конструктивных элементах систем разработки относительно пробуренных в них контрольных скважин. Технический результат направлен на обеспечение возможности определения направления максимального напряжения, действующего ортогонально измерительной скважине. Способ включает размещение в измерительной скважине стержневого звукопровода, на котором жестко закреплено контактирующее со стенками скважины кольцо, и регистрацию акустической эмиссии (АЭ) на выступающем из скважины конце звукопровода. В массиве в одной горизонтальной плоскости с испытательной скважиной и параллельно ей дополнительно бурят не менее трех скважин, в каждой из которых размещают такой же, как в первой испытательной скважине, звукопровод с кольцом. Все кольца изготавливают из слоистого композиционного материала, имеющего анизотропную структуру в плоскости кольца, а угол ориентации слоев кольца в каждой последующей скважине увеличивают на 15° по сравнению с предыдущей. По зарегистрированным на каждом звукопроводе сигналам акустической эмиссии определяют соответствующие им зависимости суммарного счета от времени, выявляют тот звукопровод, которому соответствует спад суммарного счета АЭ во времени. По направлению слоев в кольце на этом звукопроводе судят о направлении максимального напряжения, действующего в массиве в плоскости ортогональной оси измерительной скважины. 2 ил.

Способ определения напряжений в массиве горных пород // 2557288

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения напряжений в массиве горных пород. Техническим результатом изобретения является определение факта превышения значением максимального главного напряжения критического уровня, равного или превышающего 0,9 от предела прочности при сжатии σсж, что свидетельствует о переходе породы в стадию предразрушения. Способ, в котором из массива в направлении, совпадающем с направлением действующего в нем максимального главного напряжения, извлекают образцы. Подвергают их объемному нагреву от 20 до 570°C, затем дают им остыть до температуры 140-150°C, одновременно регистрируют активность акустической эмиссии. Определяют отношение амплитуд огибающих активности акустической эмиссии, возникающей при остывании и нагревании, по значению которого судят о достижении напряжением на исследуемых участках массива величины нагрузки, равной или превышающей 0,9 от предела прочности при сжатии горной породы, свидетельствующей о переходе последней в стадию предразрушения. 2 ил.

Скважинный инклинометрический зонд и скважинная инклинометрическая система для определения вертикальных сдвижений горных пород и закладочного массива с его использованием // 2558556

Предложенная группа изобретений относится к измерительной технике, в частности к технике создания скважинных инклинометрических систем, и может быть использована в горном деле для контроля деформационных процессов горных пород и закладочного массива. Техническим результатом является повышение точности измерения угла наклона субгоризонтальной скважины относительно горизонтальной плоскости и повышение точности определения местоположения зон локализации деформаций (критических зон). Предложен скважинный инклинометрический зонд, содержащий цилиндрический корпус со средствами измерения угла наклона субгоризонтальной скважины, помещенный в обсадной трубе для установки в указанной скважине с возможностью перемещения вдоль продольной ее оси. При этом средства измерения угла наклона субгоризонтальной скважины реализованы размещенными перпендикулярно друг другу измерительным датчиком угла наклона указанной скважины относительно горизонтальной плоскости, установленным в плоскости продольной оси корпуса, и датчиком контроля положения упомянутого измерительного датчика в вертикальной плоскости путем поворота зонда досылочными элементами корпуса. Указанные датчики связаны со входами блока согласования, соединенного с выходом указанного зонда. С внешней стороны корпус имеет по меньшей мере две опоры, закрепленные в нижней части корпуса на его концах, а в верхней части - по меньшей мере два подпружинивающих элемента для постоянного контакта опор в нижней части корпуса с внутренней поверхностью обсадной трубы. Предложена также система для определения вертикальных сдвижений горных пород и закладочного массива, включающая последовательно соединенные упомянутый зонд, электронный блок, выполненный на основе аналого-цифрового преобразователя с блоком питания, интерфейсную подсистему с прикладным программным обеспечением сбора и хранения информации. При этом электронный блок снабжен соединенным с аналого-цифровым преобразователем и блоком питания модулем передачи данных в цифровой форме в режиме реального времени в указанную интерфейсную подсистему, которая реализована в виде персонального компьютера с общим и прикладным программным обеспечением обработки и преобразования информации, дополнительно включающим блок предварительной обработки сигналов указанных датчиков и блок выбора режимов проведения эксперимента, соединенные со входами блока отображения текущей информации в графической форме и управления экспериментом, выход которого соединен со входом блока представления данных и хранения файлов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ исследования образцов горных пород // 2559327

Изобретение относится к технике горного дела, добыче полезных ископаемых, в частности к устройствам для изучения физико-механических свойств горных пород, и может быть использовано в геологии, горной, газовой и нефтяной промышленности для расчета предельной величины давления гидроразрыва пласта. Сущность: осуществляют воздействие на образец горной породы внешним давлением и измеряют скорости распространения продольных и поперечных упругих волн в образце. Производят циклическое воздействие внешним давлением на образец с чередованием нагрузки-разгрузки, с постепенным увеличением внешнего давления до номинальной величины, о достижении которой судят по моменту стабилизации зависимости скорости распространения продольной и поперечной волн от увеличения внешнего давления на образец, в результате полученные значения скорости распространения продольной и поперечной волн используют как истинные величины для расчета значений модуля Юнга и коэффициента Пуассона. Технический результат: снижение погрешности при измерении скорости распространения упругих волн в образцах керна. 1 ил.

Устройство контроля анкерной крепи // 2564508

Изобретение относится к горному делу, в частности к средствам контроля состояния анкерной крепи и смещений вмещающих пород горизонтальных и наклонных подземных горных выработок, закрепленных анкерной крепью. Устройство контроля анкерной крепи содержит реперы, каждый из которых соединен гибкой связью с соответствующим ему индикатором, и устьевую трубку. При этом индикаторы закреплены на гибких связях фиксаторами, расположены один в другом или независимо друг от друга. Также в устройстве контроля анкерной крепи: репер выполнен в виде пружины с отогнутыми концами; индикаторы на внешней поверхности имеют горизонтальную трехцветную разметку, которая нанесена с помощью краски или выполнена из отдельных или объединенных на листе или оболочке полосок. Индикаторы имеют дополнительную оболочку из полимерного материала; гибкие связи выполнены из нержавеющего стального троса или из полимерных или композиционных материалов. Устьевая трубка выполнена из металлических, или полимерных, или композиционных материалов. Техническим результатом изобретения является упрощение монтажа, повышение информативности и надежности контроля состояния анкерной крепи и смещений вмещающих пород горизонтальных и наклонных подземных горных выработок. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Способ оценки структурно нарушенных и удароопасных массивов горных пород // 2566885

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при оценке структурно нарушенных и удароопасных массивов горных пород и прогноза развития деформационных процессов. Способ включает оборудование гипсово-скважинной наблюдательной станции в подземной горной выработке. По контуру сечения выработки наносят гипсовый слой шириной 20-50 см, толщиной 0,5-3 см, слой наносят на борта выработки, кровлю и на почву выработки. В гипсовом слое закрепляют съемные маячки по определенной сетке. Одновременно с нанесением гипсового слоя на расстоянии 1-2 м от него пробуривают скважины по контуру сечения выработки в радиальных направлениях глубиной, необходимой для определения зоны влияния выработки. По характеру деформирования выработки определяют направление действия главных нормальных напряжений σ1 в массиве горных пород. По пробуренным наблюдательным скважинам определяют расположение трещин в массиве, добиваясь тем самым картирования - натурного отображения скважины в пространстве. По съемным маякам в гипсовом слое определяют конвергенцию горной выработки, а по результатам картирования скважин определяют направление действия главных напряжений и глубину распространения зоны повреждения пород, устанавливая тем самым механизм деформирования выработки и массива горных пород. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ определения зоны дегазирующего влияния очистных работ на углепородные массивы // 2569352

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для рекомендаций по выбору способов и параметров дегазации сближенных угольных пластов. Предложен способ определения зоны дегазирующего влияния очистных работ на углепородные массивы, включающий установление предельных расстояний дегазирующего влияния очистных работ на породы кровли и почвы, в котором инструментально устанавливают уровень дегазации отрабатываемого и сближенных пластов угля и зависимость его изменения в подрабатываемом и надрабатываемом углепородных массивах в зоне влияния очистных работ. При этом предельные расстояния дегазирующего влияния очистных работ на сближенные пласты угля определяют по расстояниям - отрезкам, отсекаемым найденными зависимостями на оси геометрического местоположения величин максимального газовыделения из сближенных пластов угля относительно линии очистного забоя. А показатель естественной дегазации сближенного пласта находят по зависимости линейного вида, включающей показатели дегазирующего влияния очистных работ на разрабатываемый и сближенные пласты угля, местоположение максимального газовыделения из сближенных пластов угля относительно линии очистного забоя и коэффициент, учитывающий количественное снижение дегазирующего влияния очистных работ на удаленные от отрабатываемого пласта сближенные пласты угля. Внедрение предложенного способа позволит получать достоверные величины зон влияния очистных работ на степень дегазации сближенных подрабатываемых и надрабатываемых пластов угля и предельные величины подработки и надработки углевмещающих толщ на участках ведения очистных работ, что в свою очередь будет способствовать более точному прогнозу газообильности лавы и определению параметров дегазации сближенных пластов угля на участках с высокими скоростями подвигания очистных забоев.

Устройство для исследования сыпучих свойств геоматериалов // 2571435

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для исследования сыпучих свойств геоматериалов. Устройство представляет собой сварную конструкцию башенного типа, устанавливаемую на верхней предварительно спланированной площадке отработанного карьера с обеспечением вертикальной устойчивости. В ее верхней части размещены приемный бункер, затем колосниковый виброгрохот, секторный затвор, перфорированная качающаяся дека, воздухораспределительный контур и два приемных бункера. Технический результат - повышение достоверности определения фракционного и вещественного состава защитной подушки. 1 ил.

Внутрискважинный способ определения зон повреждения горных пород // 2583032

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для оценки напряженно-деформированного состояния массива горных пород, выявления местоположения зон повреждения пород и характера их распространения для обеспечения устойчивости обнажений горных выработок и очистного пространства при подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Технический результат заключается в повышении эффективности и обеспечении безопасности ведения горных работ при освоении месторождений твердых полезных ископаемых путем оценки структурно нарушенных и удароопасных массивов горных пород, прогноза развития деформационных процессов. Внутрискважинный способ определения зон повреждения горных пород включает бурение скважин и шпуров в подземных горных выработках диаметром ⌀40÷100 мм и более, длиной 5÷10 м и более. На стенки скважин наносят слой извести, водоэмульсионной краски или гипса. Используя оборудование фотовидеофиксации, получают негативное отображение скважины, по которому определяют структурную нарушенность исследуемого массива, распространение зон повреждения пород, и регистрируют процессы сдвижения и деформирования массива горных пород. 3 ил.

Стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород // 2584262

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для исследования энергообмена при деформировании и разрушении блочного горного массива. Стенд содержит опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, гидравлический механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, гидравлический механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца, гидравлические аккумуляторы энергии, связанные с механизмами поджатия и перемещения, источники давления, связанные с соответствующими аккумуляторами, пульсаторы давления, соединенные с соответствующими аккумуляторами и выполненные в виде гидроцилиндров со штоками, подпоршневая полость которых соединена с соответствующими аккумуляторами, эксцентриков, кинематически связанных со штоками гидроцилиндров, валов вращения эксцентриков и приводов вращения валов. Валы установлены соосно, а стенд снабжен электромагнитными муфтами для соединения валов с соответствующими приводами и электромагнитной муфтой для соединения валов между собой. Технический результат: расширение объема информации при исследовании энергообмена путем обеспечения испытаний как при независимой пульсации поджимающей и перемещающей нагрузок, так и при синхронной пульсации с плавным и ступенчатым изменением частоты пульсаций с возможностью регулирования смещения циклов пульсаций в ходе испытаний. 1 ил.