Способ определения выбросоопасной призабойной зоны угольного пласта Советский патент 1991 года по МПК E21F5/00 

в 10 - 15 м вентиляционного и откаточного штреков и посередине. Шпуры бурятся и в местах горно-геологических нарушений. Сначала бурят шпур диаметром 70 - 76 мм на глубину 0,5 - 1,0 м. устье шпура герметизируют устройством ПИГ-1. Затем бурят шпур диаметром 42 мм и на каждом метровом интервале, начиная с1-го интервала, измеряют объем газа, выделившегося при бурении и расштыбовке (очистке) интервала

шпура V. газовыделение перед и после бурения Н и la, время бурения и расштыбовки t, массу выделившегося штыба m и определяют эффективную газоносность на каждом

интервале бурения. Устанавливают максимальную величину этой газоности и сравнивают ее значение с критическим Хмакф). которое определяют в зависимости от дополнительных параметров напряженного и

газового состояния пласта по формуле

Изобретение относится к горной промети и м.б. использовано при разработке угольных пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа. Цель изобретения - повышение точности и достоверности определения невыбросоопасных призэбойных зон угольных пластов при ведении горных Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке угольных пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа. Цель изобретения - повышение точности и достоверности определения ыевыбро- соопасных приэабойных зон угольных пластов при ведении горных работ путем учета изменения напряженного состояния и газового состояния пласта. Способ осуществляют следующим образом. работ путем учета изменения напряженного и газового состояния пласта. Из забоя выработки бурят поинтервально шпуры и герметизируют их устья. Измеряют объем газа при бурении и очистке шпура, выход буровой мелочи, время бурения и очистки шпура на глубине 5 - 10 м и определяют стабилизировавшееся значение максимальной эффективной газоносности (ЭГ) перед очередным циклом выемки. Затем определяют величину главных сжимающих напряжений, пределы прочности угля на растяжение и сжатие, параметры изотермы сорбции, пористость и температуру угольного пласта. По этим параметрам устанавливают критическое значение ЭГ по приведенной формуле. Сравнивают значение максимальной ЭГ с ее критическим значением и по результатам сравнения оценивают выбросоопас- ность пласта. При значении максимальной ЭГ, большей критического значения ЭГ, зону пласта считают выбросоопасной, а при значении максимальной ЭГ, меньшей критической, зону пласта считают невыбросоо- пасной. Перед каждым очередных n-м циклом выемки угля из забоя подготовительной или очистной выработки бурят шпуры. Причем в подготовительной выработке определение максимальной стабилизировавшейся газоносности производят по двум шпурам, которые бурятся на расстоянии 0,5 м слева и справа от стенок выработки. А в очистных забоях поступают следующим образом. При сплошной системе разработки шпуры бурятся в верхнем, нижнем кутке лавы и посередине, при столбовой системе разработки Ј СЬ Јь сл 1

Хкр(п) -

где 7i уН - главное сжимающее напряжение, Па;

у-удельный вес пород, у 2,5 104Н/м3; Н - глубина ведения горных работ, м; Rorp(n) - предел прочности угля на растяжение. Па;

Ксж(п) - предел прочности угля на одноосное сжатие. Па;

то - пористость угля, ед., определяемая по формуле

ГПо

где д - кажущийся удельный вес угля, кг/м3;

d - истинный удельный вес угля, кг/м3; о. 1, а г экспериментально определяемые коэффициенты, зависящие от скорости разгрузки свободной поверхности и структуры угля, для выбросоопасного угля принимается а 1 0,33; а г 0.022;

lo - глубина заходки при выемке угля, м;

q - постоянный коэффициент q Г72,4Дж/(К м3);

Зо - константа уравнения Лэнгмюра, определяемая по результатам лабораторного анализа отобранных в забое выработки проб угля построением изотерм сорбции либо по эмпирическим формулам, м /кг;

b - константа уравнения Лэнгмюра, определяемая по результатам лабораторно- го анализа отобранных в забое выработки проб угля построением изотерм сорбции либо по эмпирической формуле с учетом температуры угольного пласта, Па ;

Т - температура угольного пласта, К;

1к ( п ) - расстояние от кромки пласта до максимума концентрации напряжений, определяемое перед каждым n-м циклом выемки угля с помощью гидравлических датчиков напряжений ДДС-1, м.

+ а0

Величины, входящие в Хкр, такие как пористость угля т0. кажущийся д и истинный d удельные веса определяются по результатам лабораторного анализа проб угля, отобранных в забое выработки. Глубина заходки 10 принимается согласно паспорту ведения горных работ.

Температура угольного пласта определяется по геологическим данным, в случае их отсутствия по формуле

Т г

(«

Н -ho at

) +273. К,

5

0

t

где ti - среднегодовая температура по поверхности Земли, град, С;

at - геотермическая ступень в бассейне, м/ на 1°С.

ho - глубина зоны постоянной годовой температуры, м; .

Н - глубина ведения горных работ, м.

Величины Ь, ао, to, m0, d, 5, cri, Т определяются для данных горно-геологических условий залегания пласта и технологии ведения горных работ один раз. Величины 1к (п ) , Ксж (п ) . Rorp (n ) определяются перед каждым n-м циклом выемки угля непосредственно в забое выработки с помощью прочностномера П-1.

Производится сравнение величин Хмакс(п) и Хкр(п) и в случае, если Хмакс(п) ХКр(п) - призабойная зона пласта считается опасной по внезапным выбросам угля и газа.

Формула изобретения Способ определения выбросоопасной призабойной зоны угольного пласта, включающий поинтервальное бурение шпуров из забоя выработки, герметизацию их устья, измерение объема газа, выделяющегося при бурении и очистке шпура, выхода буровой мелочи, времени бурения и очистки

интервала шпура на глубине 5 - 10 м и определение по этим показателям максимального стабилизировавшегося значения эффективной газоносности перед очередным циклом выемки, оценку выбросоопасности пласта. путем сравнения этой газоносности с ее критическими значениями, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности определения невыбросо- опасных призабойных зон угольных пластов

,2Г/14л1 а2

Хкр(п) Ol Rorp ( п ) (п) ) «1 т0

2b4()+.vr-;aoM -1

(()™)

где а уН - главное сжимающее напряжение, Па;

у -удельный вес пород, у 2,5 104Н/м3;

Я - глубина ведения горных работ, м;

Roip(n) - предел прочности угля на растяжение, Па;

Ксж(п) - предел прочности угля на одноосное сжатие, Па; т0 - пористость угля, ед.;

б- кажущийся удельный вес угля, кг/м3;

а 1. а ч - экспериментально определяемые коэффициенты, зависящие от скорости разгрузки свободной поверхности и струкпри ведении горных работ путем учета изменения напряженного и газового состояния пласта, дополнительно определяют величину главных сжимающих напряжений, пределы прочности угля на растяжение и сжатие в процессе разгрузки пласта, параметры изотермы сорбции и температуры угольного пласта, а критическое значение Хкр ( п ) эффективной газоности пласта устанавливают для каждого пласта по формуле

.vr-;aoM -1

)™)

+ Э0

туры угля, для выбросоопасного угля принимается а 1 0,33; «а 0,222; |0 - глубина заходки при выемке угля, м: q - постоянный коэффициент, q 372.4Дж/(К -м3);

а0- константа уравнения Лэнгмюра, м3/кг; b - константа уравнения Лэнгмюра. Па ; Т - температура угольного пласта. К;

к ( п ) - расстояние от кромки пласта до максимума концентрации напряжений, м и при значении эффективной газоносности меньше ее критического значения призабойную зону угольного пласта считают невыбросоопасной.