Способ разработки выбросоопасных угольных пластов Советский патент 1991 года по МПК E21F5/00 E21F7/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке угольных пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа.

Цель изобретения - повышение безопасности и эффективности ведения очист- ных работ за-счет предотвращения опасности внезапных выбросов и сокращение объемов проведения противовыброс- ных мероприятий.

На фиг. 1 представлена зависимость времени остановки выемочного механизма и времени его работы от накопленной частоты (количества) импульсов акустической

эмиссии: на фиг. 2 - график изменения скорости накопления импульсов акустической эмиссии во время работы и остановки выемочного механизма.

Сущность изобретения заключается в механизированной очистной выемке пластов угля, измерении активности акустической эмиссии пласта, определение критической частоты импульсов акустической эмиссии при работе выемочного механизма в опасной зоне и остановку выемочного механизма при уровне акустической эмиссии, равном критической ее величине.

Os

ю

со ю ел ю

Из фиг. 1 видно, что до начала работ по выемке угля скорость накопления мала и

равна а - . где ni - количество импульсов, зарегистрированное за интервал времени 0; ti. Включение выемочного механизма в момент времени ti и его работа до момента ta в течение времени Тм г - ti сопровождается увеличением скорости наNi ns - ni

.

копления до величины

Поt2 t1

еле прекращения выемки в момент времени t2 в течение времени последействия г сохраняется скорость накопления импульсов,

Ni равная

-В момент времени t3 t2 + гскоtM

рость накопления импульсов уменьшается до величины, определяемой углом а, существовавшей до начала выемки. Время последействия определяется соотношением

т.м

ПЗ-П2 tN2 П2-ГН N1

ГМ1 )

где П2, пз - накопление количества импульсов акустической эмиссии на моменты времени соответственно t2 и t3.

Параметры а, г оценивают статистическими методами для конкретных горно-гео- логичеких и горно-технических условий. Общее количество импульсов акустической эмиссии и динамика их накопления определяют виброопасность ситуации, т.е. превышение среднестэтических значений активности акустической эмиссии свидетельствует о входе забоя в опасную по выбросам зону. Вероятность регистрации высокого (опасного) значения активности Non определяют из выражения

- kfl№J°

где , °° - вероятность регистрации опасного значения частоты импульсов акустической эмиссии. Действующими в угольной промышленности правилами определения зон, опасных по внезапным выбросам угля и газа, опасными величинами считают значения активности акустической эмиссии, вероятность которых Рмоп со .02;

M(N) - математическое ожидание активности акустической эмиссии, определенное на скользящем интервале осреднения, в условиях конкретного пласта.

При этом уровень активности, при котором необходимо остановить выемку угля, находят из соотношения

In РмОп. °° ,t „

In М (Kl) + (N) + 1j ( T

KN

где гНабл. - интервал времени, на котором подсчитывают отдельные значения активности акустической эмиссии.

Использование в расчетах текущего

5 среднего значения активности М() позволяет рассчитать значение Км, максимально допустимое в конкретных условиях, что обеспечивает наибольшую возможную эффективность выемочных работ. С другой

10 стороны, ограничение интенсивности выемки (остановка выемки на время г ) обеспечивает естественную без применения профилактичеких мероприятий релаксацию напряжений и затухание процесса разруше15 ния угля в призабойной части пласта, что не позволяет процессу разрушения пласта перерасти в газодинамическое явление, тем самым обеспечивается повышение безопасности выемки угля,

20 Способ осуществляют следующим образом.

Ведут регистрацию акустической эмиссии с помощью сейсмоприемников и звукоулавливающей аппаратуры и рассчитывают

25 статистические характеристики акустической эмиссии при работе выемочного механизма. Определяют ежесуточно среднее значение активности акустической эмиссии на скользящем интервале осреднения.

30 Строят графики изменения скорости накопленных значений акустической эмиссии.

Как видно из фиг. 2, включение щитового агрегата на время tM (45 мин) приводит к увеличению скорости накопления импуль35 сов, а после остановки выемочного механиз- ма скорость накопления сохранялась в течение времени последействия г , которое для данных условий равно 30 мин. Вычисляют среднее значение активности акустиче40 ской эмиссии на скользящем (например, тридцатичасовом) интервале осреднения. При интервале наблюдения т,Наб 1 ч M(KJ)

, л Г ИМП ,.

14,6 , Критическое значение вычисля

ют из отношения

KN ln °°

(Хнабл - Т )

In М (N) + in М (N) + 1J

In0l°2Л-0.5) 29,

ИМП

Тп 14.6- In (14.6 + - При достижении активности акустической эмиссии для данных условий, равной

30---, выемку угля останавливают на время г . Расчеты производят ежесуточно и корректируют параметры KN и г в соответствии с результатами расчетов. Формула изобретения Способ разработки выбросоопасных угольных пластов, включающий механизированную выемку угля в очистном забое, регистрацию активности акустической эмиссии пласта на опасных и неопасных участках в процессе ведения горных работ, определение критического значения часто- ты импульсов акустической эмиссии при работе выемочного механизма в опасных зонах, регулирование скорости подачи выемочного механизма в сооответствии с уровнем акустической эмиссии, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения безопасности и эффективности ведения очистных работ за счет предотвращения опасности внезапных выбросов и сокращения объемов проведения противовыброс- ных мероприятий, выемку пласта в опасных зонах осуществляют в режиме с остановкой выемочного механизма при достижении критических значений частоты следования импульсов акустической эмиссии на время релаксации напряжений и затухания процесса разрушения угля в призабойной зоне пласта т, определяемое по зависимости

г--, № r

где 1м-время непрерывной работы выемочного механизма по добыче угля;

0 5 0

NI - количество импульсов акустической эмиссии, зарегистрированное в процессе выемки угля за время tM;

N2 - количество импульсов, зарегистрированное за время от момента остановки выемочного механизма до момента снижения активности акустической эмиссии до уровня, зафиксированного перед началом работы выемочного механизма, а критическую частоту импульсов акустической эмиссии во время выемки пласта KN определяют из выражения

In PNOn. °°

5

KN

(Гнабл. Г ).

In M (N) - n M (N) + 1J где Рыоп. °° - вероятность регистрации опасных значений частоты импульсов акустической эмиссии;

M(N) - среднее значение активности акустической эмиссии для данного очистного забоя, определенное методом скользящей средней;

т.набл. - интервал времени, на котором подсчитывают отдельные значения активности акустической эмиссии, и возобновляют через время т работу выемочного механизма после остановки и снижения частоты импульсов акустической эмиссии ниже уровня Км.

юБ i2o T

Изобретение относится к горной промети и м.б. использовано при подземной разработке угольных пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа. Цель изобретения - повышение безопасности и эффективности ведения очистных работ за счет предотвращения внезапных выбросов и сокращение объемов проведения проти- выбросных мероприятий. Способ основан на механизированной очистной выемке пластов угля. В процессе ведения горных работ измеряют активность акустической эмиссии (АЭ) пласта, определяют критическую частоту импульсов АЭ при работе выемочного механизма (ВМ) в опасной зоне и останавливают ВМ при уровне АЭ, равном критической ее величине. Возобновление работы ВМ осуществляется через время, необходимое для релаксации напряжений и затухания процесса разрушения угля в призабойной зоне пласта. Время остановки ВМ определяют по формуле в зависимости от накопленного количества импульсов в рабочий и нерабочий периоды. Затем определяют по приведенной формуле критическую частоту импульсов АЭ, при которой останавливают ВМ, 2 ил. сл С

Ю 20

to60 , SO 100 120

фиг, z