Способ контроля положения огневого фронта при подземном сжигании угля Советский патент 1989 года по МПК G01V3/02 

1

Изобретение относится к горному делу и может найти применение при определении положения фронта огневого забоя в технологии подземного сжигания угольных пластов.

Цель.изобретения - повьшение надежности и точности определения положения огневого фронта за счет создания квазиоднородного злектрического поля в сжигаемом участке угольного пласта, оконтуренном горными выработками.

На фиг.1 приведен схематический план поверхности угольного пласта, по которому пройдены горные выработ- ки4 на фиг.2 - разрез пласта с выработкой , на фиг.З и 4 - фрагменты горизонтального сечения по угольному пласту и вертикальный разрез наземной стендовой модели по измерительному профилю} на фиг.5 - графики разности потенциалов, измеренные по измерительному профилю в процессе моделирования предлагаемого способа на назем3 . -I4 ной стендовой ; одели (точки измерений, представленные на определенных пикетах горизонтальной оси, соответствуют позициям измерительных электродов); на фиг.6 - изменение во времени разности потенциалов между электродами в позициях г и д в процессе моделирования.

Модель содержит выработки 1}3гголь ньй пласт 2, линейные электроды 3, проложенные в почёе параллельных выработок 1, линейные электроды 3 и при помощи источника А тока возбужда- ют квазиоднороднЪе электрическое поле в пространстве между линейными электродами. По сети профилей на дневной поверхности до угольного пласта осуществляют измерения градиента потенциала для определения характера нормального поля. При горении угля между двумя выработками, в которых заземлены линейные электро ды, образуется зона повышенной прово димости, существенно искажающая элек трическое поле. Путем периодического измерения градиента потенциала по тем же профилям и сопоставления измеренных значений с нормальным по- лем и между двумя соседними по времени измерениями судят о положении фронта огневого забоя.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

0

0 0

5

5

144

В двух параллельных горных вьфа- ботках 1 (фиг.1 и 2) из числа оконту- риваюгдих участок сжигания угольного пласта 2 заземляют линейные электроды 3.

Заземление линейных электродов осуществляют следующим образом. В породы почвы 5 горных выработок 1 на глубину О,.2 - 0,5 м помещают металлические шины 7о Для повышения надежности контакта с массивом горных пород в почву горной выработки 5 забивают металлические штыри 6, которые подсоединяют к щине 7 в точках 8, Штыри 6 одновременно обеспечивают контакт линейных электродов с высоко- проводя1 щм слоем при горении угля. Линейные электроды 3 подсоединяют к источнику .4 тока, включают источник 4 тока и на участке сжигания угольного пласта возбуждают квазиоднородное электрическое поле. На дневной повер;|;;; хности на площади, образованной проекцией контура участка сжигания угольного пласта с обрамлением ее со всех сторон на половину источник 4 питания, вмещающие породы 5. Линейные электроды 3 содержат металлические штыри 6, заглубленные в почву металлические шины 7, которые соединены со штьфями 6 в точках 8. Модель смонтирована в коробе 9.

На измерительном профиле 10, прог. ходящем по поверхности модели, с. тагом 20 см размещены измерительные электроды 11 (положения а - з,фиго4).

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение надежности и точности определения положения огневого фронта за счет создания квазиоднородного злектрического поля за пределами сжигаемого участка угольного пласта. Способ контроля положения огневого фронта при подземном сжигании угля осуществляют следующим образом. Газифицируемый участок угольного пласта оконтуривают субпараллельными горными вьфаботками. В почве выработок размещают линейные электроды (ЛЭ) и заземляют в породах на глубину, превышающую размеры зоны воздействия огневого фронта. Создают квазиоднородное электрическое поле путем использования двух ЛЭ. При этом в каждой из, выработок размещают по одному ЛЭ. Периодически измеряют рактеристики поля по сети профилей на дневной поверхности до и после поджога. По изменению характеристик этого поля определяют положение фронта огневого забоя. 6 ил., 1 табл. Ш (Л

ПК

1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5

График 12 (фиг.5) получен до розжига угольного пласта и соответствует первому циклу измерений (нормально- му фону). Графики 13 и 14 соответствуют пятому циклу измерений (один и

тот же график в разных масштабах: 2 и 0,02 мВ/см), полученному при горении угольного пласта. График 15 получен после гашения угля и соответствует девятому циклу измерений. Графики 12,13 и 15 построены в масштабе 2 мВ/см, график 14-в масштабе 0,02 мВ/см. График 16 построен в масштабе 2 мВ/см, а график 17 - часть графика 16 в масштабе 0,02 мВ/см.

5 Способ основан на регистрации измерения квазиоднородного электрического поля за счет возникновения повышенной проводимости в торящем .угольном пласте. Этот принцип реализуется,

Q если В двух субпараллельньгх горных выработках 1, обрамляющих сжигаемьй пласт 2, располагают ширины участка сжигания,угольного пласта, прокладывают сеть профилей. Профили . ориенти- руют по нормали к длинной стороне проекщ-1и участка. Подобная ориентировка профилей является наиболее це- 1лесообразной, так как огневой фронт при горении угля распространяется от

5

выработок вглубь участка сжигания пласта, а расположение профилей по нормали к линейным электродам облегчает расчеты поля. Возможна также

ориентировка профилей параллельно

длинной стороне проекции участка.

Расстояние между профилями и точками измерений параметров выбирают в зависимости от требуемой детальности прослеживания огневого фронта. Например, при длине участка сжигания 500 - 600 м расстояние между профилями, ориентированными по нормали к линейным электродам, может быть выбрано равным 10 м, размер измерительной линии MN - равным 5м, шаг измерений (расстояние между двумя соседними точками измерений на профиле) - равным 5 м, длина измерительного профиля при ширине участка сткигания 50 - 60 м составит 100 - 120 м (с учетом обрамления со всех сторон проекции контура участка сжигания на половину его ширины). По профилям до поджога угольного пласта с помощью электроразведочной измерительной аппаратуры осуществляют измерения градиента потенциала электрического поля с заданным размером измерительной линии MN (например, м) и шагом измерений (обычно равным размеру измерительной линии MN).

После поджога угольного пласта повторяют измерения градиента потенциала по тем же профилям и в тех же точках через заданные промежутки времени, исходя из требуемой детальности слежения, например через сутки,- за перемещением огневого фронта По результатам измерений строят графики и карты изолиний градиента по

0

5

0

41

..

о

5

0

35

0

146

тенцнала. Положение огневого фронта устанавливают путем сопоставления графиков и карт изолиний градиента потенциала, полученных до поджога угольного пласта и в различные моменты времени после поджога. Проекция огневого фронта на дневную поверхность совпадает с максимальными градиентами параметров электрического поля.

Формула изобретения

Способ контроля положения огневого фсрнта при подземном сжигании уг-; ля, включающий установку и заземление разнополярных электродов, размещение сети пазем1Л1-х профилей на поверхности, возбуждение электрического поля в массиве горных пород, периодические измерения характеристик поля по сети профилей на дневной поверхности до и после поджога угольного пласта и определение положения огневого фронта по изменению характеристик этого поля, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности определения положения огневого фронта за счет создания квазиоднородного электрического поля за пределами сжз гаемого участка угольного пласта, газифицируемьй участок угольного пласта оконтуривают субпараллельными горными вьфаботками, создают квазиоднородное электрическое поле путем использования двух линейных электродов,, которые заземляю Г в породах почвы на глубину, превышающую размеры зоны воздействия огневого фронта, при этом в каждой из выработок размещают по одному электроду.

ЦЗцг.

а7/У2:5

N

W /7 - /7-- /уу /7. /7. у. . у.

.

.4

7

. X//

линв

74 10

1,5

-Линд 1U

10

12

45 Фиг. 5

Фиг.6

70 М цимлов