Способ определения выбросоопасности горных пород

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 5(5 в Е 21 1 5/00 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОтнРыти ИЗОБРЕТЕНИЯДЕТЕЛЬСТВУР: НН; ПИ АВТОРСКОМУ.47 и, И. М В.П.Б блем комп ольшинскии, совксного освое 8)я по безопасномпластах, склонугля, породы90.видет21 ведению х к внегаза. М ельство СССРГ 5 ЮО, 1979 (протоДЕЛЕНИЯ В РНЫХ ПОР жин, отбор об пределение ест росоопасности, целью повыше выбросооп асио ОБ ОПРЕ ТИ ГО ение сква вание, о и и выб что, с деления(54) (57) СПОС РОСООПАСНО включающий бу цов, их высуши венной влажнос личаюиийся те надежности опр БОД, аз- стсти(71) Институт прония недр АН ССС(56) 1. Инструкцигорных работ назапным выбросамНедра, 1977, с.2. Авторское с810991, кл, Етип). 801062405 А горных пород путем определения физико- механических характеристик пород при их увлажнении, при бурении скважин определяют деление кернов на диски, отобранные образцы увлажняют до полного влагонасыщения и при их высушивании до интервала влажности, соответствующего насыщению прочносвязанной влагой, одновременно регистрируют изменение влажности образцов и их линейных размеров, по которым рассчитывают относительные деформации образцов при высушивании, при этом определение выбросоопасности горных пород производят путем сравнения полученных значений деления кернов на диски, влажности и деформации образцов с критическими, которые устанавливают в невыбросоопасных зонах, и при величине деформации мень- Я ше критической и естественной влажности больше предела насыщения прочносвязанной влагой независимо от наличия керновых дисков горную породу относят к невыбросоопасной.Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при установлении прогноза выбросоопасности горных пород до их отработки и в процессе ведения горных работ В массиве, содержащем выбросоопасные пласты.Известен способ прогноза выбросоопасности горных пород, включающий бурение керновых скважин по прогнозируемому слою породы и анализ кернового материала. При наличии более 30 - 40 выпукло-вогнутых дисков на 1 и кернов, песчаник считают высокой степени выбросоопасным; при наличии не более 20 - 30 дисков на 1 м кернов, перемежа ющихся породными цилиндрами длиной 50 - 100 мм с характерными кольцевыми трещинами - средней степени опасности; выход кернов размером 150 - 200 мм и более, опоясанных трещинами и перемежаемых единичными дисками, свидетельствует О невысокой степени выбросоопасности порол 11.Недостатком данного способа прогноза выброс и;сО(ти является то, что он не учитывает изме нение потенциальной выбросоопясности пород в зависимости от уровня нас,цения порового пространства флюидами.Няиболе близким по технической сущности и получаемому результату к изобретению является способ определения в угольном пласте участков, склонных к динамическим и газодинамическим явлениям, включаюший бурение скважин, отбор образцов, их высушивяние, определение естественной влажности и максимальной гигроскопической вл жности и установление по этим хара кт 1).ткям выбросоопасностн горных порол 12).Н;остятко. известного способа прогноза являГя его низкая надежность, так как ; рн рогОзвыбросоопясности не учитывает;я изменнпе физико-механических свойств ГО рных пород, насыщенных флюиями по простиранию и падению пластов нера вномерГо,роме того, выполнение способа трулоевко, я его выполнение требует с,ОК 10 з),.1;:бОратОрнОГО Оборудования.Цл 1, взобрс Гения -- повышение надежности оп редс лен ия выбросооп ясности горных порол путем Определения физико-меха с к х х 1 ) ятр 1 стик пород при их ув- , 1;)ГК,1), 1 остя);,-:е:1 я 1;с,в;Остигается тем, что с)Г,-я с)с 41, )ызючающему бурение сквя)1, )то)р Об 1)язцОВ, их ВысушиВание, )и",)лс,вес 1 В 1:ОЙ ВлажГОсти и Выбросоо 1)ясест 1, при бурении скважин опрелляют леление кернов на диски, отобранные образцы увляжняют до полного влагонасышсння и при их высушивании до интервала влажности, соответствующего на;)шени)О нрочносвязанной влагой, Одновре.:.1 1;И,." Гв)РУОт ИЗМЕНЕНИЕ ВЛажНОСтИ обря Ов я ях,)инейных размеров, по кото)в) О 1:1;) Те,;ьЫе дефор.а 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ции образцов, при высушивании, при этом определение выбросоопасности горных пород производят путем сравнения получен- н ных значении деления кернов на диски, влажности и деформации образцов с критическими, которые устанавливают в невыбросоопасных зонах, и при величине деформаций меньше критической и естественной влажности больше предела насыщения прочносвязанной влагой независимо от наличия керновых дисков горную породу относят к невыбросоопасной.Способ осушествляется следующим образом.В массиве горных пород бурят разведочные керновые скважины диаметром 59 - 76 мм по оси внаботки, если прогнозируемый слой породы находится во всем сечении выработки, либо по направлению подвигания выработки по каждому слою отдельно, если в сечении выработки несколько прогнозируемых слоев породы. Анализируют керновый материал и определяют количество дисков на 1 м кернов либо наличие кольцевых трещин, Производят отбор проб с обнаженной поверхности прогнозируемого слоя породы. Определяют естественную влажность пород по известной методике ГОСТ 11014 - 70. Отобранные образцы увлажняют в специальной ванне с водой до полного влагонасышения, Контроль за увлажнением образцов выполняют путем их периодического взвешивания. Если в течение 2 сут вес образца не изменяется, считают, что он увлажнился до полного насыщения, Затем образцы помещают в специальное устройство, позволяющее одновременно в процессе высушивания регистрировать изменение их массы и линейных размеров. Образцы выдерживают в устройстве до полного высушивания (нулевого уровня влажности), Контроль полного высушивания выполняют аналогично контролю . полного насыщения. Изменение влажности образцов по мере высушивания рассчитывают по формулесгдеЖ; текущее значение влажности, %;С; текущее значение веса образца, г.; б, вес образца при нулевом уровне влажности, г.Относительные деформации усадки при изменении влажности в интервале, соответствую шем насыщению прочносвязан ной влагой, определяют по изменению линейных размеров образцов и вычисляют по формулед 1где б относительная деформация усадкина интервале влажности, соответствующем насыщению прочносвязанной влагой, относительные единицы; И - изменение линейного размера на интервале влажности, соответствующем насышению прочносвязанной влагой;1062405 Составитель Г. Васюцкова Редактор В. Иванова Техред И. Всрсс Кор 1)ситор О. Вилик Заказ 10180/35 Тираж 444 11 одписнос ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4звеличина линейного размера при полном насыщении образца, мм.Полученное значение относительной деформации сравнивают с критическим значением, которое определяют предварительно для каждого типа пород. При величине относительных деформаций меньше критического значения и естественной влажности пород больше предела насыщения прочно- связанной влагой, участок массива горных пород относят к невыбросоопасному, незави О симо от наличия выхода керновых дисков. Для выбросоопасных песчаников критическое значение относительных деформаций составляет 8 10относительных единиц. В дальнейшем текущий прогноз выбросоопасностиосуществляют по уровню естественной влажности массива. Если естественная влажность пород больше предела насыщения прочно- связанной влагой, то прогнозируемый учас 4ток массива считают невыбросоопасным. При апробации предложенного способа на шахтах по Красноармейскуголь и п/о Красноармейскшахтострой предел насыщения песчаников прочносвязанной влагой равен 2,5/о.Преимущество предложенного способа заключается в том, что при его применении отдельные зоны горных пород переводятся из категории угрожаемых или опасных в неопасные, что в свою очередь позволяет отменить применение в этих зонах специальных противовыбросных мероприятий, значительно снизить стоимость ведения горных работ при отработке пластов.Экономический эффект от внедрения предложенного способа определения выбросоопасности горных пород при сооружении выработки длиной 000 м составляет 15 тыс. руб.