Способ определения безопасных и опасных зон циклической выемки призабойной части газоносного угольного пласта Советский патент 1990 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке газоносных угольных пластов.

Цель изобретения - повышение точности определения безопасных зон путем учета взаимосвязи газового и напряженного состояния пласта о

Способ осуществляют следующим образом.

В очистном заЬсе производят выемку угля комбайном и в первом цикле по длине очистного забоя одновременно замеряют уровень акустической эмиссии горного массива и объем газа, выделяющегося из забоя при выемке угля. Замер уровня акустической эмиссии осуществляют с помощью геофона, а замер объема газовыделения - с помощью датчика метана, установленного

стационарно в исходящей струе забоя. Величину объема газовыделения с д-го участка забоя в i-м цикле выемки определяют по формуле

I-m Z.iGjj-ISia-J.-lJAJ

J J рт;;

где G;; - объем газа, выделившийся из забоя от выемки угля в

J

q i .

ч-

т;5 I цикле за время выемки j-ro участка, м3;

дебит газа из забоя от выемки угля в i-м цикле до выемки j-ro участка забоя, м3/мин;

продолжительность выемки j-ro участка забоя в i-м цикле выемки, мин; коэффициент затухания газовыделения, В 0,03 1/мин. После снятия полосы угля по всей длине забоя вновь бурят шпуры и по начальной скорости газовыделения в них определяют размер безопасной зоны перед следующим циклом.

По полученному на первых циклах выемки массиву данных

i;j Лц ;x; s-;iki ;LUI,J}

уровень акустической эмиссии в j-м участке забоя в предыдущем цикле выемки, размер безопасной зоны в j-м участке забоя перед предыдущим циклом выемки, м;

размер безопасной зоны в j-м участке забоя в текущем цикле выемки, м; объем газовыделения с j-м участка забоя на предыдущем цикле выемки,м3; величина подвигания забоя

где X

и,

)

30

KJ

;-«

35

40

О

При 7xfcj 2Х,( сейсмоакустический режим пласта определяют дифференци- IQ альным и зависимость между размером безопасной зоны и уровнем акустической эмиссии устанавливают в виде формулы,

Ijj (X)l;,,j (Х) , 15 где B,b - коэффициенты, зависящие

от горно-геологических условий принятой технологии выемки угля и способа управления кровлей.

2QЗависимость между размером безопасной зоны и объемом газовыделения устанавливают в виде формулы

Hj ();.j (I)+KI.M -L;.i.j , где 1 ,j t (I) - размер безопасной зоны 25j-ro участка забоя перед предыдущим циклом

-М

LJ.

J

К,п |-1

О

объем газа, выделившийся из j-ro участка забоя на предыдущем цикле выемки, м3; подвигание j-ro участка забоя за предыдущий цикл выемки, м; коэффициенты, зависящие от горно-геологических условий принятой технологии выемки угля и способа управления кровлей.

По установленным зависимостям определяют максимальную разницу между размером безопасной зоны, в первом цикле определенным по уровню акустина j-м участке в предыду- ческой эмиссии, и размером безопасной

щем цикле выемки, м, определяют величины корреляционных отношений hj .&Ь гяе Ч хЛ величина корреляционного отношения между размером безопасной зоны и уровнем акустической эмиссии; % величина корреляционного отношения между изменением размера безопасной зоны и уровнем акустической эмиссии.

ПРИ .l7 2хд сейсмоакустический режим пласта определяют статическим и зависимость между размером безопасной зоны и уровнем акустической эмиссии устанавливают в виде формулы

50

55

зоны, определенным по величине газовыделения .

б- Max(lj-(X)-l(l)|. На последующих циклах выемки для каждого участка забоя одновременно по уровню акустической эмиссии определяют параметр (X) и по величине газовыделения параметр дят разницу этих параметров При jljj (X)-lj (I)JЈ G размер безопасной зоны на участке забоя определяют по формуле

lij (I). Нахо«J

lij (Х)+1| (I) 2

-а

1;. (X) А(Х;. +1)где А,а - коэффициенты, зависящие от горно-геологических условий принятой технологии выемки угля и способа управления кровлей о

При 7xfcj 2Х,( сейсмоакустический режим пласта определяют дифференци- IQ альным и зависимость между размером безопасной зоны и уровнем акустической эмиссии устанавливают в виде формулы,

Ijj (X)l;,,j (Х) , 15 где B,b - коэффициенты, зависящие

от горно-геологических условий принятой технологии выемки угля и способа управления кровлей.

2QЗависимость между размером безопасной зоны и объемом газовыделения устанавливают в виде формулы

Hj ();.j (I)+KI.M -L;.i.j , где 1 ,j t (I) - размер безопасной зоны 25j-ro участка забоя перед предыдущим циклом

0

5

0

-М

LJ.

J

К,п объем газа, выделившийся из j-ro участка забоя на предыдущем цикле выемки, м3; подвигание j-ro участка забоя за предыдущий цикл выемки, м; коэффициенты, зависящие от горно-геологических условий принятой технологии выемки угля и способа управления кровлей.

По установленным зависимостям определяют максимальную разницу между размером безопасной зоны, в первом цикле определенным по уровню акустической эмиссии, и размером безопасной

зоны, определенным по величине газовыделения .

б- Max(lj-(X)-l(l)|. На последующих циклах выемки для каждого участка забоя одновременно по уровню акустической эмиссии определяют параметр (X) и по величине газовыделения параметр дят разницу этих параметров При jljj (X)-lj (I)JЈ G размер безопасной зоны на участке забоя определяют по формуле

lij (I). Нахо«J

lij (Х)+1| (I) 2

515WW

При |1-м (X)-l;j (I)) G на j-м участке забоя бурят шпур и размер безопасной зоны 1; определяют по начальной скорости газовыделения. При

этом при 1 1 ij -l;j (Х)| - и | ;j -1 (I) - призабойную часть горного

изводят определение газовыделения из забоя и устанавливают по нему размеры зоны разгрузки, рассчитывают в первом цикле выемки максимальную разность между размером зоны разгрузки, определенным по уровню акустической эмиссии, и размером указанной зоны, определенным по газовыделению из забоя,

массива на -м участке забоя определи-Ю и при разности между этими величинами

1 в каждом цикле выемки, меньшей или

равной максимальной ее величине, размер зоны безопасной разгрузки принимают равным среднеарифметическому 15 значению размеров зоны разгрузки, определенных по уровню акустической эмиссии и газовыделению из забоя, а при разности, больше ее максимальной величины, производят в каждом цикле выемки определение газовыделения из шпуров и рассчитывают по нему размеры

f

зоны разгрузки и (1)| и

ют суфляроопасной. При | 1; -1 (Х)| G | G J J -г и . ()Ј - участок считают

неоднородным по прочностным характеристикам свойств угля и вмещающих по/

род. При | jj-1;. (Х) и |l;j - 6

-lij(D

призабойную часть горного

массива определяют как зону влияния геологического нарушения.

20

Формула изобретения

Способ определения безопасных и опасных зон циклической выемки приза- бойной части газоносного угольного пласта, включающий бурение по длине лавы шпуров и определение уровня акустической эмиссии, установление в каждом цикле выемки угля зависимостей между параметрами уровня акустической эмиссии и размерами зоны разгрузки, ведение в процессе выемки угля контроля за безопасной глубиной выемки, установление по длине забоя размеров опасных зон, отличающийся тем, что, с целью повышения точности

25

|l-l(X)| -х,где 1 - величина зоны

разгрузки, определенная по параметрам газовыделения из шпуров, 1(1) - величина зоны разгрузки, определенная по газовыделению из забоя, 1(Х) - 30 величина зоны разгрузки, определенная по уровню акустической эмиссии, О - максимальная абсолютная разность между 1(Х) и 1(1), участок пласта относят к суфляроопасной зоне, а при

35 |1-1(Х) 11-1 ( 5, участок

пласта считают зоной неоднородной по прочностным характеристикам угля

-

определения безопасных зон путем уче-I, , , .i (5

та взаимосвязи газового и напряженно- 40 и вмещающих пород и при |l-l(I)j 5

и (X)j - указанный участок плаго состояния пласта, одновременно с определением размеров зоны разгрузки по уровню акустической эмиссии по длине лавы в каждом цикле выемки проста относят к зоне геологического нарушения .

15

20

25

|l-l(X)| -х,где 1 - величина зоны

разгрузки, определенная по параметрам газовыделения из шпуров, 1(1) - величина зоны разгрузки, определенная по газовыделению из забоя, 1(Х) - величина зоны разгрузки, определенная по уровню акустической эмиссии, О - максимальная абсолютная разность между 1(Х) и 1(1), участок пласта относят к суфляроопасной зоне, а при

|1-1(Х) 11-1 ( 5, участок

пласта считают зоной неоднородной по прочностным характеристикам угля

ста относят к зоне геологического нарушения .

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке газоносных угольных пластов. Цель изобретения - повышение точности определения безопасных зон путем учета взаимосвязи газового и напряженного состояния пласта. В очистном забое при выемке угля в 1 цикле одновременно замеряют уровень акустической эмиссии (АЭ) и газовыделение (ГВ) из забоя и определяют размеры L(J) и L(X) безопасной зоны разгрузки (БЗР) по АЭ и ГВ соответственно. Затем бурят шпуры, определяют ГВ из шпуров и расчитывают размер БЗР. Определяют максимальную разность σ между L(J) и L(X) на первом цикле выемки. В последующих циклах определяют разность размеров БЗР по АЭ и ГВ. Если эта разность меньше или равна σ, то размер БЗР принимают как среднеарифметическое между размерами БЗР по АЭ и по ГВ из забоя. Если разность больше σ, то на участке бурят шпур и определяют ГВ из шпура и по нему рассчитывают размеры зоны разгрузки L. При /L - L(J)/ *98 σ/2 и /L - L(X)/ *98 Σ/2 участок пласта относят к суфляроопасной зоне. При /L - L(X)/ *98 σ/2 и /L - L(J) *98 Σ/2 участок считают зоной, неоднородной по прочностным х-кам угля и вмещающих пород. При /L - L(J)/ *98 σ/2 и /L - L(X)/ *98 σ/2 участок пласта относят к зоне геологического нарушения. При этом значения всех разностей принимают по абсолютной величине.