Спосіб ідентифікації зон порушеного вугілля

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при подземной разработке газоносных угольных пластов, склонных к газодинамическим явлениям. Известен способ оценивания нарушенности угля по величине избыточного давления, измеряемого за фиксированный промежуток времени в типовом сосуде фиксированного объема при дегазации в нем пробы свежеотбитого газосодержащего угля [1]. Известный способ ориентирован на замер избыточного давления газовыделения из штыба, а это требует проведения операции бурения, что обуславливает высокую трудоемкость способа при низкой точности определения границ зон нарушенного угля. Поскольку величина избыточного давления зависит от газоносности и нарушенности угля, а газоносность угля в призабойной части непостоянна во времени и различна для разных пластов, то невозможно для всех пластов выделить универсальный критерий определения границ зон нарушенного угля по избыточному давлению Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ определения структуры угля угленосного пласта, содержащего газ, который может быть использован для определения зон нарушенного угля, в котором отбирают пробы свежеотбитого газосодержащего угля по длине выработки просеивают их через сито с известным диаметром, уравнивают по весу подситовую и надситовую части проб, одновременно за одинаковый отрезок времени измеряют прирост давления газа в сосудах одинакового объема с надситовой и подситовой частями пробы и определяют по ним показатель нарушенности угля [2]. Известный способ является трудоемким и не содержит показателя структуры угля, по которому однозначно устанавливается зона нарушенного угля с точным определением ее границ. Задачей изобретения является снижение трудоемкости идентификации границ зон нарушенного угля. Поставленная задача решается тем, что в способе идентификации зон нарушенного угля, включающего отбор проб свежеотбитого газосодержащего угля, просеивание их через сито, уравнивание по весу подситовой и надситовой частей проб и одновременное за одинаковый отрезок времени измерение приростов давлений газа в сосудах одинакового объема с этими частями проб, по которым определяют показатель нарушенности угля в зоне отбора проб, согласно изобретению, пробы отбирают по длине выработки, а показатель нарушенности угля находят из выражения: где DP - прирост давления газа в сосуде с надситовой частью пробы, Па, при этом границы зон нарушенного угля по длине горной выработки устанавливают по значению показателя нарушенности угля более 3. На фиг. 1 приведены результаты апробации предлагаемого способа в условиях 3-й восточной лавы пласта К3н ша хты "Перевальская", где: Х - расстояние от центра геологического нарушения, м; 1 - критическое значение отношения К; 2 - экспериментальная кривая изменения отношения К; т.а. и т.б - границы зоны геологического нарушения. На фиг. 2 приведены экспериментальные зависимости квадрата разности весов надситовой и подситовой частей угольных проб в зависимости от диаметра разделяющего сита, где: о, х - экспериментальные данные; Д - диаметр разделяющего сита, мм; Р - вес подситовой и надситовой частей пробы, г. На фиг. 3 приведены гистограммы распределения величины отношения К, определяемой вне зоны и в зонах нарушенного угля, где т.с. - точка пересечения величин отношения К, соответствующего критическому его значению К=3. Способ осуществляют следующим образом. По длине выработки Х (на фиг. 1) с кромки угольного забоя 3 отбирают пробы свежеотбитого газосодержащего угля. Каждую пробу просеивают через сито с диаметром ячеек 3 мм. Подситовую и надситовую части каждой пробы уравнивают по весу и помещают в сосуды одинакового объема, сосуды герметизируют и затем одновременно за одинаковый отрезок времени измеряют прирост давлений газа в этих сосуда х с надситовой и подситовой частями проб. По приростам этих да влений определяют величину отношения: где DP - прирост давления газа в сосуде с надситовой частью пробы, Па, Каждой координате длины выработки Х ставят в соответствие значение К (кривая 2 на фиг. 1). Зоны нарушенного угля и и х границы т.а. и т.б. на фиг. 1 (т.е. начало и конец) определяют по таким координатам длины горной выработки, где величина указанного отношения К принимает значение больше 3 (прямая 1 на фиг. 1). С момента начала отбора проб до момента герметизации надситовой и подситовой ее частей при реализации способа всегда выдерживают одинаковое время, равное 2 мин. За меньший отрезок времени произвести отбор пробы и ее рассев с последующим выравниванием весов надситовой частей пробы до начала герметизации не всегда удается в ша хтны х условиях. А больший отрезок времени нежелателен из-за того, что надситовая и подситовая части дегазируются. А это связано с уменьшением различимости последующи х приростов газа в сосудах с надситовой и подситовой частями пробы. Общий вес каждой отбираемой пробы принимается равным не менее 0,5 кГ, что обеспечивает достаточную их представительность с точки зрения надежного оценивания газокинетических свойств анализируемого угля. Выбор диаметра ячеек типового разделяющего сита, равного 3 мм, в наибольшей степени обеспечивает равенство весов надситовой и подситовой частей каждой пробы. Это хорошо видно на фиг. 2, где приведены экспериментальные зависимости квадрата разности весов надситовой и подситовой частей угольных проб от диаметра разделяющего сита. И за счет этого с наименьшей трудоемкостью обеспечивается равенство отношений: , где: S эф = S a > - эффективная поверхность частиц угля в подситовой части пробы и надситовой части пробы; a - коэффициент стр уктуры угля, определяемый по прототипу; Р× 6 S - поверхность частиц угля, определяемая по известной формуле S = ; gД Д - приведенный диаметр частиц угля; g - удельный вес угля. Целесообразность принятия данного отношения К в качестве информативного параметра обусловлена следующим. Экспериментальной оценкой коэффициента структуры угля по прототипу было установлено, что в зонах нарушенного угля кинетика газовыделения в надситовой и подситовой частях пробы незначительно отличаются друг от др уга: как в сосуде с надситовой, так и в сосуде с подситовой частью пробы всегда фиксируется значительный прирост давления газа с незначительной разницей между ними, причем в сосуде с подситовой частью пробы величина этого давления всегда выше, чем в сосуде с надситовой частью пробы. На ненарушенных участках ша хтопласта кинетика газовыделения из обеих частей пробы более различима: прирост давления газа с подситовой части пробы гораздо более значим, чем прирост давления газа с надситовой части пробы. Величина К этого отношения при равенстве весов надситовой и подситовой частей пробы равна отношению суммы и разности их эффективных поверхностей. Для определения критического значения величины отношения К были исследованы значения этого отношения К в зонах нарушенного угля и ненарушенного угля. Результаты эти х исследований приведены на фиг. 3, откуда следуе т, что критическое значение отношения К целесообразно принять равным К=3, что соответствует т.с. на фиг. 3. Большее значение принимать нецелесообразно из-за опасности пропуска зон нарушенного угля, а меньшее значение К принимать нецелесообразно из-за возможности ошибочного отнесения участков ненарушенного угля к зонам нарушений. Пример реализации способа. По длине очистного забоя 3-ей восточной лавы шахтопласта К3 н шахты "Перевальская" отбирали пробы свежеотбитого угля. Каждую пробу просеивали через сито с диаметром 3 мм. Подситовую и надситовую части пробы с помощью мерной кружки уравнивали по весу Р= 250 г и помещали в сосуды одинакового объема. Через 2 минуты после начала их отбора пробы герметизировали. По истечении одной минуты определяли прирост давления газа в сосудах с надситовой и подситовой частями пробы. Так в 10 800 + 600 м от нарушения было определено DP =800 Па и DP =600 Па, поэтому, отношение K = = 7. 800 - 600 Аналогичным образом были определены значения указанного отношения в других координатах очистного забоя. Эти значения приведены на фиг. 1. В т.а. и т.б фиг. 1 указанное отношение принимает значение больше 3. Поэтому координаты очистного забоя Х=2 м и Х=18 м были приняты за начало и конец зоны геологического нарушения. Таким образом, использование заявляемого способа позволило точно и без больших затрат определить границ зон нарушенного угля.