Способ прогноза зон, опасных по аномальным геомеханическим и газодинамическим явлениям Советский патент 1991 года по МПК E21F5/00 E21C39/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке пластовых месторождений подземным способом для прогноза ударо- и выбросоопасных зон, а также участков опасных по обрушениям угля, калийных солей и т.п.

Целью изобретения является повышение достоверности и снижение трудоемкости прогноза

Сущность способа заключается в определении интенсивности узкой и широкой линий ЯМР-спектра угольных проб, характеризующих соответственно отношение количества слабосвязанных и сильносвязанных ядер протонов в веществе угля, и вычислении интегрального показателя несбалансированности деформаций в угольном забое, представляющего собой относительную энергию разрыва водородных связей

Os 00

ю

01

о

Оч

На чертеже приведен график изменения показателя несбалансированности деформаций VE по мере подвигания подготовительной выработки по выбросоопас- ному пласту.

На чертеже указаны даты и координаты выбросов , а также зон нарушенного угля .

Способ прогноза зон, опасных по аномальным геомеханическим и газодинамическим явлениям, осуществляют следующим образом.

При проведении подготовительной выработки бурят скважину (или шпур) без промывки по углю на величину суточного подвигания забоя. Бурение производят вблизи границы угольного пласта и вмещающих пород с более высоким коэффициентом крепости или породного прослойка в угольном пласте, отбирают угольный штыб в герметичные контейнеры, анализируют ЯМР-спектры проб. Определяют соотношение интенсивности узкой и широкой линий ЯМР-спектра для проб из ненарушенных участках угольного пласта (фоновое значение) и из скважины в забое выработки, по этим данным определяют интегральный показатель несбалансированности деформаций в угольном забое подготовительной выработки Vg по формуле

Ve

У

у.ф.

ф

(1)

у, Ф ш.ф. где у.ф. и щ.ф. соответственно интенсивность узкой и широкой линий проб угля, отобранных в ненарушенных участках угольного пласта;

ly и 1Ш - соответственно интенсивность узкой и широкой линий сравниваемых проб.

При возникновении повышенных напряжений и деформаций одного знака (концентрации напряжений и деформаций) забой будет в состоянии неустойчивого равновесия, а интегральный показатель будет находиться в границах 0 Vc 0,6.

Под воздействием разных видов деформации (сжатия - растяжения) угольный пласт разрушается, возникает нарушенная зона (опасная по обрушениям), для этого случая интегральный показатель находится в границах 0,6 VE 1,5.

В случае, если граница знакопеременных нагрузок проходит через забой, формируется зона, опасная по горным ударам, внезапным выбросам угля и газа и другим газодинамическим явлениям. Интегральный показатель Ve в этом случае сначала стремится к 1,0 (накопление энергии), а затем пересекает нулевую отметку и принимает отрицательные значения (выброс энергии).

Так, на чертеже дано фоновое соотношение для ненарушенных участков пласта в выработке, которое составило

JL&. -23

ш.ф

Соотношение интенсивности узкой и широкой линий проб угля по длине выработки приведено в таблице.

В интервалах отметок 35-47 м интег- ральный показатель равен

v 3,75- 2,30 ,

VE35

2,30

0,63

,, 1.88 -2.30 Л10

Ve 7236 ° 18

Зону относят к выбросоопасной, так как, достигнув максимального значения на этом интервале (0,63), показатель несбалансированности деформаций принял отрица- тельные значения (-0,18).

Для интервалов с отметками 60-67 м:

., 4,83-2,3 , , VEGO 2ТЗ

-0,13,

с отметками 80-93 м: / -4.14-2.3 пя VESO 23- ° 8

и

1 ОС О Т

/ l,7vjЛ- ,О f л{Vega -0,15.

Эти интервалы также относят к опасным по выбросам.

Формула изобретения

Способ прогноза зон опасных по аномальным геомеханическим и газодинамическим явлениям, включающий периодическое по мере подвигания подготовительной выработки бурение по углю с наиболее высоким коэффициентом крепости скважины или шпура в забое выработки без промывки на величину суточного подвигания указанной выработки вблизи

границы пласт - вмещающие породы или вблизи породного прослоя в угольном пласте сложного строения, отбор проб штыба в герметичные сосуды в забое выработки и в ненарушенных зонах пласта, анализ проб

на ЯМР-спектрометре, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и снижения трудоемкости прогноза, определяют интенсивность узкой и широкой линий ЯМР-спектров и их соотношение для

проб из ненарушенных участков угольного пласта и из скважины в забое выработки, при этом аномальные зоны определяют по интегральному показателю несбалансированности деформаций в угольном забое выоаботки из зависимрсти

I

у.ф. / ш.ф

ф / Ш ф

где 1у.ф. и ш.ф. соответственно интенсивность узкой и широкой линий спектра в ненарушенной зоне;

ly и ш - соответственно интенсивность узкой и широкой линий спектра в забое выработки,

0

и при значениях 0 VE 0,6 зону пласта относят к неопасным, при 0,6 Ve 1,5- к зонам, опасным по обрушениям, и в случае, если в зоне интегральный показатель вначале возрастает, стремясь к 1,0, а затем уменьшается до отрицательных значений, зону относят к ударо- и выбросоопасным, причем возрастание /епропорционально интенсивности геомеханического или газодинамического явления.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке пластовых месторождений подземным способом для прогноза ударо- и выбросоопасных зон, а также участков, опасных по обрушениям угля, калийных солей и т.п. Цель изобретения - повышение достоверности и снижение трудоемкости прогноза. В забое подготовительной выработки по наиболее крепкой пачке угля бурят без промывки шпур на величину суточного подвигания забоя, отбирают пробу штыба в герметичные сосуды в забое и в ненарушенных зонах пласта по мере подвигания выработки. Определяют интенсивность узкой и широкой линии ЯМР-спектров и их соотношение для проб из ненарушенных зон пласта и из шпура в забое. Аномальные зоны определяют по интегральному показателю несбалансированности деформаций в угольном забое VE из зависимости VE ( ly ф )0у Ф / ш ф). где 1у ф , 1ш ф и 1у 1ш - соответственно интенсивность узкой и широкой линий спектра в ненарушенной зоне и в забое выработки При значениях 0 VЈ 0,6 зону пласта относят к неопасным, при 0,6 Vg 1,5 - к опасным по обрушениям. В случае, если VE в начале зоны возрастают и стремятся к 1,0, а затем уменьшается до отрицательных значений, зону относят к выбросо- и удароопасным. 1 ил., 1 табл -5 IB

°-5 9WOM3

55т