Способ выбора эффективного режимагидРООбРАбОТКи угОльНыХ плАСТОВ дляпРЕдупРЕждЕНия диНАМичЕСКиХи гАзОдиНАМичЕСКиХ яВлЕНий пРи РАзРАбОТКЕМЕСТОРОждЕНий пОлЕзНыХ иСКОпАЕМыХ Советский патент 1981 года по МПК E21F5/00 

We с- и W,J7a gl,3-l,5% гидрообработку угольного пласта ведут в режиме высоконапорного нагнетания через короткие нагнетательные сква .JKHHH глубиной до 5-6 м; We W и Wrl° 1,3-1,5% и при повышенной склонности угольного плас та k диналшческим и газодинамическим явлениям гидрообрабйтку -угольного пласта ведут в режиме гидроотжима че рез KopOTKjie нагнетательные скважины глубиной до 5-6 м. При этом глубину длинных нагнетательных скважин в режиме увлажнения принимают с учётом системы разработк месторождений полезных ископаемых. Сущность способа заключается в том, что уголь типичных удароопасных пластов, т.е. пластов, опасных . по динамическим явлениям, имеет общую пористость HQ, представленную на 70-90% сорбционным поровым объемом, определяемым как п является показатеПараметрлем долевого участия в общей пористости рорбционного порового.объема, включая переходные поры. Величину определяют как степень водонасыщения порового прос ранства влагой, соответствующей мак симальной гигроскопической влажности () , так; ,глах.у,ыГ где Jf - объемная плотность сухого .угля. Доля сорбционного порового объем в общей .пористости угля G умень шается, от пластов, опасных по диналдаческим яилениям, к пластам, опасным по газодинамическим явлениям. При этом на пластах, опасных по газ динамическим явлениям т.е. выбросоопасных; в зонах влияния геологичес ких нару1дений, в зонах повышенного горного давления, например, от цели ков, оставленных на соседних пласта участках, чаще всего представляющи реальную выбросоопасность, уголь имеет высокую общую пористость п (по образцам). В напряженном массив она существенно уменьшается, в первую очередь, за счет закрытия субма ро- и макропор. Можно принять, что в напряженном массиве пористость будет определяться сорбционным поровым объемом, определяемым как V и Тогда Пд n( Ос Г Если отнести сорбционный поровый объем к 1 т угля, тогда 1 На низкометаморфизованных угольных пластах, разрабатываемых на ра личных месторождениях, диапазон изменения общей пористости По и сорб ционного порового объема HJ- достаочно широк. На большинстве же дароопасных и выбросоопасных пластов азной степени метаморфизма (кроме марок Б, ПА и А) величина сорбционного порового объема ПрНе превышаeTj3-4%.: Дри общей пористости по 4% и 6f 0,6-1, п 4(0,6-1):(2,4-4%), т.е. граничным показателем общей пор истости равной 4% является величина максимальной гигроскопической влажНОСТИ . Для большинства выбросоопасных пластов, разрабатываемых на шахтах Донбасса, Кузбасса, Воркуты и на других месторождениях, величина WjсОставляет 1,8-2,5%. Для угольных пластов с плотным углем, подверженных проявлению горных ударов (например пласты КиЗеловского месторождения), а также склонных к динамическим явлениям различных типов (например, пласты типа 05 Центральном районе Донбасса) , величина WJT не превышает 1-1,4%. В этих условиях многолетний опыт показал, что наиболее эффективен гидроотжим или высоконапорное нагнетание в краевой части пласта через короткие скважины. Вместе с тем исследованиями последних лет выявлено, что участки ударо- или выбросоопасных пластов представляют опасность, а следовательно, в этих условиях необходимо проведение мер борьбы при условии, что в краевой части пласта удовлетворяется условие: We wir Способ осуществляют следукддим образом. Пробы угля на интересующем участке пласта отбирают в краевой части пласта, при бурении контрольных шпуров или скважин через интервалы 0,5 или 1м. Определяк)т естественную влажность угля, например, путем полного их высушивания, после чего пробы помещают в воздушную среду с относительной влажностью воздуха и выдерживают до установления равновесного состояния. Определяют максимальную гигроскопическую влажность как Cons-f ) где fflg - масса полностью высушенной пробы угля, г; const масса пробы при равновесном состоянии, г, Полученные значения естественной влажности Wg сравнивают со значениями максимальной гигроскопической влажности и если Wg i то на основании численных значений w, для данного участка пласта выбирают

наиболее эффективный для этих условий режим гидрообработки. .

При Wlj 4-4,5% выбирают гидрообработку, в режиме увлажнения пласта цлина скважин при этом определяется принятой технологией и системой разработки, при if5% - гидрообработку в режиме гидрорыхления через скважины длиной 6-13 м, при W 1,31,5% - гидрообработку в режиме высокнапорного нагнетания воды в пласт через короткие скважины длиной до 5-6 м или в режиме гидроотжима пласта., .

На 135 угрожаемых и опасных по динамическим и га,зодинамическим явлениям, а также неопасных, разрабаТБшаемых в Донбассе, Кузбассе, Воркуте, Грузии, Урале, Кузбассе и в Приморье/ проведены соответствующие исследования..

В таблице приведены характерные результаты для ряда удароопасных и выбросоопасных пластов, приведены Данные по общей пористости угля rvQ, величине GJ, естественной We и максимальной гигроскопической WJ, влажностям. В соответствии с рекомендациями способа выбраны эффективные режимы гидрообработки для конкретных случаев, которые сопоставлены с рекомендациями известного спо; собд и принятыми на щахтах.

Из приведенной таблицы видно,что режимы гидрообработки, определяемые предлагаемым способом, совпадают с известным способом для типичных удароопасных пластов. Для выбросоопасных пластов и пластов, угрожаемых и опасных как по горным ударам, так и по внезапным выбросам, методи0ка не может дать достоверных рекомендаций к выбору режима гидрообработки.

Предлагаемой способ выбора эффективного режима гидрробработки угольных пластов, опасных по динами5ческим и газодинамическим явлениям при разработке месторождений полезных ископаедлых существенно упрощает необходимые экспериментальные работы, повышает надежность получаемой 0 информации как для пластов, опасных по динамическим явлениям, так и для пластов склонных к проявлениям динамических и газодинамических явлений различных типов.

Использование способа повышает

5 безопасность ведения горных работ на удароопасных и выбросоопасных пластах. Формула изобре енйя Способ выбора эффбктивно1с режим гидрообработки угольных пласиов для предупреждения динамических и газодинамических явлений при раз| аботке месторождений полезных исконаемых, включающий поинтерв.альное бурение шпуров на участке угольного Нласта, поинтервальный отбор проб угля из шпуров и определение физических характеристик порового пространства проб угля, отличающийся тем, что, с целью увеличения вероятности вйбора эффективного режима гидрообработки и снижения трудоемко работ по определению физических характеристик порового прострамст&а проб угля, в краевой части угольног пласта определяют естественную Wg максимальную гигроскопическую влажности угля, сравнивают их между собой и при условии: и W|:r° 4,0-4,5% Wg /. w;r° гидрообработку угольного пласта ведут в режиме увлажнения через длинные нагнетательные скважины; ,тг-WetWJ- ° H ,5% гидрообработку угольного пласта ведут в режиме гидрорыхления через нагнетательные скважины глубиной 6-13 м; и W} 1,3-1,5% гидрое Г обработку угольного пласта ведут в режиме высоконапорного нагнетания через короткие нагнетательные скважины глубиной до 5-6 м; и 1,3-1,5% и при повышенной склонности угольного пласта к дина иическим и газодинамическим явлениям гидрообработку угольного пласта ведут в режиме гидроотжима через короткие нагнетательные скважины глубиной до 5-6 м. .2. Способ по П.1, о т.л и ч а ющ и и с я тем, что глубину длинных нагнетательных скважин принимают с учетом системы разработки месторождений полезных ископаемый. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа, М., Недра, 1977, с. 67 - 77. 2.Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах, М., Недра , 1976, с. 166-167.