Способ определения типа геодинамического явления, прошедшего в угольном пласте Советский патент 1992 года по МПК E21F5/00 

ном угольном пласте, основанный на сравнении следуюпдих признаков: форма, размеры н расположение образовавшейся , в результа;те происшедшего явления полости характер размещения выброшенного (обрушенного, пьдавленного) угля на подошве горной выработки степень превышения пьщелившегося при явлении метана естественной газоносности угольного пласта. Отличительные особенности призна- ков различных явланий устанавливаются членами к-омиссии по расследованию ава рий. . Недостатком данного способа являет ся то, что установить тип явления с помоцью перечисленных внешних признаков не всегда представляется возможным, так как эти признаки часто имеют неявно выраженную форму, ,в особенности на крутых пластах. Известен также способ определения типа геодинамического явления согласно которому определяют количество газа, вьщелившёгося во время геодинамического явления, а затем вес вынесенного угля. По отношенкю выделившегося газа к весу вынесенного угля. По .отношению вьщалившегося газа к весу вынесенного угля (относительное газовь5депение) судят о типе геодинамйческого явления. Считают, что наибольшее относительное газовьщеленке характерно для внезапных выбросов угля и газа Однако для такого вывода пр; уста новленип 31ща явления только этого критерия недостаточно так как другие геодинамические явления часто такое ж значение относительного газовциеления как и при выбросе. Наиболее близким по техническому регаеш-ао к предлагаемому является способ, заюаочаю1дийся в том,, что при гео дикамш№ском ,явлении регистрируют неличину и скорость газовьщеления. При внезапных выбросах в короткий промежуток времени (практически мгновенно) происходит изменение концентрации метана до ,значен1тй; превышающих 2,5% При. внезапных обрушениях ваделение метана характеризуется более м.едленным ростом его концентращш в течение всего процесса. Недостатком данного способа является низкая точность, так как зыделение метана при выбросах, вьщавливанйях и обрушениях не характериз ется точными критериями (например, скоростью роста концентрации метана в исходящей по выработке струе воздуха), а скачкообразное изменение концентрации метана в отдельных случаях присутствует при всех видах газодинамических явлений, поэтому предлагаемые отличительные нриз1гаки, хорошо работающие при выбросах большой интенсивности, оказываютря не всегда эфбективиыми при выбросах малой мощности. Цель изобретения - повышение точности определения типа геодинамического явления, происшедшего на газоносном угольном пласте. Поставленная цель достигается тем, что согласно.способу определения типа геодинамического явления, происшедшего в угольном пласте, основанному на определении изменения сорбционной способности угля, производят отбор проб угля из ненару1аенной и подвергнувшейся газодинамическому разрушению зон пласта, высушивают, дегазируют, нас1.го1ают метаном, а затем регистриpjnoT спектр ЯМР обеих проб сразу после насьш ения метаном, через А ч и.через 1 сут после насыщения, определяют иптенсивности широких и узких линий спектров, их отношение, строят графиКИ изменения 3Tiix отношений в течение времени, при этом, если отношение интенсивностей узкой и шигрокой линий спектра ЯМР пробы из ненарушенной зоны равно отношению интенсивностей из нарушенной зоны, а скорости их изменения совпадают, считают, что произошло обрушение, а если отношение интенсивностей ненарушенного в два и более раз больше отношения интенсивностей карушемного угля, а скорость изменения меньше, считают, что произошел выброс. . На чертеже приведены графики изменения отношений интенсивностей узкой (14) и широкой () линий спектра ЯМР проб угля из ненарушенной и подвергнувц ейся газодинамическому разрушению зон пласта, Пример. Определение типа геодинамического явления, происшедшего на газоносном угольном пласте. На шахте 60 лет Украины с пласта Прасковиевский отбгфали разом пробы угля, подвергнувшиеся геомеханическому разрушению. Для сравнения брали контрольные пробы угля из ненарушенной зоны этого же пласта (целика),

Полученньй уголь предварительно измельчали до фракции 0,3-0,4 мм, после этого высушивали, дегазировали и помещали в тонкостенные стеклянные пробирки 0 3 N5. Прх)бирки с углем помещали в систему высокого давления для на сьпцения icc метаном. Давление насыщающего метана 30 атм (3 МПа). Образцы в системе вьщерживали Б течевне 5 дней, Метанонасыщекные образцы по очереди помещали в ЯМР-спектрометр пгироких линий, на самописце которого фикс5фовали спектры ЯМР этих образцов Спектр ЯМР представляет собой производную линии поглощения. Расстояние между максимумами по координатной оси X назьтается шириной линии ЛН Расстояние между этими же максимумами по координатной оси Y назьшается интенсивностью линии I. Иирина линии ДН несет информацию о геометрической структуре и подвижности молекул; I интенсивность линии -. характеризует число ядер, участвующих в резонансе. Форма линии позволяет судить о группах резонирующих ядер, так как ядра Б исследуемом веществе могут обладать различной подвижностью.

На полученных спектрах уголь - метан разрешаются две линии, даваемые различными по подвижности ядрами водорода. Ядра, жестко фиксированные на месте по отношению к соседним ядрам (структурные группы органической массы угля), дают ширину линии flH 5,5-6 Э. Метан в угле находится в физически связанном состоянии, по сравнению со свободным метаном, так как молекулы метана как бы прилипают к адсорбционным центрам, совершая колебательные и трансляционные движения возле них. С увеличением количеств«1 заполнения подвижность молекул метана возрастает, иьфина линии сорби- рованного метана колеблется от 0,3 до 0,9 Э.(ДН зависит от марки угля),, т.е UH мётана на порядок больше ширины линии от угля, и эти две линии хорошо разреш1шы.

Поэтому, если получать спектры ЯМР от метаноиасыщенЕых образцов, через определенное время можно проследить по уменьшению интенсивности узкой линии скорость дегазации метана из обрезцов угля. Интенсивность широкой линии (от угля) для данного образца остается неизменной.

По зафиксированным спектрам ЯМР каждой из проб угля (из ненарушенной и подвергнувшейся геодинамическому разрушению зон пласта) определяли интенсивности узкой If и широкой 1 линий спектров .и их отношение . Затем от этих же проб через 4 ч и через 1 сут после насыщения вновь регистрируют спектры ЯМР, о1Тэеделяют интенсивности узкой и игфокой линийспектра и вычисляют их отношение. По полученным данным строят график изменения величины отношения I;j/If2 во времени для каждой из проб (см. чертеж). Сразу посЛе насыщения метаном отношение интенсивностей угля из целика составило 7, а угля ,из нарушенной зоны - 3,5; через 4 ч - 6,8 и 2,2 соответственно,, через 1 сут соответственно - 5,5 и 1,1. Так как сразу после насыщения отношение интенсивностей из ненарушенной зоны в два раза больше отношен11я 1 /1 угля из нарушенной, а скорость изменения меньше, значит произошел выброс. Экспериментально установлено, что для угля из обр5тпенлой зоны соотношение интенсивностей Ij/1 спектра ЯМР и скорость их изменения во времени совпадают с этими ж параметрами угля из целика. Хорошо видно, что сорбционная способность выброшенного угля в два раза меньше, чем обрушенного угля и угля из целика. Кроме того, десорбция метана в выброшенном угле происходит быстро уже через 4 ч коштаество метана в угле уменьшается вдвое, а через 3 сут уголь теряет практически весь метан. Для обрушенного угля и угля из целика десорбция происходит постепенно и -, только через месяц уменьшается в два раза. Это происходит вследствие того, что во время выброса происходит механо-химическая деструкция угля, в результате чего меняется поровьй объем и количество адсорбционных центров в выброшенном угле, а обрушенньв уголь не претерпевает никаких изменений.

При исследовании адсорбционных свойств углей можно определить, был ли это выброс или обрушение.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность определения типа геодинамического явления, происшедшего в угольном пласте, за счет учета

структурных изменений, происходящих в угле во время выброса.

Формула изобретения е

Способ определения типа геодинамическрго явления, происшедшего в угольном пласте, включаюдай отбор проб, определение сорбцион Гой способности О угля в пробах в течение промежутка времеш и ее изменения и вдентификацизо типа геодинам1гчвского явления по изменению сорбционной способности угля, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, 5 с целью повышения точности определения типа геодинамического явления, отбор проб угля производят из ненарушенной и подвергнувшейся геодинамическому разруиенрпо зоны пласта, пробы высушивают О и иасьвцают метаном, после чего регистрируют спектры ЯМР обеих проб сразу после насьпцения неталом, через четыре часа и через сутки после насыщения определяют интенсивность широких и узких линий спектров, их отношение, строят графики изменения этих отношений в течение времени измерений, при отношении игнтенсивностей узкой и широкой линий спектра ЯМР пробы из ненарушенной зоны, равном отношению интенсивностей пробы из нарушенной зоны, и совпадении изменения их скоростей явление относят к обрушениям пласта, а при отношении интенсивности . пробы из ненарушенной зоны, пр,евьш1ающем в два и более раза отношение инIтенсивностей из ненарушенной зоны, а скорости их измерения менее, чем в два раза, явление относят к внезапным выбросам.

Изобретение относится .к угольной про>&а>&шшеннрсти и может быть использовано Для установления точного типа геодинамического явления, происшедшего при подземной разработке газоносного угольного пласта. Цель изобретения - повыш'^ние точности определения типа геодинашгческого явления. Производят 'отбор проб угля из ненарушенной и подвергнувшейся геодинамическому - разрушению зон пласта. Пробы'высзгши- вают и насьпчают их метаном, после чего производят регистрацию'спектров ЯМР обеих проб сразу после насыщения, через 4 ч и через 1 сут. Определяют интенсивность широких и узких линий спектров, их отношение, строят графики изменения во времени. Если отношение интенсивностей узко?! и широкой линий спектра ЯМР пробы из-нерарушен- ной зоны и скорости их изменения сов- -падают, то явление относят к обрушениям пласта. Если указанное отношение превышает отношение интенсивностей из ненарушенной зоны в два и более раза, а скорость их изменения менее чем-в два раза, явления относят к внезапным выбросам. 1 ил.'Из!ббретенре относится к угольной промышленности и может быть 'использовано для установления точного типа геоДинамического явления, происшед- / шего при подземной разработке .газоносного угольного itnacTa,Установление точного вида геодинамического явления, в особенности, 'если оно произошло впервые на пласте, имеет важное значение для правильного выбора мероприятий по борьбе с ним. - '-Методы борьбы с различными видами геодинамических явлений неодинаковы.Для предотвращения внезапных выбросов предназначены способы, основанные на разгрузке и дегазации угольного мае-^ сива; опережающая выемка защитных-пластов, бурение разгрузочно-дегаза- ционных скваямн, обрааование полостей,(щелей), гидроотжим или гидрорыхление пласта. Применение таких способов.на пластах, сложенных мягкими сыпучими углями, может привести к возникновению внезапных обрушений угля.Известен способ определения типа происшедшего геодинамического явления при ведении горных работ на газонос-юСА^