Спосіб прогнозування викидонебезпечності масиву гірських порід

Спосіб прогнозування викидонебезпечності масиву гірських порід, що включає визначення напружень і визначення рівня та меж напруженого стану масиву, який відрізняється тим, що додатково будують криву графіка змін сили тяжіння для визначеної зони масиву гірських порід, аналізують можливість викривлення кривої графіка через геологічні порушення у зоні впливу на масив і коректують її, а несприятливі часові Запропонований винахід відноситься до гірничої промисловості і може бути використаний при ведені гірничих робіт на викидонебезпечних пластах, що знаходяться у складних гірничогеологічних умовах Найбільш близьким, за технічною суттю, до способу, що заявляють, є спосіб оцінки рівня та меж напруженого стану масиву гірничих порід і прогнозу його викодонебезпечності, що включає визначення направлення дій напружень, рівня і меж напруженого стану масиву, вимір електроопору гірничих порід за межами зони та у зоні впливу виробки при зміненні навантаження на масив, визначення різниці отриманих значень електроопору і відношення цієї різниці до початкове вимірюваної величини електроопору [Авторське свідоцтво СРСР № 1671896, кл МКВ E21F 5/00, опубліковане 23 08 91] До недоліків відомого способу відносяться низька достовірність прогнозу і його недовгостроковість, а тому неможливість здійснювання профілактичних заходів на тривалий строк служби родовища, низька техніка безпеки, процес прогнозування трудомісткий і потребує великих витрат на його виконання В основу винаходу поставлене завдання інтервали викидонебезпечності масиву гірських порід розраховують за середньодобовим значенням прирощення швидкості сили тяжіння та його знака полярності, при цьому середньодобове значення прирощення швидкості сили тяжіння розраховують за формулою {(гіг, і Аг, , Л\\\ d g = -^ 23 де dg середньодобове значення прирощення ШВИДКОСТІ СИЛИ ТЯЖІННЯ, dg, - значення сили тяжіння у визначений час доби та у визначеній зоні масиву, (dg,+1) - значення сили тяжіння у наступний час доби у тій же зоні масиву, 23 - КІЛЬКІСТЬ часових інтервалів протягом доби удосконалення способу прогнозу викидонебезпечності масиву гірничих порід, в якому побудова кривої графіку змінення сили тяжіння у визначеній зоні масиву, аналіз можливості викривлення кривої за геологічних порушень поблизу масиву та розрахунок несприятливих часових інтервалів викидонебезпечності масиву гірничих порід за середнім прирощенням швидкості сили тяжіння та и знаком полярності забезпечують визначення часових інтервалів з несприятливими змінами сили тяжіння при відроблянні особливо викидонебезпечних вугільних пластів, цим забезпечується висока достовірність прогнозу, його довгостроковість, можливість вживання профілактичних заходів на тривалий строк служби родовища, що значно підвищує техніку безпеки ведіння робіт на пластах та ділянках, небезпечних з викидів вугілля та газу, процес прогнозування простий і не потребує великих витрат на його виконання Поставлене завдання вирішується тим, що у способі прогнозу викидонебезпечності масиву гірничих порід, що включає визначення направлення напружень і визначення рівня і меж напруженого стану масиву, згідно з винаходом 00 00 47889 передбачені наступні ВІДМІНИ додатково будують криву графіку зміни сили тяжіння для визначеної зони масиву гірничих порід, - аналізують можливість викривлення кривої графіку змін сили тяжіння через геологічні порушення у зоні впливу на масив гірничих порід і коректують її, несприятливі часові інтервали викидонебезпечності масиву гірничих порід розраховують за середньодобовим значенням прирощення швидкості сили тяжіння та його знаку полярності, середньодобове значення прирощення швидкості сили тяжіння розраховують за формулою J 23 dg f де - середньодобове значення прирощення ШВИДКОСТІ СИЛИ ТЯЖІННЯ, dg, - значення сили тяжіння у визначений час доби та у визначеній зоні масиву, (dg, + 1) - значення сили тяжіння у наступний час доби, у тій же зоні масиву, 23 - КІЛЬКІСТЬ часових інтервалів протягом доби Спосіб пояснюється кресленнями, де на фіг 1 - графік змін сили тяжіння і її прискорення, а також абсолютного значення прискорення у зоні масиву гірничих порід шахти "Глибока" шахтоуправління "Донбас", за 10 08 00, фіг 2 - графік змін сили тяжіння і її прискорення шахти "Глибока", за 12 08 00, фіг 3 - схема розрізу земної кулі уздовж однієї з паралелей і вплив на земну кулю змін потенціалу сили тяжіння, фіг 4 - графіки впливу змін потенціалу сили тяжіння на масив а) вигляд кривої при нормальному потенціалі сили тяжіння, б) крива при аномальному потенціалі сили тяжіння, через геологічні порушення із східного боку розлому, в) крива при аномальному потенціалі сили тяжіння, через порушення із західного боку розлому Спосіб прогнозу викидонебезпечності масиву гірничих порід здійснюють наступним образом Існує взаємодія між приливними змінами земної сили тяжіння і ЩІЛЬНІСТЮ гірничого масиву Експериментально встановлено, що підвищення сили тяжіння на ЮмкГал (1 мкГал дорівнює 10 6 д, де g - прискорення сили тяжіння) підвищує середню ЩІЛЬНІСТЬ масиву на 5 • 10 5кг/м3 За наявністю геологічних порушень у масиві враховують вплив та межі напруженого стану у зоні масиву і зміни, що виникають у масиві У зоні масиву з геологічними порушеннями зниження його ЩІЛЬНОСТІ досягає 104кг/м При прогнозі несприятливих часових інтервалів викидонебезпечності масиву гірничих порід, спочатку визначають направлення дії напружень, а також рівень і межі напруженого стану масиву Дані за цими показниками, а також про наявність геологічних порушень у пластах, що оточують масив, надають у геологічній службі підприємства З метою визначення конкретних часових інтервалів викидонебезпечності масиву будують криву графіку змін сили тяжіння, прискорення сили тяжіння та и абсолютного значення у визначеній зоні масиву - щодобово, а у добі - погодинно (розрахунок ведуть за даними Полтавської гравиметричної обсерваторі і) За наявністю геологічних порушень у зоні масиву відбувається викривлення кривої змін сили тяжіння, через те, що, у такому випадку йде перекручування приливної деформації масиву, яка виявляється у зміщенні очикуємих амплітуд переміщення поверхні масиву гірничих порід і може досягати 2 годин, у залежності від розташування порушення відносно даної зони масиву Несприятливі часові інтервали викидонебезпечності масиву гірничих порід прогнозують за двома показниками 1 змінення прирощення швидкості сили тяжіння, середньодобове значення якого розраховують за формулою 7% dg - середньодобове значення прирощення ШВИДКОСТІ СИЛИ ТЯЖІННЯ, dg, - значення сили тяжіння у визначений час доби та у визначеній зоні масиву, (dg, + 1) - значення сили тяжіння у наступний час доби, у тій же зоні масиву, 23 - КІЛЬКІСТЬ часових інтервалів протягом доби Несприятливими часовими інтервалами є такі, числове значення яких більше середньодобового числового значення прирощення швидкості сили ТЯЖІННЯ 2 змінення знаку полярності значення прирощення сили тяжіння Несприятливими часовими інтервалами вважають такі, у, які відбувається його змінення (знаку плюс на знак мінус і навпаки) Спосіб дозволить завчасно прогнозувати несприятливі часові інтервали викидонебезпечності масиву гірничих порід, обліковувати сприятливі і несприятливі часові інтервали та регулювати інтенсивність проходження гірничих виробок виймання вугілля у очисних вибоях, що значно знизить КІЛЬКІСТЬ раптових викидів Приклад 1 Прогнозування викидонебезпечності гірничого масиву проводили на шахті "Глибока" шахтоуправління "Донбас", на масиві пластів гц і гію, 10 серпня 2000р Дані про направлення дії напружень, рівень і межі напруженого стану масиву, а також наявність геологічних порушень у пластах отримують у геологічної служби шахти Дані значень сили тяжіння за цю добу, и прискорення упродовж доби отримують з Полтавської гравиметричної обсерваторії Ці дані розраховані упродовж доби погодинно, починаючи з 0 годин Отримані дані 47889 заносять у таблицю 1 Згідно З даними таблиці 1 будують графік (фіг 1), де на осі X відкладають, для побудови кривої І, числові значення сили тяжіння у кожний часовий інтервал, кривої II - и прирощення швидкості щогодинно, кривої III - абсолютні числові значення прирощення швидкості сили тяжіння, а на осі Y часові інтервали упродовж доби, потім за вищенаведеною формулою розраховують середньодобове значення прирощення швидкості сили тяжіння, яке дорівнює 2005 За даними геологічної служби, геологічні порушення у пластах масиву на 10 08 00 - із східного боку розлому, що враховують з метою викривлення кривої II Несприятливими часовими інтервалами викидонебезпечності гірничого масиву вважаються такі, числове значення яких більше ніж середньодобове прирощення швидкості сили тяжіння - 2005 Таких інтервалів за цієї доби було 9 00 - 01, 01 - 02, 02 - 03, 03 - 04, 07 - 08, 18 - 19, 19 - 20, 20 - 21, 21 - 22 Раптовий викид стався о 8 годині 14 хвилин (у небезпечному часовому інтервалі 08 - 09, для якого абсолютне числове значення прирощення швидкості сили тяжіння дорівнює 2119, що більше за середньдобове, із зрушенням на 14 хвилин, через геологічні порушення пластів масиву із східного боку Приклад 2 Прогнозування викидонебезпечності гірничого масиву на тій же шахті "Глибока", на тих же пластах, гц і h-ю, 12 серпня 2000 р Прогнозування проводилось за тією ж схемою, що і у прикладі 1 Дані сили тяжіння цієї доби, прирощення її швидкості та абсолютні числові значення прирощення швидкості наведені у таблиці 2 Несприятливими часовими інтервалами викидонебезпечності масиву за показниками прискорення сили тяжіння є такі 01 - 02, 02 - 03, 03-04, 04-05, 09- 10, 1 0 - 1 1 , 15-16, 16-17, 2021, 21 - 22, 22 - 23, всього несприятливих інтервалів - 11 За зміною знаку полярності таких інтервалів 2 07-08, 13-14 Раптовий викид стався о 7годині 49 хвилин (у інтервалі 07 - 08), з випередженням у 11 хвилин, через геологічні порушення у зоні масиву гірничих порід Використання запропонованого способу прогнозу викидонебезпечності масиву гірничих порід для конкретної шахти дозволить завчасно прогнозувати часові інтервали викидонебезпечності масиву і може бути використаний при складанні щорічної програми розвитку гірничих робіт, з урахуванням сприятливих або несприятливих часових інтервалів і регулювати інтенсивність проходження гірничих виробок та виймання вугілля в очисних вибоях, що значно знизить вияв раптових викидів, це підвисить безпеку праці при ведінні гірничих робіт і знизить матеріальні витрати з наслідків раптових викидів Центральною КОМІСІЄЮ З боротьби з газодинамічними явищами на шахтах вугільної промисловості України схвалені рекомендації із способу прогнозу викидонебезпечності масиву гірничих порід, з несприятливими змінами прирощення швидкості сили тяжіння, при відроблянні особливо викидонебезпечних вугільних пластів на шахтах Донбасу, рекомендовано його використання при їх оброблянні На протязі двох років (1999-2000р р) на шахті "Глибока" проводили іспити надійності запропонованого прогнозу, який показав майже 100% достовірність 47889 Таблищ її Часові 10. 08 00 Інтер- значення вали сили тяжіння _ _ 9260 6148 1 2210 2 -1759 3 4 -4992 -6927 5 6 -7332 7 -6359 8 -4470 -2351 9 10 -689 11 15 12 -445 13 -1897 14 -3850 15 -5649 16 -6628 17 -6329 18 -4620 19 -1734 20 1776 21 5181 22 7745 23 8907 Значення прирощення абсолютне значення ! швидкості сили тяжіння прирощення швидкості сили тяжіння 3112 3938 3969 3233 1935 405 -973 -1889 -2U9 -1662 -704 460 1452 1953 1799 979 -299 -1709 -2886 -3510 -3405 -2564 -1162 Середньодобове значення прирощення швидкості сили тяжіння 3112 3938 3969 3233 1935 405 973 1889 2119 1662 704 460 1452 1953 1799 979 299 1709 2886 3510 3405 2564 1162 2005 47889 Часові інтервали 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 10 Таблиця 2 прирощення Абсолютне ШВИДКОСТІ СИЛИ ТЯЖІННЯ значення прирощення 957 957 2203 2203 2930 2930 3049 3049 2523 2523 1481 1481 170 170 -1104 1104 -2047 2047 -2445 2445 -2225 2225 -1468 1468 -393 393 701 701 1523 1523 1854 1854 1623 1623 909 909 -75 75 -1051 1051 -1750 1750 -1981 1981 -1680 3680 сили Значення Значення тяжіння 12,08 00 6343 5386 3183 253 -2796 -5319 -6800 -6970 -5866 -3819 -1374 851 2319 2712 2011 488 -1366 -2989 -3898 -3823 -2772 4022 959 2039 Середньодобове значення прирощення 1571 1 10 серпня 2000р 4 6 10 12 ФІГ. 1 14 16 18 20 22 24 Години 11 47889 12 12 серпня 2000 p. 20 22 -зхп: Фіг. З Фіг. 4 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 24 Години