Способ определения зоны разгрузки краевой части угольного пласта Советский патент 1991 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для обеспечения безопасности ведения очистных и подготовительных работ.

Цель изобретения - повышение точности определения величины зоны разгрузки пласта путем оптимизации регистрации и анализа сейсмоакустического сигнала.

На фиг. 1 приведена схема размещений (план) аппаратуры и оборудования для регистрации сейсмоакустического сигнала в процессе бурения; на фиг.2 - пример выбора рабочих частот fH и fg по чистограмме АЧХ, полученной при бурении первого интервала (а), и изменение параметров сигнала в глубине массива в одной из скважин (б); на фиг. 3 - графики изменения амплитуды высокой частоты Ag, отношения амплитуд низкой и высокой частот .AfH/

/Afg и график изменения начальной скорости газовыделения по одной из скважин той же шахты, а также пример определения величины зоны разгрузки: уменьшение на двух интервалах амплитуды высокой частоты, увеличение на двух интервалах величины отношения амплитуд, участок общего изменения параметров, до середины которого протягивается зона разгрузки.

Способ осуществляют следующим образом.

В очистном или подготовительном забое, где необходимо произвести определение величины зоны разгрузки угольного пласта, бурят скважину (шпур) 1 при помощи штанг 2 и агрегата 3, размещают сейсмоприемник 4. Сейсмоприемник крепят на обнажении пород кровли, угольного пласта на расстоянии 0,5-21, где / - максимальная проО54 N3

ектная глубина бурения, или помещают в шпуре. По амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) сейсмоакустического сигнала определяют нижнюю и верхнюю рабочие частоты. Для получения АЧХ можно воспользоваться, например, аппаратурой типа «Резонанс. Аппаратура включает сейсмо- приемник, усилитель, устройство, позволяющее на 15-20 частотах определять амплитуду сигнала, индикатор результатов измерений. Нанося серию ударов по кровле, а затем по почве угольного пласта, измеряют значения амплитуд и выделяют среди них группу резонансных частот. Другой способ получения АЧХ сейсмоакустического сигнала заключается в его приеме при помощи сейсмоприемника, усиления, преобразования и передаче по системе связи на дневную поверхность, где он при помощи аналого- цифрового преобразователя вводится в ЭВМ и обрабатывается по программе, в основе которых лежит быстрое преобразование Фурье. В результате обработки получают гистограмму, по которой выделяют рабочие частоты. Быстродействие программы обеспечивает возможность получения гистограммы, определение рабочих частот в процессе бурения первого интервала скважины.

На фиг. 2 приведен пример выбора рабочих частот по гистограмме АЧХ, полученной в результате быстрого преобразования Фурье на ЭВМ. Рабочие частоты выбирают последующему правилу: нижнюю частоту выбирают ниже самой низкой резонансной частоты, т.е. на участке, где амплитуда монотонно убывает или остается постоянной с уменьшением частоты, а верхнюю - выше самой высокой резонансной частоты, на участке, где амплитуда сигнала убывает или остается постоянной с ростом частоты. Для удобства анализа данных рабочие частоты выбирают таким образом, чтобы отношение их амплитуд было близко к 1. Затем осуществляют бурение, одновременно ведя регистрацию на двух частотах в выбранных интервалах. Размеры интервалов выбирают таким образом, чтобы, с одной стороны, продолжительность их бурения была достаточной для уверенного определения средних параметров сигнала (5-7 с), а с другой стороны, обеспечивала необходимую детальность изучения краевой части угольного пласта. Обычно размеры интервалов составляют 0,4-0,8 м. Для каждого интервала определяют средние значения амплитуд на двух выбранных рабочих частотах. При расштыбовке и других технологических процессах, не связанных с разрушением горных пород акустический сигнал в расчет не принимают. Для каждого интервала определяют отношение средних амплитуд низкой Ач и высокой А| частот:

-#- Лв

Анализируют характер изменения величины средней амплитуды высокой частоты (Ag) и коэффициента К, за величину зоны разгрузки принимают расстояние от устья шпура (скважины) до середины участка бурения, где впервые одновременно имеют место неравенства:

л /ft У

Ag ;

/(

т.е. до середины интервала, где амплитуда высокой частоты устойчиво уменьшается-, а величина отношения амплитуд низкой и высокой .частот устойчиво увеличивается. Для удобства анализа измеренных параметров сейсмоакустического сигнала значения амплитуды и отношения К. нормируют по их величинам на первом интервале бурения. На фиг. 3 приведены результаты измерений сейсмоакустических параметров при бурении скважины 2 и 6. Интенсивность

высокой частоты (1) стабильно уменьшается начиная с глубины 2,5 м, отношение амплитуд (2) растет начиная с глубины 3,2 м. Участок стабильного уменьшения частоты (4) и участок стабильного увеличе5 ния (5) имеют одну общую часть (6), середина которой является границей зоны разгрузки, т.е. величина зоны разгрузки равна If,. Такое положение зоны разгрузки подтверждают результаты измерения начальной скорости газовыделения (3).

0

Формула изобретения

Способ определения зоны разгрузки краевой части угольного пласта, включающий установку сейсмоприемника, бурение шпура

5 и определение в каждом интервале бурения амплитудно-частотных характеристик и среднего значения амплитуд сейсмоакустического сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения

Q величины зоны разгрузки путем оптимизации регистрации и анализа сейсмоакустического сигнала, установку сейсмоприемника производят от устья шпура на расстоянии 0,5-2,0 проектных глубин бурения шпура и по амплитудно-частотным харак5 теристикам устанавливают рабочую нижнюю частоту по значению ниже наиболее низкой резонансной частоты и рабочую верхнюю частоту по значению выше наиболее высокой резонансной частоты, определяют отношение среднего значения амплитуды низкой частоты

0 к высокой, а средние значения амплитуд сейсмического сигнала регистрируют одновременно на двух выбранных частотах, при этом за величину зоны разгрузки принимают расстояние до середины участка шпура, где одновременно на двух интервалах сред5 нее значение амплитуды высокой частоты уменьшается, а отношение средних значений амплитуд низкой частоты к высокой увеличивается.

Изобретение относится к горной промышленности и м.б. использовано для обеспечения безопасности ведения очистных и подготовительных работ. Цель изобретения - повышение точности определения величины зоны разгрузки пласта путем оптимизации регистрации и анализа сейсмо- акустического сигнала. Бурят шпур (Ш,), устанавливают сейсмоприемник на расстоянии 0,5-2 проектных глубин бурения . Ш, определяют амплитудно-частотные характеристики (АЧХ). По АЧХ устанавливают рабочую нижнюю частоту по значению ниже наиболее низкой резонансной частоты и рабочую верхнюю частоту по значению выше наиболее высокой резонансной частоты. По АЧХ определяют одновременно среднее значение амплитуд низкой и высокой частот и их отношение. За величину зоны разгрузки принимают расстояние до середины участка Ш, где одновременно на двух интервалах среднее значение амплитуды высокой частоты уменьшается, а отношение средних значений амплитуд низкой частоты к высокой частоте увеличивается. 3 ил. (С /

фиг.1

Фиг.2

оаш

тсафтщярш

4- 84 16-,

3-6- 122- 4- В

1- 2 4ЧТ

Фиг.З

4 6 1,м