Способ определения и контроля выбросоопасности призабойной части угольного пласта и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК E21F5/00 E21B17/00 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ВЫБРОСООПАСНОСТИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЧАСта yrOJfeHOrO ПЛАСТА И УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для оперативной оценки определения и контроля выбросоопастности призабойной части угольного пласта.

Известен способ определения безопасных зон призабойной части выбросоопасного угольного пласта, заключающийся в том, что в направлений проведения вьфаботки поинтервально бурят шпур диаметром 42-43 мм. Не позднее, чем через 2-3 мин после окончания бурения измеряют скорости газовыделения, затем производят добуривакие imypa на величину иитерва-i ла и последующее измерение скорости газовьзделения. За размер безопасной зоны принимают расстояние от груди забоя в глубину массива, на котором рост или постоянство скорости газовьщеления сменяется его падением ij.

Недостатком известного способа является большая трудоемкость его осуществления, связанная с многократДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

ностью повторения одних и тех же операций: бурение - измерение скорости газовыделения, а также неприменимость способа в условиях удаления штыба из шпура при помощи продувки последнего, поскольку в этом случае вместе с буровой мелочью удаляются частицы уг.ая, разрыхленные горным давлением, являющимся источником метановыделения.

Известен буровой инструмент, npej назначенный для нагнетания воды в пласт с герметизацией шпура методом заштыбовки бурового инструмента. Инструмент состоит из режущей коронки, патрона режущей коробки с отверстием для забора газа, с клапаном для нагнетания воды в пшур, соединенных с ним двух секций гладгах буровых штан, к которым присоединены две секции пшековых штанг (шнековое звено) и секции гладких труб. После окончания бурения скважины осевую подачу инструмента и продувк 38 сжатым воздухом прекращают, при это шнековое звено передает оставпшйся в скважине угольный штыб в зону безшнековой части бурового инструмента, где происходит его складирование с последующим уплотнением 2 Недостаток данного устройства за ключается в отсутствии возможности одновременного осуществления бурени шпура и измерения скорости газовыделения. Целью изобретения является сниже ние трудоемкости и времени на выпол нение способа и повышение безопасно ти его осуществления. Цель достигается тем, что бурени шпура и измерение скорости газовыделения производят непрерывно и одновременно. Устройство, позволяющее осуществить предлагаемый способ определения и контроля выбросоопасности при забойной части угольного пласта, снабжено дополнительным шнековым звеном, установленным между бесшнековым звеном и хвостовиком. На фиг. представлено устройство для определения и контроля выбро соопасности, вид сбоку с частичным разрезомJ на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Определение и контроль выбросоопасности призабойной части угольного пласта производят следующим об разом. В направлении проведения выработ ки полой буровой штангой бурят шпур полость штанги соединяют с прибором для измерения скорости газовыделени и при неизменном размере фильтрующей камеры производят непрерывное измерение скорости газовыделения. При достижении буровой штангой точк Б пласте, в которой рост или постоянство скорости газовыделения сменяются падением, бурение прекращают Бурение шпура производят устройством длиной 3,5-4,5 м, которое состоит из режущей коронки 1, установ ленной в патроне 2, передней шнековой части 3 длиной 0,2-0,3 м, связанной одним концом с патроном 2, а другим - с бесшнековой частью 4 длиной 0,2-0,3 м, которая, в свою очередь, связана с задней шнековой частью 5. Патрон режущей коронки им ет отверстия 6, связывающие канал шпура с внутренним каналом 7 инструмента, служащим для отвода газа из шпура. В задней части инструмента между хвостовиком 8 и шнековой частью 5 расположен обтюратор 9, к которому присоединен трубопровод 10. При необходимости длина инструмента может быть увеличена до необходимых размеров за счет удлинения задней шнековой части. При бурении шпура образующаяся буровая мелочь, извлекаемая шнеками переднего шнекового звена, поступает в зону бесшнекового звена, где она накапливается и уплотняется, обеспечивая надежную герметизацию фильтрующей части шпура, находящуюся в границах переднего шнекового звена инструмента. По мере осевой подачи устройства фильтрующая часть пшура и герметизирующая пробка из буровой мелочи также перемещается вместе с буровым инструментом, сохраняя свои размеры и относительное расположение. Избыток буровой мелочи из задней части герметизирующей пробки удаляется из шпура шнеками заднего шнекового звена. Наблюдение за скоростью метановыделения проводится непрерывно, одновременно с бурением. Зона считается выбросоопасной на расстоянии от груди забоя, на котором рост или постоянство скорости газовыделения сменяется падением. П .р и м е р. Испытание предложенных способа и устройства проводится в забоях нижней и верхних ниш 5-й западной лавы пласта KQ и 11-й лавы пласта hg шахты им. газеты Социалистический Донбасс ПО Донецкуголь . Бурение производится полым буровым инструментом длиной 4,2 м, состог ящим из режущей коронки 1, патрона режущей коронки с отверстиями для забора газа, передней шнековой части 3 длиной 30 см, бесшнековой части 4 длиной 25 см, задней ,шнековой части 5.и обтюратора 9. При бурении шпура образующаяся буровая полость, извлекаемая шнеками передней шнековой части, поступает в зону бесшнековой части, где она накапливается и уплотняется, обеспечивая надежную герметизацию фильтрующей части шпура, находящуюся в границах передней шнековой части инструмента.

По мере осевой подачи инструмента фильтрующая часть шпура и герметизирующая пробка из буровой мелочи также перемещаются вместе с буровым инструментом, сохраняя свои размеры и относительное расположение. Избыток буровой мелочи из задней части герметизирующей пробки удаляется из шпура шнеками задней пшековой части.

.Наблюдение за скоростью метановьщеления проводится непрерывно, одновременно с бурением. Стабилизация снижения метановыделения отмечена на глубине 3,7 м и 3,8 м соответственно в 5-й западной лаве пласта h,Q и 11-й лаве пласта ho. На бурение четырехметровых контрольных шпуров и замер скорости газовыделения испытуемых способом и инструментом затрачено в среднем по 4 мин, в то время как на поинтервальные замеры скорости газовыделения при бурении четырехметрового шпура в соответстВИИ со способом, рекомендованным действующими Правилами безопасности затрачивается в среднем 12 мин.

Применение предложенных способа и устройства для определения и контроля выбросоопасности призабойной части угольного пласта позволяет уменьшить трудоемкость и сократить длительность определения безопасных зон призабойной части выбросоопаского пласта за счет сбвмещения по времени операций бурения, герметизации шпура и измерения скорости газовыделения, что соответственно повысит производительность шахт, работающих на пластах, склонных к внезапным выбросам; повысить безопасность работ, в связи с тем, что непрерьшное наблюдение за скоростью газовьщеления позволит своевременно прекратить бурение в границах безопасной

зоны разгрузки, и т.ем самым исключить возможность происшествия внезапного выброса в процессе бурения.

Формула изобретения

1.Способ определения и контролявыбросоопасности призабойной части угольного пласта при ведении горных работ, включающий бурение шпура

и измерение скорости газовыделения с определением расстояния по глубине буримого шпура, на котором рост или постоянство скорости газовыделения сменяется падением, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости и времени на . выполнение способа и повышения безопасности его осуществления, бурение шпура и измерение скорости газовыделения производят непрерывно и одновременно.

2.Устройство для определения

и контроля выбросоопасности призабойной части угольного пласта, включающее режущую коронку, патрон режущей коронки с отверстием для забора газа, буровую штангу, состоящую по меньшей мере из одного головного шнекового звена и последовательно уста новленных бесшнекового звена, хвостовика и обтюратора,, отличающ е е с я тем, что оно снабжено дополнительным шнековым звеном, установленным между бесшнековым звеном и хвостовиком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №583389, кл, Е 21 F 5/00, 1974.

2.Инструкция по безопасному ведению горных пород на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа. М., 1977, с. 127-128 (прототип).