Способ определения выбросоопасной глубины разработки горных пород Советский патент 1983 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к 1Х)рной промышл©ш1рсти и может быть использовано дпя определения критической глубины, на которой возможно появление выбросов породы и газа.Известен способ определения выбросоопасной 1 лубины разработки угольного .пласта включающий определение числа угольных пачек, отбор проб угля и газа, измерение газоносности угольного пласта, определение влажности угля, измерение выхода летучих веществ, грат диента скорости тектонических движений земной коры l . Недостатком известного способа яв« ляется сложность вьшолнения иэ-за опре деления большого числа взаимосвязанных параметров, а установление градиента тектонических движений в различных бассейнах для различных шахтопластов Иногда невозможно иэ-за взаимного алия ния горных работ на амплитуду тектонических движений. Наиболее близким к предлагаемому п технической сущности и получаемому р&аулыгату является способ определения Быбросоопасной глубины разработки горных -пород, включающий отбор проб пород, тбар газа в месте отбора проб породы, определение его состава и градиента давления газа, определение для кйжцой пробы пород объемного веса, коэффициента Пуассона, бокового отпора, угла внутреннего трения, предела прочности породы на растяжение, мо дуля упругости, поверхностной энергии, границы зоны газового вьшетриванйя, коэффициента напряжений, теоретической .noBepjprocTHog энергии горной Породы по специальным формулам и вычисление по атим параметрам выбрасываемой глубины горных пород 12-J . Недостатком способа является сложность методики определения, определение большого числа взаимосвязанных парамет ров, отсутствие учета изменения модуля упругости при газонасьшенипи горных пород, а также отсутствие учета изменения свойств горныз пород при разгрузке. Целью изобретения лвляется угфошение определения выбрососияасной глубины разработки горных пород и повьпление надежности способа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему отбор проб породы, определение поверхностной энергии пород, среднего объемного веса породы, модуля упругости. границы газового выветривания, градиенте изменения давления газа в породах и вычисление по этим параметрам выбрссоопасной глубины разработки горных пород, измеряют осевые деформшви негазонасыщенных и газонасыщенных образцов порош 1, а модуль упругости породы устанарлйвают по сумме деформаций негазонасыщенных и газонасы щенных образцов, при этом выбрососшасную глубину разработки горных пород определ5вот по формуле. Н-где Q - размер трещины в породе, CMJ ЗО, - поверхностная энергия горной породы, KIKJ-CM { см 2. - модуль деформируемости, газона- . сыщенной горной породы, кгс/см ; . . средний объемный вес породы кгс/см ; V) - градиент изменения газового давления , см V КПЗ HO глубина зоны газового выветривания, СМ{ Р - давление газа на глубине зоны газового вьшетрввания кгс/рм . Способ осзпдествляется следующим образом. В забое горной выработки станком НКР-ЮО бурят скважины ив них отбираК)Т пробы песчаника в ввде кернов. Используя известную методику, основанную на раскалывании образцов правильной формы, устанавливают тфедел прочности породы путем разрушения плоскости образца с надрезом, опред&ляют поверхностную энергию песчаника /д, размер трещин в породе рассчитывают, исходя из среднего размера породообразующих зерен песка см. Модуль упругости определяют по модулю деформ{фуемости нега зрнасьпценной и газонасыщенной горной породы ( ), который определяют по методике, основанной , на измерении деформаций индикаторами часового типа 1фи нагружении образца из песчаника, для чего образец диаметром 59 мм и линой 118 мм помещают в герметичную амеру известной конструкции, создают иггоком осевое давление на образец ( О, 8(- 2 Грост. где (7 редел прочности породы на сжатие.

Гваонасьиаевид образца осушествл5нот под да&левием гйаа, раевым удвоенной вел преавпз прочвосфи породы на раст5 1|С9НВе, По измеренных, деформ таги сакреяеяяют модуль упругости как модуль деформируемости вегаэонасышенуюго и газонасышенвого образца горной порола,

Затем опреаогчаот грашшу зоны газового выветрйваааоиЕя увеличение давле нШз , Ф.е. градиенх измев ия газового давления, средний объемный вес псфод, залегающих выше песчаника, по известным методикам и по волучаека 1м значениям показателей устанавливают вы юсоопасную глубину ра аботкй породы, В связи с тем, что во многих случаях определение срещнего объемного веса пород сопряжено с; большим числом измерений объемного веса, измецение. В1|1Ё1хх50Опасной глубины ра аботки возможно подсчигьшать по среднему объемному весу Зекдаой коръ1, равному О,ОО265 кгс/см. при этом ошибка в змерениях составляет менее 25%.

Однако для горных массивов (горно -складчатых областей), средйий объемный вес которых превышает средний объемный вес земной ксфы, следует определять средний объемный вбс пород о результатам измерения объемного еса пород, слагающих данный горный

Использование предлагаемого споссй

ба позволяет исключить оптации устааойпвияя ковфф1щиеятов Пуассона, бокового отпора, угла Б1 утреНнего тр&ния, выбсфа коэффициента кониен1рашси напряжений, что на 30% упрощает методику измершхнй, а расчет выбросо шасной глубины ш выведенной формуле позволяет учесть изменение физвко-ме хаввчерких свойств в генных всфодах при их газонасъш ении и разгрузке.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСООПАСНОЙ ГЛУБИНЫ РАЗРАБОТКИ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий отбор проб породы, определение поверхностной энергии пород, среднего объемного веса породы, модуля упругости, границы зоны газового выветривания, град ента изменения давления газа в породах и вычисление по этим параметрам выбросоопасной глубины разработки горных Ъорюд, от л и ч а ю щ ,и и с я тем, iчФо, с целью- утфошенвя шределшшд выбросоопасной разработки горHbix пород в повьпиешя надежности спо соба, измёрякуг деформации негазонасы; шеянызс и газонасыщенных. образцов породы, а моаупь упругости пфоды устанавливают по деформаций негааонасыщенных и гааонасышенных образцов, при эфсш выбрососшасную глубину рафаботвя гсрмдх пород определяют по формуле t 1 . И гг-1 .где d - разм фрешша в породе, см{ (А поверхвостлая энергия горной по роды, кгс - см } см Е - модуль упру1Чх;ти газонасыщенной горной породы, КГС/CMJ средний объемный вес породы, кгс/см - i IQ- глубина эош газового выветриваСО со ния, CMJ Р0 - давление газа на глубине зоны газового выветривания, кгс/см j о: || - градиент изменения газового давл /нйя CMVKix:. О)