Спосіб оцінки викидонебезпечності вугільного пласта

1 Способ оценки выбросоопасности угольного пласта, включающий бурение шпуров их герметизацию, измерение относительного газовыделения из шпура, определение газоносности пласта и оценку выбросоопасности этого пласта о т л и ч а ю щ и й с я тем, что определяют предварительно глубину отжима пласта, глубину зоны опорного давления, измеряют относительное газовыделение из призабойного пространства, бурение шпуров производят на глубину зоны опорного давления, при этом измерение относительного газовыделения из шпура производят непрерывно и одновременно с измерением относительного газовыделения из призабойного пространства в каждом цикле выемки пласта и при возрастании глубины отжима пласта, отно-' сительного газовыделения из шпура и призабойного пространства в последующем цикле выемки пласт относят к невыбросоопасному, при неизменных значениях глубины отжима и относительного газовыделения из шпура и возростании относительного газовыделения из призабойного пространства угольный пласт считают выбросоопасным, а при уменьшении глубины отжима и относительного газовыделения из шпура и возростании относительного газовыделения из призабойного пространства угольный пласт считают особо выбросоопасным 2 Способ по л 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что шпур бурят впереди забоя лавы и определяют расстояние, на котором относительное газовыделение из шпура принимает экстремальное значение. Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке угольных пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ оценки выбросоопасности угольного пласта, основанный на определении газоносности угольного массива включающий в себя бурение контрольных шпуров измерение объема выделившегося газа и оценку уровня выбросоопасности пласта по значению его газоносности [1] Недостатком способа является невысокая его надежность, поскольку сам по себе уровень газовыделения может ни о чем не говорить, так как контрольным шпуром можно пересечь суфляр, зону угля, склонную к интенсивному отжиму с повышенным газовыделением, и т д Поэтому более надежный прогноз должен основываться на оценке га С ел ел 15522 зоносности в целом, в т.ч. в зоне выемки и в глубине массива, охватывая глубину зоны пластических деформаций. Целью изобретений является повышение надежности оценки выбросоопзсности угольного пласта. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем бурение шпуров, их герметизацию, измерение относительного газовыделения из шпура, определение газоносности пласта и оценку выбросоопасности этого пласта, определяют предварительно глубину отжима пласта, глубину зоны опорного давления, измеряют относительное газовыделение из призабойного пространства, бурение шпуров производят на глубину зоны опорного давления, при этом измерение относительного газовыделения из шпура производят непрерывно и одновременно измерением относительного газовыделения из призабойного пространства в каждом цикле выемки пласта и при возрастании глубины отжима пласта, относительного газовыделения из шпура и призабойного пространства в последующем цикле выемки пласт относят к невыбросоопасному, при неизменных значениях глубины отжима и относительного газовыделения из шпура и возрастании относительного газовыделения из призабойного пространства угольный пласт считают выбросоопасным, а при уменьшении глубины отжима относительного газовыделения из шпура и возрастании относительного газовыделения из призабойного пространства угольный пласт считают особо выбросоопасным. С целью обеспечения безопасного расположения штрека относительно лавы путем установления зон повышенной и пониженной газодинамической активности угольного пласта шпур бурят впереди лавы и определяют расстояние, на котором относительное газовыделение из шпура принимает экстремальное значение. 5 10 15 20 25 30 35 40 На фиг. 1 схематически представлено 45 расположение оборудования, необходимого для осуществления способа; на фиг. 2 график изменения относительного газовыделения из шпура (кривая 9) по мере перемещения относительного забоя; на фиг. 3 - 5 0 график изменения относительного газовыделения из шпура (кривая 9) и призабойного пространства (кривая 10); на фиг. 4 - схема воздушного эжектора для снижения концентрации метана в устье скважины; на фиг. 55 5 - видА на фиг. 4. Способ осуществляют следующим образом. С штрека 1осуществляют бурение шпура 3 в пласте 2 на глубину 20-25 м. В шпурь 3 устанавливают газоотводящую металлическую трубку 4, например медную, диаметром 6-8 мм и оборудуют газовую камеру 5 длиной 0,5-1,0 м Конец трубки 4, выходящий из шпура 3, перфорируют, т.е. по ее периметру пробивают отверстия диаметром 0,05-2 мм. Отверстия располагают на расстоянии 3-5 мм друг от друга. Длину перфорированного конца трубки 4 принимают равной 10-15 см. При необходимости уменьшить длину перфорированной части трубки 4, ее перекрывают с помощью резиновой трубки диаметром 4-6 мм. Газовая камера 5 должна находиться вне зоны влияния штрека на угольный пласт, т.е. не менее чем 10-12 м от штрека. Вблизи устья шпура 3 оборудуют отстойник 6 со смесительной камерой 7, установленной на измерительной аппаратуре 8, в качестве которой используется серийно выпускаемый датчик ДМТ-3, последний передает данные измерений относительного газовыделения из шпура на стойку с самописцем на поверхности шахты (кривая 9). На этот же самописец выводятся данные измерений относительного газовыделения из призабойного пространства с помощью второго датчика ДМТ-3 (кривая 10). В смесительной камере 7 происходит снижение фоновой концентрации метана примерно до 0,5%, что необходимо для надежной рабо/ы датчика ДМТ-3 (концентрация метана в измерительной камере датчика не должна превышать 2,5%). Через трубку 4 с помощью прибора ПГ-2 МА производят измерение скорости газовыделения из шпура 3 Сразу после герметизации шпура скорость газовыделения из него может составлять 2-5 л/мин Через 0,5-1 ч скорость газовыделения уменьшается до 0,10-0,20 л/мин и менее и трубку 4 подключают к аппаратуре 8. При этом самописец на поверхности шахты записывает по мере перемещения забоя кривую 9 (фиг. 2), которую условно разбивают на ряд отрезков, характеризующих различное состояние угольного пласта: в-б - участок сжатого угля; б-в переходный участок; в-е -участок перемятого угля; е-с - зона ориентированных трещин; е-ж - зона нетронутого массива. При этом зона начала глубинного отжима в призабойной части угольного пласта, как правило, находится согласно кривой 9 (фиг 2) на ее участке с-г, где на этом участке определяют глубину отжима. При высокой газоносности пласта и большом газовыделении из шпура (более 20-25 л/мин) необходим более надежный источник уменьшения фоновых значений концентрации газа в шпуре, чем смеситель 15522 ная камера. Для этого в устье шпура 3 вместо смесительной камеры 7 устанавливают эжектор, соединенный с газоотоодящей трубкой 4. В эжектор по шлангу 11 подается заданное количество сжатого воздуха, который, выходя из сопла 12, разжимает метан, поступающий из трубки 4 в отводящий трубопровод 13, а оттуда газовоздушная смесь нужной концентрации поступает в измерительную аппаратуру 8. Периодически из эжектора удаляют пыль путем снятия крышки 14 в отстойнике 15. Забойный герметизатор 16 служит для установки и крепления эжектора в устье шпура 3. Необходимое количество воздуха определяют из расчета обеспечения предельной концентрации газа, на которую рассчитан используемый датчик. Например, для датчика АКМ-ДМТ-3 предельная концентрация газа равна 2,5%. Тогда необходимое количество сжатого воздуха определяется из выражения: 100 • Qr п =Qr + Q ' B 5 10 15 20 25 где Qr - количество выделяющегося из шпура метана, л/мин; п - предельно допустимая концентра30 ция метана в смеси; QB ~ необходимое количество воздуха, л/мин. Из выражения (1) следует 10 ° 35 Приняв Qr равным 20 л/мин и п - 2,5%, из зависимости (2) получим: 40 3 QB = 0,78 м /мин. Глубину отжима пласта определяют путем поинтервального бурения шпуров на глубину зоны опорного давления и измере- 45 ния скорости газовыделения. При этом длину зоны отжима (разгрузки) устанавливают по динамике газовыделения. Затем осуществляют выемку угля. После каждого цикла выемки угля забой приближается к месту 50 расположения газовой камеры 5 в шпуре 3, при этом, как показано на фиг. 2 концентрация метана, фиксируемая датчиком ДМТ-3, 6 из шпура возрастает от фоновой до 1,52,0%. Концентрация метана в призабойном пространстве (фиг. 3, кривая 10) возрастает от фонового уровня до 1,0-1,5%, В обоих случаях фиксируют максимальные концентрации газа. Перед выемкой следующего цикла вновь определяют глубину зоны отжима и в процессе выемки фиксируют максимальные концентрации метана у шпура и в призабойном пространстве. Пользуясь графиком изменения относительного газовыделения из шпура (кривая 9) и призабойного пространства (кривая 10), изображенным на фиг. 3, производят оценку выбросоопасности угольного пласта. Если глубина отжима, относительноегэзовыделение из шпура и призабойного пространства возрастают по сравнению с предыдущим циклом в выемки (отрезки К-0 и К'-О'), то пласт относят к невыбросоопасному. При неизменных значениях глубины отжима (отрезок Л-М) и относительного газовыделения из шпура и возрастании относительного газовыделения из призабойного пространства (отрезок Л'-М') угольный пласт считают аыбросоопасным. Приуменьшении глубины отжима и относительного газовыделения из шпура (отрезок М-Р) и возрастании относительного газовыделения из призабойного пространства (отрезок М'-Р') пласт считают особо выбросоопэсным. Для обеспечения безопасного расположения штрека относительно лавы произвоДят замер концентрации газа вблизи шпура 3, который расположен на границе зоны опорного давления или за ее пределами. По мере приближения забоя к газовой камере 5 шпура 3 фиксируют изменение концентрации метана (фиг, 2) по сравнению с фоновой, т.е. более 0,5%. Определяют расстояние от забоя лавы, на котором зафиксированы максимальные концентрации метана. На этом расстоянии впереди очистного забоя горное давление проявляется наиболее активно, поэтому забой откаточного штрека впереди лавы располагают на расстоянии, большем или меньшем указанного расстояния. Например, если расстояние, на котором зафиксирована максимальная концентрация метана, равно 15 м, то забой откаточного штрека располагают на расстоянии, большем или меньшем 15 м. 15522 Фиг . , • ' ' . . • ' • • • - . . •• 6 * • • • 9 Q о A 5; 6 7 VOTM Фиг. 2 9 yv* 1 ж 15522 9 і5 M -s*^* t , смен Фиг.з Фиг.4 Bud A Фиг.5 Упорядник Замовлення 4188 Техред М.Моргентал Коректор О. Кравцова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл , 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул Гагаріна, 101