Способ оценки выбросоопасности зон угольных пластов Советский патент 1993 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горному делу, а более конкретно к безопасному ведению горных работ по выбросоопасным угольным пластам.

Целью изобретения является повышение надежности текущего прогноза выбросоопасности зон в угольных пластах.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения выбросоопасности угольных пластов, включающем поинтервальное бурение шпура, герметизацию измерительной камеры и определение в каждом интервале не позднее, чем через 2-мин. после окончания бурения шпура начальной скорости газовыделения, шпур бурят на глубину, превышающую величину зоны влияния выработки на массив горных пород, и в нем, за пределами зоны влияния выработки на угольный пласт, производят

непрерывное измерение начальной скорости газовыделения до получения ее наи- болыиего значения на максимальней глубине шпура, если величина начальной скорости газовыделения в процессе измерения уменьшается, то производят углубление шпура иа величину интервала и определяют начальную скорость газовыделения до получения ее максимального значения, а о выбросоопасности зоны в угольном пласте судят путем сравнения полученного максимального значения с критической величиной скорости газовыделения. Для достоверного получения максимального значения скорости газовыделёния необходимо исследовать динамику скорости газовыделения путем непрерывного ее измерения и если динамика имеет восходящий характер, то измерения производят до

00

g

ел о о

ы

получения ее максимального значения, если динамика имеет нисходящий характер, то производят углубление шпура на величину следующего интервала и в этом интервале повторяют исследование динамики начальной скорости газовыделения до получения ее максимального значения.

Непосредственно определение выбро- соопасности зоны в угольном пласте производят путем сопоставления измеренной максимальной скорости газовыделения с ее критическим значением.

Пример. Необходимр произвести прогноз выбросоопасности зон угольного пласта Ка - Дроновский, имеющего выход летучих веществ , в условиях шахты. № 17 ПО Торезантрацит при проведении 12 западного откаточного штрека.

Из забоя откаточного штрека в соответствии с существующими требованиями по- интервально бурят шпур диаметром 43 мм.

Первоначально шпур бурят на глубину 1,5 м при измерительной камере 0,5 м, при этом не допускается продувка или промывка шпура в процессе-бурения. Затем извлекают буровую штангу, в шпур вводят газозатвор 3F-1 или ПШГ-1 и герметизируют измерительную камеру. Надежность герметизации проверяют попыткой извлечения газозатвора. Если он не перемещается по шпуру, то герметизацию считают надежной и с помощью резиновой трубки подсоединяют к газозатвору расходомер ПГ-2МА и сразу после завершения подготовительных работ измеряют начальную скорость газовыделения, которая в данном случае составила 2 л/мин. В дальнейшем для исследования динамики процесса непре- рывно-производят измерение начальной скорости газовыделения, т.е. фиксируют показания по шкале прибора.

За 7 мин непрерывной регистрации, после окончания бурения первого интервала, показания начальной скорости газовыделения составили 2-2, 5-3, 0-3,5-2,8 л/мин. Таким образом, на первом интервале зафик- сировано максимальное показание 3,5 л/мин; После определения максимального показания демонтируют систему и производят бурение на глубину следующего интервала -1м, получая общую длину шпура 2,5 м. Бурение приостанавливают, извлекают буровую штангу, в шпур вводят газозатвор, герметизируют измерительную камеру и сразу же начинают исследовать динамику начальной скорости газовыделения, аналогично определению в первом интервале. Исследование динамики скорости газовыделения во втором интервале, проведенное в течение 1.5 мин. позволило установить, что максимальное значение начальной скорости газовыделения составило 8 л/мин. Далее производят демонтаж измерительной системы и бурят шпур на следующий

интервал глубиной 1 м. Таким образом, общая глубина шпура составила 3,5 м. В данном, третьем интервале, производят монтаж системы и исследуют динамику начальной скорости газовыделения. Опреде0 ление динамики в течение 2,5 мин в этом интервале, позволили определить показания 2-3-4-6-6,5-5 л/мин, т.е. зафиксировать максимальную величину начальной скорости газовыделения - 6,5 л/мин.

5 Таким образом, если проследить за максимальными показаниями начальной скорости газовыделения в каждом интервале (1,5-2,5-3,5 м), то зафиксированы соответствующие им значения скорости 2,5-8,0-6,5

0 л/мин. В последнем интервале при глубине шпура 3,5 м произошло уменьшение начальной скорости газовыделения по сравнению с предыдущим интервалом с 8 до 6,5 л/мин. Известно, что интервалу котором на5 чальная скорость газовыделения уменьшается по сравнению с предыдущим, определяет положение границы зоны влияния выработки на угольный пласт. Снижение значения начальной скорости

0 газовыделения в этом интервале является следствием уменьшения проницаемости угля в результате увеличения напряженного состояния угольного пласта за пределами зоны влияния выработки на угольный пласт.

5 Чтобы гарантировать качественное изменение начальной скорости газовыделения, а не в пределах погрешности . исследований уменьшение исследуемого параметра в последующем интервале по

0 сравнению с предыдущим должно быть не менее 15%, двойной точности применяемых приборов. В данном случае произошло уменьшение с 8 до 6,5 л/мин, что составляет 18% и почти в 2,5 раза больше погрешности

5 измерения прибора ПГ-2МА.

Таким образом, интервал глубиной 3,5 м расположен за пределами зоны влияния выработки на угольный пласт и полученное максимальное значение начальной скоро0 сти газовыделения 6,5 л/мин, в данном интервале, достоверно отражает напряженно-деформированное и газодинамическое состояние исследуемой зоны угольного пласта. Далее сравниваем пол5 ученное максимальное значение начальной скорости газовыделения 6,5 л /мин в данном интервале с критической величиной, которая (согласно Инструкции по безопасному ведению горных работ М., 1989, с. 35), для данного пласта К2 - Дроновский, имеющего

выход летучих веществ , составляет 5 л/мин. Замеренное, за пределами зоны влияния выработки на угольный пласт, максимальное значение начальной скорости га- зовыделения - 6,5 л/мин, больше критического значения 5,0 л/мин, что свидетельствует о выбросоопасности исследуемой зоны угольного пласта «2 - Дроновский и для дальнейшего ведения горных работ необходимо применение противовыброс- н ых мероприятий.

Если, например, в третьем интервЪле при глубине шпура 3,5 м динамика начальной скорости газовыделения имеет нисходящий характер, что подтверждается соответствующими показателями 5-4-3,5- 3-2 л/мин, то необходимо произвести демонтаж измерительной системы и углубление шпура на следующий интервал глубиной 1 м. После чего бурение приоста- навливаем, извлекаем буровую штангу, в шпур вводим газозатвор, герметизируем измерительную камеру и исследуем динамику начальной скорости газовыделения.

В данном случае показания начальной скорости газовыделения, замеренные в течение 1,5 минуты, составили 3-4-5-6-6,4 л/мин, т.е. зафиксировано максимальное значение 6,4 л/мин, Полученные максимальные показания начальной скорости га- зовыделения 2,5-8-6,4, л/минг, соответствуют интервалам 1,5-2,5-4,5 м. Таким образом, в данном случае удовлетворяется требование, что интервалов- котором начальная скорость газовыделения умень- шается по сравнению с предыдущим, расположен за границей зоны влияния выработки на угольный пласт. Далее, полученное в последнем интервале бурения

шпура максимальное значение начальной скорости газовыделения 6,4 л/мин сравниваем с критическим значением начальной скорости газовыделения, которая для данного угольного пласта Ка-Дроновский, имеющего выход летучих веществ V , составляет 5 л/мин, что свидетельствует о выбросоопасности исследуемой зоны угольного пласта К2 - Дроновский. Для дальней- шего ведения горных работ необходимо применение прртиворыбросных мероприятий. Ф,о р м у л а из обретения Способ оценки выбросоопасности зон угольных пластов, включающий поинтер- вальное бурение шпура, герметизацию измерительной камеры и определение в каждом интервале не позднее чем через 2 мин после окончания бурения начальной скорости газовыделения, отличающий- с я тем, что, с целью повышения надежности прогноза, шпур бурят на глубину, превышающую зону влияния выработки на массив горных пород и в нем, за пределами зоны влияния выработки на угольный пласт, непрерывно производят измерение начальной скорости газовыделения, и если динамика имеет восходящей характер, то измерение производят до получения ее максимального значения, если динамика имеет нисходящий характер, то производят углубление шпура на величину следующего интервала и определяют начальную скорость газовыделения до получения ее максимального значения, а о выбросоопасности судят путем сравнения полученного максимального значения с критической величиной начальной скорости газовыделения.

Использование: изобретение относится к горному делу, а более конкретно к безопасному ведению горных работ по выбро- соопасным угольным пластам: Сущность изобретения: предлагается шпур бурить на глубину, превышающую зону влияния выработки на массив горных пород, В нем, за пределами зоны влияния выработки на угольный пласт, непрерывно производят измерение начальной скорости газовыделения. Если динамика имеет восходящий характер, то измерение производят до получения ее максимального значения. Если динамика имеет нисходящий характер, то производят углубление шпура на величину следующего интервала и определяют начальную скорость газовыделения до получения ее максимального значения, а о .выбросоопасности судят путем сравнения полученного максимального значения с критической величиной начальной скорости газовыделения. со С