Спосіб визначення тимчасового випередження захисної лави гірських робіт викидонебезпечного пласта

Винахід відноситься до гірництва і може бути використане для експериментального визначення тимчасового випередження захисної лави при першочергово! відробки захисних пластів. Завжди пануюче уявлення про фізичну суть першочерговій відробки захисних пластів зводилося до того, що має в цей час місце зменшення напруженості Окремими фахівцями України (С.М. Островський, Н.А. Зайцев, 1.П. Браїлко і інш.), Росії (В.Н. Пузирьов, М.Я. Рапопорт і інш.) і, можливо, зарубіжних країн висловлювалася думка про необхідність вивчення впливу на ефект захисту чинника часу. Ідеї ці розвинені (досліджені) не були і тому нормативними не стали. Відомий спосіб оцінки захисної дії випереджальної відробки пластів (А.С. № 909215, Кл. E21F5/00, 1982 р.), що полягає в тому, що бурять свердловини в масиві гірських порід в період розкриття і підготовки нового поверху з відмітки відкочувального горизонту, встановлюють в цих свердловинах стаціонарні температурні датчики і пристрої для визначення теплопровідності на різному видаленні від захисного пласта. Оцінку динаміки захисної дії проводять по отриманим значенням щільності теплового потоку масиву. Недоліками способу є: *проводиться визначення стану усього порідного масиву поміжпластя, а не пласта, що безпосередньо захищається, в результаті чого отримують дані, які не несуть інформації про газодинамічний стан пласта, що захищається; *спосіб застосовується при розробці пласта, що захищається; *конструктивна складність обладнання і застосування способу, пов'язана з великим об'ємом робіт по бурінню свердловин, установки датчиків і пристроїв для визначення коефіцієнта теплопровідності. Відомий спосіб оцінки ефективності захисної дії випереджальної розробки пластів (А.С. № 1203248, Кл. E21F5/00, 1986 р.), який може бути прийнятий як прототип. Його суть полягає в наступному. При випереджальній розробці захисного пласта в пласті, що захищається, паралельно нашаруванню бурять свердловину діаметром 160 мм і глибиною 5 м. Стінки свердловини покривають ізолюючим матеріалом, в свердловині герметизують вимірювальну камеру. Потім через заливну трубку камеру повністю заповнюють рідиною і закривають заливну трубку пробкою. До початку відробляння захисного пласта визначають об'єм рідини в камері і безперервно заміряють його в процесі відробляння захисного пласта. По зменшенню об'єму рідини, що свідчить про збільшення об'єму вимірювальної камери і про развантаження гірського масиву від напружень, оцінюють ефективність захисної дії. Загальними ознаками способів, що заявляється, відомого є: * буріння свердловин в пласті, що захищається; * герметизація цих свердловин. Відомим способом оцінки ефективності захисної дії випереджальної розробки пластів неможливо здійснити контроль газодинамічного стану пласта, що захищається, і визначити тимчасове випередження захисної лави так як: * спосіб направлений тільки на визначення ефективності захисної дії випереджальної розробки пластів і не передбачає визначення тимчасового випередження захисної лави; * не враховується безпосередньо початковий газодинамічний стан пласта, що захищається, а ефективність розвантаження визначається стороннім об'єктом (об'ємом рідини) тільки по зміні напруженості; * застосування способу проводиться при розробці пласта, що захищається. У основу винаходу поставлена задача визначення часу, протягом якого лава захисного пласта повинна випереджати гірські роботи пласта, що захищається, шляхом вимірювання швидкості газовиділення безпосередньо з пласта, що захищається, що забезпечує можливість контролю газодинамічного стану пласта, що захищається, результати якого дозволяють визначити тимчасове випередження захисної лави експериментальним шляхом. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб визначення тимчасового випередження захисної лави, що включає буріння на викидонебезпечний пласт свердловини, її герметизацію, згідно з винаходом вимірюють швидкість газовиділення за зоною можливого впливу розвантажувальної лави на відстані не менше за 0,3 довжини лави, так як на такій відстані вплив лави відсутній. і продовжують по мірі наближення лави захисного пласта і після переходу нею створа з вимірювальною камерою, а визначення тимчасового випередження захисної лави оцінюють по зміні швидкості газовиділення, збільшення якої не менш ніж в десять разів може розглядатися як доказ усунення викидонебезпечності, що відбувся по чиннику напруженості в результаті першочергового відробляння захисного пласта, так як дійове розвантаження приводить до такого істотного збільшення проникність вугільно-порідного масиву, при якому газопроникність вугільного пласта підвищується в десятки, сотні і навіть тисячі разів. Однак задача визначення часу, протягом якого лава захисного пласта повинна випереджати гірські роботи пласта, що захищається, щоб сталася необхідна для усунення викидонебезпечності дегазація, таким чином не вирішується. Для її рішення, вимірювання швидкості газовиділення потрібно продовжувати доти, поки лава не посунеться на відстань, на яку від початку росту швидкості газовиділення було досягнуте її максимальне значення. Зниження її надалі є основою для припинення вимірювань. Час, протягом якого проводиться весь комплекс вимірювань, можна визначити з вираження: де: Т - час вимірювання, доб., L - відстань від лави захисного пласта до місця буріння свердловини, рівна посуванню лави, на якому від початку росту швидкості газовиділення було досягнуте її максимальне значення, V - швидкість посування лави захисного пласта, м/доб. Суть запропонованого способу пояснюється малюнком, на якому представлені: захисний пласт 1; пласт, що захищається 2; свердловина 3; (0,31) - відстань від лави захисного пласта до місця буріння свердловини; (g max) - максимальне значення швидкості газовиділення з свердловини, пробуреної на пласт, що захищається; І і I’ положення лав, відповідно, захисного і що захищається, пластів на момент буріння свердловини; II - положення лави захисного пласта на момент початку росту швидкості газовиділення; III і III' - положення лав, відповідно, захисного і що захищається, пластів на момент закінчення вимірювання швидкості газовиділення; ( T ³ 2L / V ) тимчасове випередження лави захисного пласта від робіт на пласті, що захищається. Спосіб здійснюється таким чином: з відкочувального штреку захисного пласта 1 на пласт, що захищається, 2 за зоною можливого впливу розвантажувальної пави на відстані не менше за 0,3 довжини лави буриться свердловина З діаметром менше за 80 мм, якою пласт 2 перебурюється на всю потужність. В умовах обмеженого випередження відкочувальним штреком лави (30-50 м) свердловина орієнтується перпендикулярно стінці штреку. Бажано, щоб вона для визначення складу порід поміжпластя була керновою. Свердловину бурять під кутом до горизонту не менше за 5-10°, на відстані від підошви штреку 1,5-2,0 м. Пласт перебурюється без промивки, відразу ж після перебурювання пласта вставляється трубка зовнішнім діаметром 6 мм і довжиною, рівній ширині поміжпластя. (Розмір зовнішнього діаметра трубки (6 мм) зумовлений внутрішнім діаметром вимірювальної трубки приладу ПГ-2МА, що використовується в даний час для реєстрації швидкості газовиділення на вугільних шахтах. Надалі розмір зовнішнього діаметра трубки може змінюватися, якщо будуть виготовлені інші прилади для вимірювання швидкості газовиділення, тобто параметри ці принципового значення не мають). Трубка, в кінцевій частині якої встановлюється фіксуюча шайба, герметизується пісчано-глинисто-цементним складом на довжину не менше за 1,5-2,0 м. Приладом ПГ-2МА виробляється не менш шести вимірювань швидкості газовиділення з інтервалом 5 хв. Фіксується час від закінчення перебурювання викидонебезпечного пласта до першого вимірювання. Надалі вимірювання швидкості газовиділення з свердловини проводять не менше за один раз в добу по мірі наближення і видалення лави захисного пласта. Час, протягом якого проводиться весь комплекс вимірювань, можна визначити з вираження: де: Т - час вимірювання, доб., L - відстань від лави захисного пласта до місця буріння свердловини, рівна посуванню лави, на якому від початку росту швидкості газовиділення було досягнуто п максимальне значення, V - швидкість посування лави захисного пласта, м/доб. Зниження її надалі є основою для припинення вимірювань. У нижче наступній таблиці доведені два приклади, які підтверджують запропонований спосіб. У першому прикладі приведена ситуація, коли можна підрахувати тимчасове випередження захисної лави, т. я. отримана максимальна швидкість газовиділення, яка була збільшена більш ніж в десять разів від початкової швидкості газовиділення, у другому прикладі також отримана максимальна швидкість газовиділення, але її значення не перевищує початкову швидкість газовиділення в десять разів, що свідчить про те, що не тільки не можна підрахувати тимчасове випередження захисної лави, а і першочергове відробляння захисного пласта не привело до усунення викидонебезпечності. Таким чином, спосіб експериментальноговизначення тимчасового випередження захисної лави. що пропонується, дозволить встановлювати період часу, протягом якого гірські роботи на пласті, що захищається, повинні відставати від лави захисного пласта.