Способ моделирования выброса газоводоугольной смеси при добыче угля Советский патент 1987 года по МПК E21C39/00 E21F5/00 

Изобретение относится к горной промьпштенности и предназначено для ивучения процесса перевода угля в подвижное состояние путем гидроимпульсного воздействия.

Целью изобретения является повы- . шение точности моделирования.

На чертеже представлено устройство для реализации предлагаемого способа, разрез.

Способ осуществляется следующим образом,

Отобранньй из моделируемого пла- ста образец 1 угля, предварительно обрезанньш с двух сторон, помещается в камеру 2 высокого давления так, чтобы поверхности среза были параллельны плоскостям нагруження, Свобод- ньй от образца объем в камере заполняется бетоном так, чтобы вокруг образца образовалась бетонная оболочка 3.высотой, равной высоте угольного образца. Бетон приготавливается в соотношении цемент-щебень-песок-вода таким образтэм, чтобы прочность затвердевшего бетона была равной прочности моделируемых боковых пород. После затвердевания бетона через отверстие 4 в камере высокого давления в бетонной оболочке со стороны отверстия и в образце угля- на всю .его ширину пробуривается шпур 5, имитирующий скважину в естественных условиях в горном массиве с учетом принятого критерия подобия. К отверстию 4 в камере подсоединяется вентильное устройство б. Камера устанавливается на прессе и через два подвижных штока 7 камеры образец сжимается осевой нагрузкой в пределах 10-40% от разрушающей, определенной эксперименталным путем.-,Через вентильное устройство 6 в шпур подается газ, например метан, и при достижении давления газа на манометрах устройства 6, равного величине давления газа в угольном пласте, нагнетание прекращается и вентиль подачи газа закрывается; Производится нагружение образца нагрузкой, равной естественному горному давлению yHC ji- объемный вес вышележащих пород, Н- глубина), и посл этого через вентильное устрсгйство 6 в шпур нагнетается вода под начальным давлением, превьшающим давление газа. При достижении давления нагнетания, равного 90% естественного горного давленияJ H, перекрывается вен0

5

0

тиль подачи воды и нагнетание прекращается, К вентильному устройству 6 подсоединяется улавливающая емкость 8 и производится резкий с.брос давления путем открытия заслонки 9, Выброшенную газоводоугольную смесь исследуют, определяя соотношение твердой и жидкой фаз, массу угля и объем разрушения образца.

Описанный.цикл исследований повторяется до полного извлечения угольного образца, признаками чего является выброс частиц бетонной оболочки. После этого проводится анализ мо.- делирования.

Пример , Способ выполняется. для моделирования выброса газоводо- угольной смеси через скважину диаметром 100 мм при добыче угля путем гидроимпульсного воздействия. Выброс производится из пласта ш - Тонкий

5

0

5

0

м. Пласт т - Тон45

50

55

на горизонте 970

кий - опасный по внезапным выбросам угля и газа, относительная газообильность составляет 14 м метана на тонну суточной добьми, давление газа в пласте 2,9 МПа, Мощность пласта 0,5 м, угол падения 57 , Кровля и почва пласта-сланец песчанистый, слабослоистый, прочностью 50 МПа, Из пласта отобраны пробы угля в виде кусков мйссой 2-5 кг. По нфрмативным методам опредепены физико-механичес- кие свойства угля: модуль упругости Е 1,51-103 МПа, коэффициент Пуассона ) 0,3, пористость угля 97,, объемньй вес 1,37 т/м , предел прочности угля на сжатие 7,5 МПа, TeoMet- рический критерий подобия принят 1:10, силовой -1:1,

Порядок моделирования следующий, Образец угля обрезают с двух сторон параллельными плоскостями и отбивают с. других сторон таким образом, чтобы он помещался в ы-илиндрическую камеру 2 с зазором между образцом и стенками, равным 2-3 см. Образец устанавливают в камеру на поршень нижнего штока. Затем приготавливают бетон, смешивая 2,8 кг цемента марки 600 с 3,0 кг щебня фракции 5-10 мм, 2,0 кг песка и 3,0 воды. Приготовленным бетоном заполняют свободный от образца объем в камере так, чтобы вокруг образца образовалась бетоннаЯ оболо.чка высотой, равной высоте угольного образца, Чер ез 28 дней блок, состоящий из угольного образца 1 и

;бетонной оболочки 3 прочностью so МПа, готов к моделированию. Через отверстие 4 в камере высокого давления сверлом с победитовой напайкой и низкооборотистой дрелью бурят шпур 5 диаметром 10 мм, перебуривая бетонную оболочку со стороны отверстия 4 и угольный образец на всю его ширину К отверстию 4 в камере подсоединяют вентильное устройство 6, состоящее из канала и вентиля подачи газа, канала и вентипя подачи воды и механической заслонки 9. Камеру устанавливают на прессе П-50 и через два подвижных штока 7 образец сяммают нагрузкой 3,0 МПа. К вентилю подачи газа через высоконапорный трубопровод подсоединяют баллон с метаном и, открывая вентили -иа баллоне и на устройстве 6, подают метан, наблюдая за давлением на манометре вентильного устройства 6, При достижении давления 2,9 МПа подачу газа прекращают, перекрывая вентили на газовом баллоне и вентильном устройстве. Затем образец догружают до нагрузки 24,2 МПа и через вентильное устройство 6 в шпур нагнетают водУ плунжерным насосом высокого давления. При достижении давления на манометре устройства 6j равного 21,8 МПа, нагнетание прекращают и перекрывают вентиль подачи воды. К вентильному устройству 6 подсоединяют улавливающую емкость 8. Открывая заслонку 9, инициируют выброс. Выброшенную тазо- водоугольную смесь, улавливают емкостью 8, в крышке которой имеется сетчатый фильтр, через который/газ по газопроводу выводится в атмосферу, за пределы лаборатории., Водоугольную смесь взвешивают, затем высушивают и определяют массу выброшенного угля,

13

7571;

объем разрушения угольного образца и соотношение твердой и жидкой фаз смеси.

Пересчет полученных данных моделирования на натурные условия позволит уста«овить связь параметров гидроимпульсного воздействия с количеством и характеристиками выбрасываемой газоводоугольной смеси и определить эффективные параметры для различных горно-геологических условий.

изобретения

0

0

5

0

Способ моделирования выброса га- зоводоугольной смеси при добыче угля, включающий отбор образца угля из угольного пласта, размещение его в камере высокого давления,.нагружение, нагнетание в него газа, бурение в образце шпура, имитирующего скважину в массиве, и регистрацию процессов, 5 происходящих в образце, отличающийся тем, что, с целью повышения точности моделирования, после размещения образца в камере свободное пространство в ней заполняют бетоном, равнопрочным боковым горным породам, и через бетонную оболочку бурят шпур в образце, затем нагружают образец осевой нагрузкой в пределах 10-40% от разрушающей и подают в шпур газ до давления, равного давлению газа в угольном цласте, затем догружают образец нагрузкой,.равной естественному горному давлению, нагнетают в шпур воду до достижения давления нагнетания, равного 90% горного давления, и резко производят сброс давления, а по объему разрушенной части образца судят о состоянии исследуемого угольного пласта.

Редактор С Патрутева

Составитель И, Фомичева Техред М.Ходанич

Заказ 5977/30 Тираж 453Подписное

ВИРШПИ Государственного комитета СССР.

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор С. Черни

Изобретение относится к горной промьшшенности и предназначено для изучения процесса перевода, угля в подвижное состояние. Цель изобретения - повышение точности моделирования. Отбирают образец угля из угольного пласта. Размещают образец в камере высокого давления. Затем заполняют свободное пространство в камере бетоном, равнопрочным боковым горным породам, чтобы образовалась вокруг .образца бетонная оболочка высотой, равной высоте угольного образца. Через бетонную оболочку бурят шпур в образце, иммитирующий скважину. Затем загружают образец осевой нагрузкой в пределах 10-40% от разрушающей, определенной экспериментальным путем. Подают газ в шпур до давления, равного давлению .газа в угольном пласте. В последующем догружают образец нагрузкой, равной естественному горному давлению. Нагнетают в шпур воду до достижения давления нагнетания, равного 90% горного давления, и резко производят сброс давления. По объему разрушенной части -образца судят о состоянии исследуемого угольного ;штаста. Цикл исследований повторяют до полного извлечения угольного образца. Пересчет данных моделирования на натурные условия позволяет установить связь параметров гидроимпульсного воздействия с кол-вом и характеристиками выбрасываемой газоводо- угольной смеси. 1 ил. I СЛ | ел vj