Способ прогноза метанообильности выемочных участков угольных шахт Советский патент 1992 года по МПК E21F7/00 

О

о ел ч

Изобретение относится к горной промети и м.б. использовано при прогнозировании газовыделения на эксплуатируемых горных предприятиях. Цель - повышение точности прогноза метанообильности выемочных участков (ВУ) угольных шахт за счет количественного учета влияния всех типовтектонической деформации (ТД) угольных пластов и угленосных отложений. Определяют гипсометрический план поверхности отрабатываемого угольного пласта путем построения подземной маркшейдерской опорной сети на площадях ВУ. Разбивают контур ВУ на профили. Количество профилей составляет не менее количества границ среднемесячного подвигания забоя. В пределах каждого профиля рассчитывают величину ТД. Устанавливают зоны пониженных ТД. В пределах этих зон проводят дополнительные шахтные наблюдения за изменением абсолютной метанообильности с последующим определением относительной метанообильности ВУ. По полученным данным рассчитывают среднее -значение относительной метанообильности, соответствующее средним- значениям пониженных ТД. После этого в пределах каждого профиля рассчитывают пронозное значение поправочного коэффициента и уточненное прогнозное значение относительной метанообильности ВУ. 3 ил., 1 табл. + . Ј

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при прогнозировании метановыделения эксплуатируемых угольных шахт.

Цель изобретения - повышение точности прогноза в деформационных зонах за счет количественного учета влияния всех ти- пов тектонической деформации угольных пластов и угленосных отложений.

На фиг.1 представлена схема выемочного участка шахты, где 1 - профили для расчета параметра Т; 2 - изогипсы поверхности

почвы отрабатываемого угольного пласта; 3- граница месячного подвигания забоя.

На фиг.2 представлено изменение тектонической деформации (Т)и относительной метанообильности (q0 ) в пределах выемочного участка, где 5 - кривая, отражающая поведение параметра до1; 6 - кривая, отражающая поведение параметра Т; 7 - профили для расчета параметра Т.

На фиг.З представлена зависимость 8 изменения относительной метанообильности (qo) от интенсивности тектонической дедеформации (Т) отрабатываемого угольного пласта в пределах выемочного участка 3 южной лавы.

Способ прогноза метанообильности выемочных участков угольных шахт осуществляют следующим образом.

Путем построения подземной маркшейдерской опорной сети на площадях выемочных участков, для которых составляется прогноз, определяют гипсометрический план поверхности кровли или почвы отрабатываемого угольного пласта (фиг.1). Исследуемую площадь действующих выемочных участков разбивают равномерной сеткой профилей (показаны на фиг.1 и 2), количество которых в пределах исследуемой лавы равно количеству границ среднемесячных подвиганий забоя. В пределах выделенной сетки профилей (см.фиг.2) производят расчет тектонической деформации Т по формуле

р J-P Т у -е е ,

(1)

где у - региональный наклон угленосных отложений, в условных единицах, определяют

УЙГ-р

Ah- сечение изогипс, м;

Am- расстояние между изогипсами, м;

Ф удельная кривизна угольного пласта 1/м2, отражающая степень его деформированное™, определяют по формуле

Ф

К,

I

где I - длина искривленной части пласта, м,- Кср - средняя кривизна искривленной

части пласта в двумерном;пространстве,

1/м;

К - кривизна угольного пласта,

определяют по формуле

d2 dx2

-ШГ

(3)

Р - дизъюнктивная нарушенность угольного пласта, угленосных отложений, определяют из выражения

Р А -Ц(4)

где А - стратиграфическая амплитуда разлома, м;

L- протяженность разлома по простиранию, м;

а, /3- коэффициенты уравнения связи (а- 0,1; ft 3,), м2 и 1/м2 соответственно.

Для определения коэффициентов урав- нения связи был обработан большой экспериментальный и фактический материал по выемочным участкам шахт (более 100 объектов), отрабатывающих различные угольные пласты.

Результаты расчета параметра Т приведены в табл.1.

При прохождении очистных забоев выемочных участков через зоны пониженных тектонических деформаций производят шахтные наблюдения за изменением абсолютной метанообильности выемочных участков и определяют месячные значения относительной метанообильности д0 для выемочных участков шахты с учетом добычи угля. Расчет QO производят по известной формуле.

Qo о.пл + Рвп,(5)

где для - относительное газовыделение из разрабатываемого пласта, м3/т, qnn К™, (x-xi),(6)

Кпл - коэффициент, учитывающий влияние системы разработки на метановыделе- ние из пласта;

х - природная метаноносность пласта, м3/т,

xi - остаточная метаноносность углей при выдаче их за пределы выемочного участка, м /т

Рвп реп + Qnop + Кру (х-Хо)

(7)

Чип - относительное газовыделение из выработанного пространства, м /т;

qcn - относительное газовыделение из сближенных пластов (спутников), м3/т;

Чпор - относительное газовыделение из боковых пород, м3/.т;

Кру - коэффициент, учитывающий мета- новыделение из целиков невынимаемых пачек угля, отн.ед,;

х0 - остаточная метаноносность углей, м3/т.

Находят связь между относительной метанообильностью и тектонической деформацией выемочного участка по формуле (см-. фиг.З) до а-1пТ + Ь (8)

значения коэффициента а и свободного члена b: a 10,07, ,53 при значении коэффициента корреляции г 0,8408.

Полученные в результате дополнитель- ных шахтных наблюдений и последующих расчетов данные об .изменении тектонической деформации и относительной метанообильности выемочного участка сводятся в таблице.

На основе полученных данных, отраженных в таблице, устанавливают зоны пониженных тектонических деформаций, которые соответствуют минимальным фактическим значениям в пределах выемочного участка (см. профили 1-5 по табл. и фиг.2).

Для нахождения в пределах каждого профиля прогнозного значения поправочного коэффициента 7 и последующего расчета в пределах каждого профиля уточ- ненного прогнозного значения относительно метанообильности выемочного участка q определяют среднее значение относительно метанообильности выемочного участка q, соответствующее среднему значению пониженных тектонических деформаций То (исходные данные взяты в таблице, 1-5 расчетные профили),,

ц 11.8 + 11,8 + 11.8-+ 12.3 + 12.3

Ро

12,0 м3/т,

при этом среднее значение пониженных тектонических деформаций равно25

Т0

0.132 +0.132 +0.133 +0.152 +0,152

...5 :

0,1402.

Применительно к конкретным положениям очистного забоя выемочного участка расчетного профиля 7 (см.табл.) определяют значение поправочного коэффициента

.,07.п(АЩ)2,29

Затем к полученной величине прогнозного значения относительной метанообиль- ности q0 прибавляют прогнозное значение поправочного коэффициента 7для соответствующих стадий отработки выемочного участка, пересекающего определенные деформационные зоны, и получают уточнен- ное прогнозное значение относительной метанообильности выемочного участка в пределах расчетного профиля

q q0 + ff- 12,0 + 2,29 14,29. (10) :

. v I..

Фоpмул а изобретени я Способ прогноза метанообильности выемочных участков угольных шахт, включающий определение природной метано- носности угольных пластов и вмещающих пород, определение гипсометрических пла5

10 5

0

5

0

5

0 5:

0

5

нов угольных пластов, нанесение на них значений природной метгноносности угля, определение оносительной метанообильности выработок шахтопласта из математического выражения, от л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности прогноза в деформационных зонах за счет количественного учета влияния всех типов тектонической деформаций угольных пластов и угленосных отложений, производят построение подъемной маркшейдерской опорной сети на площадях выемочных участков, определяют гипсометрический план поверхности кровли отрабатываемого угольного пласта, разбивают контур плана выемочного участка на профили, количество которых принимают не менее количества границ среднемесячного подвигания забоя, в пределах каждого профиля определяют величину тектонической деформации из соотношения

Р J3P

Т у -е е

где Т - тектоническая деформация, усл.ед.; у- региональный наклон угленосных отложений, усл.ед.;

К Ф -р,- удельная кривизна угольного

пласта, отражающая степень его деформированное™, 1/м2;

Кср - средняя кривизна искривленной части пласта в двумерном пространстве, 1 /м;

I -длина искривленной части пласта, м;

Р - дизъюнктивная нарушенность угольного пласта, угленосных отложений, м2;

а, / - эмпирические коэффициенты уравнения связи, м2, 1/м2 соответственно, выделяют по полученным результатам зоны пониженных тектонических деформаций, в пределах этих зон проводят определение среднего значения относительной метанообильности участка до, соответствующего средним значениям пониженных тектонических деформаций Т0, и рассчитывают уточненное прогнозное значение относительной метанообильности выемочного участка в пределах каждого профиля по формуле .

q qo + о, где о- поправочный коэффициент, м /т;

a-a Mn{Ti/T0);

а- Эмпирический коэффициент.уравнения связи, м /т;

TI - текущее значение тектонической деформации в пределах профиля, усл.ед..

1 2

-375

-425

- Г

М

о

0,20,3

Фиа.3