Способ определения безопасной зоны разгрузки в очистном забое Советский патент 1990 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке угольных пластов, склонных к выбросам угля и газа.

Цель изобретения - повышение безопасности и снижение трудоемкости определения безопасной зоны разгрузки путем учета затухания колебаний в горном массиве и связи параметров акустических колебаний с режимом работы комбайна.

На фиг. 1 приведена схема определения зоны разгрузки в очистных забоях; на фиг. 2 - пример изменения нормированной суммы уровней акустических колебаний.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения: 1 - 3 - сейсмоприемники, 4 - комбайн, 5 - шпуры, 6 - график изменения нормальной составляющей напряжений впереди забоя лавы; кривая 1 и 2 на фиг. 2 - соответственно изменение нормированных уровней акустических колебаний 1 и 3 сойсмопри- емников, а 3 - изменение суммарного их уровня.

Способ осуществляют следующим образом,

По всей длине очистного забоя в приза- бойной части пласта бурят шпуры 5. По по- интервальному замеру начальной скорости газовыделения в каждом шпуре определяют вдоль лавы размер зоны разгрузки по газовому фактору 1г(х) и размер зоны разгрузки по фактору горного давления 1д(х). Опреде- ляют наименьшее 1дмин наибольшее дмакс значения из размеров зоны разгрузки по фактору горного давления. С обеих сторон отрабатываемого угольного массива из оконтуривающих его подготовительных вы- работок устанавливают сейсмоприемники 1 и 2. Оба сейсмоприемника при этом располагают на одинаковом расстоянии от забоя, но не ближе наименьшего размера зоны разгрузки по фактору горного давления 1лмин и не далее наибольшего 1дмакс- Сейс- моприемник 3 устанавливают в зоне работы комбайна. После зтого включают загруженный конвейер. Сейсмоприемниками 1 и 2 измеряют уровень акустических колебаний АКС Акс1 Акс2. Сейсмоприемником 3 измеряют уровень акустических колебаний Ак. Затем включают комбайн и производят зачистку забоя. Одновременно с зачисткой сейсмоприемниками 1 - 3 измеряют уровни акустических колебаний Ал (х), Ап (х) и АЗ (х). По полученным значениям уровней акустических колебаний и по ранее определенному размеру зоны разгрузки по газово- му фактору 1г (х) определяют коэффициент пропорциональности:

АИх) + Д(х)-2Асс , ,. А1(х)-А

где АЛ(Х) - уровень акустических колебаний, измеренный сейсмоприемником 1 при зачистке забоя в локальной призабойной части пласта с координатой X;

АП (Х) - уровень акустических колебаний, измеренный сейсмоприемником 2 при зачистке забоя в той же локальной призабойной части пласта;

АЗ(Х) - уровень акустических колеба- НИИ, измеренный сейсмоприемником 3 в зоне работы комбайна во время зачистки локальной призабойной части пласта с координатой X;

5

10 15 0 5 - с Q

5

0

5

АКС - уровень акустических колебаний от работы загруженного конвейера по показаниям сейсмоприемников1 и 2;

АК - уровень акустических колебаний от конвейера по показаниям сейсмоприемника 3.

Затем производят выемку угля комбайном. Одновременно с выемкой угля с помощью сейсмоприемников 1, 2 и 3 для каждой локальной призабойной части пласта определяют уровни акустических колебаний АЛ°(Х), АП (х) и АЗ (х). По полученным уровням акустических колебаний и по ранее определенному размеру зоны разгрузки 1г(х) определяют коэффициент пропорциональности KB:

K, A,..

Al(x)-Ac

где АЛ (Х) - уровень акустических колебаний, измеренный сейсмоприемником 1 при выемке угля в локальной призабойной части пласта с координатой X:

АП°(Х) - уровень акустических колебаний, измеренный сейсмоприемником 2 при выемке угля вэтойже координате призабой-. ной части пласта:

АЗ°(Х) - уровень акустических колебаний, измеренный сейсмоприемником 3 в зоне работы комбайна во время выемки локальной призабойной части пласта с координатой X.

При отработке пласта размер зоны раз- грузки в каждой координате по длине забоя определяют до очередного цикла выемки с помощью коэффициента пропорциональности, полученного при работе комбайна во время зачистки забоя Кз, т.е. на холостом ходу. Для этого в процессе зачистки забоя в каждой его координате с помощью сейсмоприемников 1, 2 и 3 измеряют уровни акустических колебаний Ал(х), Ап(х) и Аз(х) и по ним определяют размер зоны разгрузки по газовому фактору по зависимости:

,(,) K3-(Ai(x)-/V)

АяМх)+/(х)-Асс где АЗ(Х) - уровень акустических колебаний, измеренный сейсмоприемником 3 во время зачистки локальной призабойной части пласта с координатой X;

АЛ(Х) - уровень акустических колебаний, измеренный сейсмоприемником 1 при зачистке забоя в локальной призабойной части пласта с координатой X;

АП(Х) - уровень акустических колебаний, измеренный сейсмоприемником 2 при зачистке забоя в той же локальной призабойной части пласта.

По результатам определения размера зоны разгрузки в каждой координате очистного забоя по его длине определяют наличие опасных зон. Опасной зоной считают часть очистного забоя, в котором размер зоны разгрузки по газовому фактору меньше или равен ширине захвата комбайна и принятого запаса. При отсутствии опасных зон выемку угля в следующем цикле ведут без предварительного применения проти- вовыбросных мероприятий. При обнаружении опасных зон в них проводят противовыбросные мероприятия.

Контроль местоположения размера зоны разгрузки по газовому фактору после проведения противовыбросных мероприятий производят в процессе выемки угля с помощью зависимости между уровнями акустических колебаний, измеряемыми сейс- моприемниками 1, 2 и 3 и размером зоны разгрузки по газовому фактору, которая устанавливается при работе комбайна во время выемки угля. Размер зоны разгрузки при этом определяют по формуле

1(,)- KB-(AUx)-A)

АлЧх)+А(х) где KB - коэффициент пропорциональности;

АЛ(Х), АПV) и ) - уровни акустических колебаний, измеренные сейсмоприем- . никами 1, 2 и 3.

Сейсмоприемники 1 и 2 устанавливают на одинаковом расстоянии от очистного забоя не ближе наименьшего и не далее наибольшего размера зоны разгрузки по фактору горного давления.

Сейсмоприемник 3 устанавливают з зоне генерирования акустических колебаний для того, чтобы в последующем при анализе уровней акустических колебаний, регистрируемых сейсмоприемниками 1 и 2, учесть различие в режимах работы комбайна, например различие в шуме комбайна, обусловленное разной скоростью подачи комбайна. Это различие в режимах работы комбайна учитывается путем нормирования (деления) уровней акустических колебаний, измеренных сейсмоприемниками 1 и 2, на уровень акустических колебаний, измеренных сейсмоприемником 3. Размер зоны ге- нерирования акустических колебаний при этом ограничивают наибольшей длиной волны генерируемых комбайном акустических колебани:

R

Т

где С - скорость распространения акустических колебаний, м/с;

f - нижнее значение диапазона частот с максимальным уровнем звуковой мощности источника шума - комбайна.

Размещать сейсмоприемники 3 вне зо- 5 ны генерирования акустических колебаний не рекомендуется, так как сейсмоприемник в этом случае будет измерять уменьшенный уровень акустических колебаний, приближенный к уровню акустических колебаний .10 конвейера. Так как разность этих уровней акустических колебаний с удалением от комбайна уменьшается, то точность определения предлагаемым способом размера зоны разгрузки падает.

15 Уровни акустических колебаний, измеряемые сейсмоприемниками 1 и 2, суммируют для того, чтобы компенсировать затухание акустических колебаний в горном массиве. Уровень акустических колебаний, 20 измеряемый любым из сейсмоприемников (1 или 2), уменьшается линейно с увеличением логарифма расстояния между комбайном и сейсмоприемником. Чтобы скомпенсировать это снижение к анализу принимают 25 суммарный уровень акустических колебаний. В этом случае при идентичности сейсмоприемников 1 и 2 удаление комбайна от одного сейсмоприемника компенсируется приближением комбайна к другому сейс- 30 моприемнику.

Формула изобретения Способ определения безопасной зоны разгрузки в очистном забое, включающий, 35 проведение оконтуривающих очистной забой выработок, бурение подлине очистного забоя шпуров и определение по ним параметров состояния газового фактора и фактора горного давления разрабатываемого 40 горного массива в зоне-влияния очистного забоя, установку в очистном забое сейсмо- призмника, генерирование в горном массиве акустических колебаний комбайном и регистрацию параметров этих колебаний. 5 определение по акустическим параметрам безопасной длины зоны разгрузки вдоль очистного забоя и по параметрам состояния газового фактора безопасной - глубины зоны разгрузки, уста4новление зависимости 0 между глубиной зоны разгрузки по параметрам состояния газового фактора и акустическими параметрами при работе комбайна, зачистке очистного забоя и при выемке угля и выемку угля комбайном в пределах без- 5 опасной зоны разгрузки, отличающий- с я тем. что, с целью повышения безопасности и снижения трудоемкости определения зоны разгрузки путем учета затухания колебаний в горнем массиве и связи параметров .акустических колебаний с режимом работы

комбайна, впереди очистного забоя по параметрам состояния фактора горного давления определяют минимальный и максимальный размеры зоны разгрузки и дополнительно в оконтуривающих выработках устанавливают сейсмоприемники на расстоянии от очистного забоя не менее минимального и не более максимального размеров зоны разгрузки, при этом зависимость между глубиной I зоны раз грузки по параметрам состояния газового фактора и акустическими параметрами устанавливают для каждой координаты очистного забоя по формуле

I, K-LAaCXj-A;

Ад(х)(х)

где К - коэффициент пропорциональности;

I-

10

15

X - координата очистного забоя;

АЗ(Х) - уровень акустических колебаний в зоне работы комбайна при совместной работе комбайна и конвейера;

АК - уровень акустических колебаний в зоне работы комбайна при работе конвейера;

АЛ (X), АП(Х) - уровни акустических колебаний вне зоны работы комбайна со сторо- ны оконтуривающих выработок при совместной работе комбайна и конвейера в очистном забое;

АКС - уровень акустических колебаний вне зоны работы комбайна отрабатываемого угольного массива со стороны оконтуривающих выработок при работе конвейера в очистном забое.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке угольных пластов, склонных к выбросам угля и газа. Цель изобретения - повышение безопасности и снижение трудоемкости определения безопасной зоны разгрузки путем учета затухания колебаний в горном массиве и связи параметров акустических колебаний (АК) с режимом работы комбайна. В очистном забое бурят шпуры и производят определение параметров состояния газового фактора (ГФ) и фактора горного давления (ГД) разрабатываемого массива. Устанавливают в очистном забое и в оконтуривающих горный массив выработках сейсмоприемники. Генерируют в массиве АК и регистрируют параметры АК. По параметрам АК и по параметрам состояния ГФ и фактора ГД при работе комбайна, зачистке очистного забоя и при выемке угля определяют соответственно длину и глубину безопасной зоны разгрузки. По параметрам состояния фактора ГД впереди очистного забоя определяют минимальный и максимальный размеры зоны разгрузки. В оконтуривающих выработках минимальный и максимальный размеры зоны разгрузки. В оконтуривающих выработках дополнительно устанавливают сейсмоприемники на расстоянии от очистного забоя не менее минимального и не более максимального размеров зоны разгрузки. Затем устанавливают зависимость между глубиной зоны разгрузки по параметрам состояния ГФ и АК для каждой координаты очистного забоя в зависимости от уровня АК вне зоны работы комбайна со стороны оконтуривающих выработок при совместной работе комбайна и конвейера в очистном забое и только конвейера и в зависимости от уровня АК в зоне работы комбайна при совместной работе комбайна и конвейера и только конвейера. После этого производят выемку угля на глубину безопасной зоны разгрузки. 2 ил.

Фыг.1

Ал()().

АпМ