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

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа.

Цель изобретения - снижение трудоемкости процесса прогноза внезапных выбросов угля и газа путем выявления зон с аномальным изменением физических свойств массива горных пород.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему бурение геологоразведочных скважин, определение глубины залегания угольного пласта, определение физико-химических характеристик угольного пласта, установление глубины появления внезапных выбросов, измерение

кажущегося электрического сопротивления и радиоактивности пород производят в интервале 20-30 м от угольного пласта, причем измерения производят дискретно через 0,2- 0,4 м разреза скважин в зависимости от изменчивости свойств пород. Затем по результатам измерения определяют коэффициенты взаимной корреляции между кажущимся электрическим сопротивлением и радиоактивностью пород кровли - rkp. почвы - гп и средний для литотипов по участку г. Для оценки выбросоопасности участка угольного пласта определяют отношения

81, В2, при Вт 1, В2 1

Ч

Тп

пластопересечение считывается выбросоо- пасным.

Физической основой способа является установленная закономерная взаимосвязь между физическими свойствами пород нетронутого массива, которая проявляется в том, что породам низкой радиоактивности (песчаникам) соответствуют более высокие электрические сопротивления по сравнению с породами высокой радиоактивности (аргиллиты), при этом взаимосвязь между кривыми КС и ГК характеризуется высокими коэффициентом корреляции. Отсутствие взаимосвязи между кривыми КС и ГК указывает на аномальное изменение физических свойств массива пород под действием тектонических сил.

Приуроченность внезапных выбросов угля и газа к зонам угольных пластов с аномальным изменением свойств вмещающих пород установлена экспериментально, используется при прогнозе потенциально вы- бросоопасных зон угольного пласта и объясняется следующим образом.

Под действием тектонических движений в массиве пород происходит образование дизъюнктивных и пликативных нарушений, что приводит к изменению и неравномерному распределению напряжений в массиве. При изменении напряженного состояния такие свойства массива пород как пористость, электрическая проводимость существенно изменяются, а естественная радиоактивность пород остается без изменения. Поэтому вмещающие угольный пласт породы, для которых низкой радиоактивности не соответствует высокое электрическое сопротивление, являются породами с аномальным изменением физических свойств, происшедших под действием тектонических сил. В угольных пластах реализация тектонических движений выражается в изменении таких физических свойств угля, как пористость, прочность, газоемкость, газопроницаемость и т.п.

Способ осуществляется следующим образом. Бурят скважину, определяют глубину залегания угольного пласта, определяют физико-химические характеристики угольного пласта, устанавливают критическую глубину появления внезапных выбросов угля и газа, записывают кривые КС и ГК вдоль разреза скважины. Для вмещающих пород угольного пласта, залегающего на выбросо- опасной глубине, определяют взаимосвязь между кривыми КС и ГК. Отсутствие взаимосвязи между кривыми КС и ГК для кривых кровли и почвы указывает на аномальные изменения электрического сопротивления

этого участка массива пород и тектоническую препарацию угольного пласта и его потенциальную выбросоопасность.

В качестве примера рассмотрим выделение выбросоопасной зоны на угольном пласте Характерный для поля шахты Ног- радская в Прокопьевске-Киселевском районе Кузбасса.

Критическая глубина появления внезапных выбросов угля и газа для шахты Ног- радская составляет 150 м, поэтому взаимосвязь между кривыми КС и ГК определяем для пластов, залегающих ниже этой глубины.

Анализ коэффициентов корреляции между кривыми КС и ГК позволил выделить зону на пласте по скважине № 4410, характеризующуюся низким коэффициентом корреляции в кровле и почве угольного пласта, При ведении горных работ в этой зоне произошел внезапный выброс,

Формула изобретения

Способ оценки выбросоопасноети угольных пластов, включающей бурение геологоразведочных скважин, определение глубины залегания и физико-химических характеристик угольного пласта, установление глубины появления внезапных выбросов, измерение кажущегося электрического сопротивления и радиоактивности вмещающих пород и определение критерием по оценке выбросоопасноети угольных пластов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и снижения 5 трудоемкости оценки выбросоопасноети угольных пластов, кажущееся электрическое сопротивление и радиоактивность пород кровли Vi почвы змеряют в интервале 20-ЗОм через каждые 0,2-0,4 м разреза скважин и определяют коэффициенты взаимной корреляции между кажущимся электрическим сопротивлением и радиоактивностью пород кровли и почвы и среднее значение коэффициентов корреляции по исследуемо му району и при одновременном выполнении условия -r|Jj- 1, -тррг- 1, где гкр и

гп - коэффициенты взаимной корреляции между кажущимся электрическим сопротивлением и радиоактивностью пород кровли и почвы соответственноГГ- среднее значение коэффициента корреляции для литотипов по исследуемому району, участок угольного пласта относят к выбросоо- пасному, при отношении коэффициента корреляции кажущегося электрического сопротивления и радиоактивности к среднему значению коэффициента корреляции меньше единицы.

0

5

0

5

0

0

5

0

5

Изобретение относится к горной промышленности и м.б. использовано при разработке пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа. Цель изобретения - повышение надежности и снижение трудоемкости оценки выбросоопасности угольных пластов. Бурят геологоразведочные скважины, определяют глубины залегания, физико-химические характеристики угольного пласта, устанавливают глубину появления внезапных выбросов, измеряют кажущееся электрическое сопротивление (ЭС) и радиоактивность (Р) пород в интервале 20-30 м от угольного пласта. Через 0,2- 0,4 м разреза скважин в зависимости от Изменчивости свойств пород, определяют коэффициенты корреляции (КК) между кажущимся ЭС и Р пород кровли, почвы и среднее значение КК для литотипов по исследуемому району, устанавливают отношение К К кажущегося ЭС и Р к среднему значению КК для литотипов по исследуемому району и при отношении КК кажущегося .ЭС и. Р к среднему значению КК меньше единицы участок угольного пласта относят к Выбросоопасному.