Способ определения выбросоопасности горных пород Советский патент 1983 года по МПК E21F5/00 

О5 ГчЭ 4 Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при установлении прогноза иыбросоопасности горных пород до их отработки и в процессе ведения горных работ в массиве, содержащем выбросоопасные пласты. Известен способ прогноза выбросоопасности горных пород, включающий бурение керновых скважин по прогнозируемому слою породы и анализ кернового материала. При наличии более 30-40 выпукло-вогнутых дисков на 1 м кернов, песчаник считают высокой степени выбросоопасным; при наличии не более 20-30 дисков йа 1 м кернов, перемежающихся породными цилиндрами длиной 50-100 мм с характерными кольцевыми трещинами - средней степени опасности; выход кернов размером 150-200 мм и более, опоясанных трещинами и перемежаемых единичными дисками, свидетельствует о невысокой степени выбросоопасности пород 1. Недостатком данного способа прогноза выбросоопасности является то, что он не учитывает изменение потенциальной выбросоопасности пород в зависимости от уровня насьицения порового пространства флюидами. Наиболее близким по технической сущности и получаемому результату к изобретению является способ определения в угольном пласте частков, склонных к динамическим и газодинамическим явлениям, включаю ций бурение скважин, отбор образцов, их высуп1ивание, определение естественной атажности и максимальной гигроскопической влажности а установление по этим характс):итикам Быбросоопасности горных по|)од 12. Нелостаткол; известного способа прогноза является его низкая надежность, так как iipii 1:{ о по:50 выбросоопасности не учитывается из.мененне физико-.механических свойстн 1Ч)ркых пород, насыщенных флюидами по ц 1остиранию и падению пластов неравно.мерно. Кроме того, выполнение способа трулс)емко, а его выполнение требует слоул(1ог(1 .1ябо)аторного оборудования. НРЛЬ 1,()брстення - повышение надежности определения выбросоопасности гориых пород определения физико-механическнх характеристик пород при их увла:;(;о;||1и. locT.-Mi.iCHHKH uc.ih достигается тем, что cor.iactn) си()с(.б, включающему бурение ci ya/Kii i, отбор ибразцов, их высущивание, определение есюственной влажности и выбросоопасиости, при бурении скважин определяют ;1еление кернов на диски, отобранные образцы урктажняют до полного влагонасыщекия и при их высущивании до интервяла 15лажности, соответствующего на; :.iLi),eHHR; пгючносвязанной влагой, одновре:,;«:П1г: j);T.K;rpiip ioT изменение влажности o5i5;j iii;i; ;; MX ,1инейн111х размеров, по котоi,.4;: .liiiniov i)i пснительпые деформации образцов, при высущивании, при этом определение выбросоопасности горных пород производят путем сравнения полученных значений деления кернов на диски, влажности и деформации образцов с критическими, которые устанавливают в невыбросоопасНых зонах, и при величине деформаций меньше критической и естественной влажности больще предела насыщения прочносвязанНой влагой независимо от наличия керновых дисков горную породу относят к невыбросоопасной. Способ осуществляется следующим образом. В массиве горных пород бурят разведочные керновые скважины диаметром 59- 76 мм по оси внаботки, если прогнозируемый слой породы Находится во всем сечении выработки, либо по направлению подвигания выработки по каждому слою отдельно, если в сечении выработки несколько прогнозируемых слоев породы. Анализируют керновый материал и определяют количество дисков на 1 м кернов либо наличие кольцевых трещин. Производят отбор проб с обнаженной поверхности прогнозируемого слоя породы. Определяют естественную влажность пород по известной методике ГОСТ 11014-70. Отобранные образцы увлажняют в специальной ванйе с водой до полного влагонасыпления. Контроль за увлажнением образцов выполняют путем их периодического взвещивания. Если в течение 2 сут вес образца не изменяется, считают, что он увлажнился до полного насыщения. Затем образцы помещают в специальное устройство, позволяющее одновременно в процессе высущиваНия регистрировать из.менение их массы и линейных размеров. Образцы выдерживают в устройстве до полного высущивания (нулевого уровня влажности). Контроль полного высушивания выполняют аналогично контролю .полного насыщения. Изменение влажности образцов по мере высущивания рассчитывают по- формуле . ioO%, гдеW;-текущее значение влажности, %; С;-текущее значение веса образца, г.; Gfc-вес образца при нулевом уровне влажности, г. Относительные деформации усадки при из.менении влажности в интервале, соответствующем Насыщению прочносвязанной влагой, определяют по изменению линейных размеров образцов и вычисляют по формуле где 6-относительная деформация усадки на интервале влажности, соответствующем насыщению прочносвязанной влагой, относительные единицы; изменение линейного размера на интервале влажности, соответствующем насыщению прочносвязанной влагой;

t.-величина линейного размера при полном насыщении образца, мм. Полученное значение относительной деформации сравнивают с критическим значением, которое определяют предварительно для каждого типа пород. При величине относительных деформаций меньше критического значения и естественной влажности пород больше предела насыщения прочносвязанной влагой, участок массива горных пород относят к невыбросоопасному, независимо от Наличия выхода керновых дисков. Для выбросоопасных песчаников критическое значение относительных деформаций составляет 8-10 относительных единиц. В дальнейшем текущий прогноз выбросоопасностиосуществляют по уровню естественной влажности массива. ЕслИ естественная влажность пород больше предела насыщения прочносвязанной влагой, то прогнозируемый участок массива считают невыбросоопасным. При апробации предложенного способа на шахтах п/о Красноармейскуголь и п/о Красноармейскшахтострой предел насыщения песчаников прочносвязанной влагой равен 2,50/0.

Преимущество предложенного способа заключается в том, что при его применении отдельные зоны горных пород переводятся из категор и угрожаемых или опасных в неопасные, что в свою очередь позволяет отменить применение в этих зонах специальных противовыбросных мероприятий, значительно снизить стоимость ведения горных работ при отработке пластов.

Экономический эффект от внедрения предложенного способа определения выбросоопасност горных пород при сооружении выработки д.;1иной 1000 м составляет 15 тыс. руб.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСООПАС НОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий бурение скважин, отбор образцов, их высушивание, определение естественной влажности и выбросоопасности, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности определения выбросоопасности горных пород путем определения физикомеханических характеристик пород при их увлажнении, при бурении скважин определяют деление кернов на диски, отобранные образцы увлажняют до полного влагонасыщения и при их высушивании до интервала влажности, соответствующего насыщению прочносвязанной влагой, одновременно регистрируют изменение влажности образцов и их линейных размеров, по которым рассчитывают относительные деформации образцов при высушивании, при этом определение выбросоопасности горных пород производят путем сравнения полученных значений деления кернов на диски, влажности и деформации образцов с критическими, которые устанавливают в невыбросоопасНых зонах, и при величине деформации мень$ ше критической и естественной влажности (Л больше предела насышения прочносвязанной влагой независимо от наличия керновых дисков горную породу относят к невыбросоопасной.