Способ прогноза выбросоопасных зон Советский патент 1990 года по МПК E21C41/18 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке опасных по внезапным выбросам угольных пластов.

Цель изобретения - повышение надежности контроля и безопасности ведения горных работ.

Способ заключается в том, что ведут отбор угольных проб в герметичные сосуды с поверхности свежеобнаженного забоя по каждой угольной пачке при каждом цикле подвигания выработки или забоя, определяют содержание метана в пробах и оценку выбросоопасности, параллельно с отбором угольных проб на тех же участках отсасывают пробы газовоздушной смеси, проводят анализ содержания метана в пробах газовоздушной смеси и в герметичных сосудах с

угольными пробами, причем после помещения проб в сосуды анализ содержания метана в них проводят через одни и те же промежутки времени после отбора проб с поверхности забоя, и при содержании метана в пробах газовоздушной смеси или в сосудах с угольными пробами, превышающим максимальные или не достигающем минимальных значений в невыбросоопасных зонах, обследуемую зону относят к выбро- соопасным.

Кроме того, при наличии в пробах газовоздушной сМеси -или в продуктах выделения из угольных проб диоксида углерода или высших гомологов метана дополнительно проводят анализ на содержание диоксида углерода и гомологов метана.

СА) СА)

ю

Изменение режима газовыделения в забое свидетельствует о нарушении квазиравновесного состояния газонасыщенного угля, которое в некоторых случаях может привести к внезапному выбросу угля и газа. Режим газовыделения в забое определяется как диффузией газа со свежеобнаженной поверхности угля, так и просачиванием газа через трещины. Таким образом, в содержание метана в газовоздушной смеси вблизи обнаженной поверхности забоя дают вклад газ, просочившийся по трещинам, и выделившийся из угля при десорбции газ. Причем газовыделение непосредственно из угля характеризует состояние его трещиновато-пористой структуры, от которого зависят механические свойства угля. Поэтому более точное представление о выбросоо- пасном изменении состояния газонзсыщен- ного угля может дать анализ газовых проб, дополненный анализом продуктов, диффундирующих из угля.

Опасность выбросов угля и газа определяется не столько абсолютным количеством газа и механическими свойствами угля, сколько изменениями как количества выделяющегося газа, так и механических свойств пласта в процессе разработки. Поэтому необходимо следить за динамикой газовыделения систематически, через определенные промежутки времени. При этом нет необходимости определять, например, величину остаточной газоносности (что требует измельчения отобранных проб и измерения полного количества выделившегося при этом газа) или полной газоносности (для чего необходимы бурение и герметизация скважин либо насыщение угля газом под высоким давлением в лабораторных условиях), достаточно регистрации содержания метана как в газовоздушной смеси в забое, так и в продуктах десорбции из образцов угля при атмосферном давлении, что существенно облегчает требования к герметичным сосудам для проб угля и упрощает контроль выбросоопасности,

Поскольку количество десорбирован- ного из угля метана зависит от времени, анализ содержания метана в сосуде с образцом необходимо проводить через одни и те же промежутки времени после отбора угольных проб с поверхности забоя.

Необходимость регистрации изменения концентрации метана требует высокой точности анализа его содержания в газовых пробах. Кроме того, таких анализов должно проводиться много для установления изменений концентрации метана по всему вырабатываемому участку, по каждой точке в

отдельности. На стандартном хроматографе в лаборатории в широком интервале концентраций метана (от 1 -10 до 1 см СН4 в 1 см газовой пробы) его содержание определяегся с погрешностью менее 10% от определяемого количества, причем время определения (в зависимости от выбора адсорбента) варьируется от одной до нескольких минут. Так как угольное вещество не

является однородным и образцы угля у одной пачки могут существенно отличаться один от другого, погрешность в содержании метана менее чем в 10% от определяемого количества оказывается намного меньше

колебаний содержания метана для различных проб. Таким образом, газохроматогра- фический метод анализа отвечает необходимым условиям точности и быстроты проведения.

В соответствии с современными представлениями о признаках выбросоопасности угольных пластов опасным может быть как повышенное выделение десррби- рующегося и расширяющегося газа , способствующего трещинообразованию,.так и резкое понижение газовыделения, связанное со снижением газопроницаемости и массива, поэтому увеличение или уменьшение концентрации метана в пробах газовоздушной смеси из забоя или в пробах с образцами угля по сравнению с пределами изменения содержания метана в невыбро- соопасной зоне свидетельствует о потенци- альной выбросоопасности и требует

выполнения противовыбросных мероприятий. Содержание С02 в газовой смеси (1,5% и выше) оказывает разупрочняющее действие на антрацит, Аналогичное действие оказывают гомологи метана. В связи с этим

при обнаружении в пробах диоксида углерода или гомологов метана дальнейший анализ проводится по каждому из компонентов.

Способ осуществляют следующим образом.

Отбирают с поверхности забоя приблизительно одинаковые куски угля во время очередной проходки комбайна и помещают их в герметичные сосуды одинакового размера, притертые крышки которых снабжены отводящими трубками с надетыми на них короткими отрезками ( 50 мм) медицинского резинового шланга. Каждый сосуд за- крывают крышкой, конец шланга

перегибают и зажимают. Отмечают время отбора угольных проб. Пробы отбирают по каждой угольной пачке по всей длине забоя. Отсасывают пробы газовоздушной смеси вблизи обнаженной поверхности в герметичные сосуды одинакового размера, снабженные отходящими трубками с надетыми на них резиновыми шлангами, свободный конец которых перегибают и зажимают.

В лаборатории проводят газохрома- тографический анализ содержания метана в газовоздушной смеси на хромаграфе. Пробу для анализа на хромаграфе берут из герметичного сосуда шприцем для туберкулина через резиновый шланг. После проведения анализа отверстие в резиновом шланге замазывают силикатным клеем или меняют шланг.

Проводят газохроматографический анализ содержания метана в сосудах с угольны- ми пробами через произвольные, но строго одинаковые для всех проб промежутки времени после отбора с поверхности забоя (например, через 1 ч).

Взвешивают угольные пробы. Рассчи- тывают концентрацию метана на 1 г угля в 1 см3 объема сосуда.

Сопоставляют результаты измерений со значениями содержания метана в невзрывоопасных зонех, и при значениях концентрации метана в пробах газовоздушной смеси или в сосудах с угольными пробами, превышающих максимальные или не достигающих минимальных значений, установленных в неопасных зонах, обследуемую зону относят к выбросоопас- ным.

При обнаружении в пробах газовоздушной смеси и продуктов выделения из уголь- ных проб высших гомологов метана или диоксида углерода проводят дополнительно определение содержания в пробах гомологов метана и диоксида углерода. Формула изобретения

1.Способ прогноза выбросоопасных зон, включающий отбор угольных проб в герметичные сосуды с поверхности свежеобнаженного забоя по каждой угольной пачке при каждом цикле подвигания выработки или забоя, определение содержания метана в угольных пробах и оценку выбросоопасно- сти обследуемых зон, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля и безопасности ведения горных работ, параллельно с отбором угольных проб на тех же угольных пачках отсасывают пробы газовоздушной смеси, определяют содержание метана в указанных пробах, минимальное и максимальное содержания метана в невыбросоопасных зонах, причем после помещения угольных проб в сосуды анализ содержания метана в них проводят через рзвные промежутки времени после отбора указанных проб с поверхности забоя и при содержании метана в пробах газовоздушной смеси или в сосудах с угольными пробами, превышающем его максимальное содержание или меньшем его минимального содержания 9 невыбросоопасных зонах, обследуемую зону относят к выбросоопас- ной.

2,Способ по п. 1,отличающийся тем, что при наличии в пробах газовоздушной смеси или в продуктах выделения из угольных проб диоксида углерода или высших гомологов метана дополнительно проводят анализ на содержание диоксида углерода и гомологов метана.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке угольных пластов, опасных по внезапным выбросам. Цель - повышение надежности контроля и безопасности ведения горных работ. Для этого с поверхности свежеобнаженного забоя по каждой угольной печке при каждом цикле подвигания выработки или забоя ведут отбор угольных проб /УП/ в герметичные сосуды. Параллельно с отбором УП на тех же угольных пачках отсасывают пробы газовоздушной смеси /ПГВС/ в которых определяют содержание метана /СМ/, минимальное и максимальное СМ в невыбросоопасных зонах. При этом после помещения УП в сосуды анализ СМ в них проводят через равные промежутки времени после отбора УП с поверхности забоя. При СМ в сосудах с ПГВС или УП, превышающем максимальное СМ или меньшем минимального СМ, в невыбросоопасных зонах обследуемую зону относят к выбросоопасной. При наличии в ПГВС или продуктах выделения из УП диоксида углерода или высших гомоголов метана дополнительно проводят анализ на их содержание. 1 з.п. ф-лы.