Способ разработки выбросоопасных угольных пластов

(51)5 Е 21 Е 5/00 56 А 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯ ЗОБ Т И АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ У ЫБРОСООс- о ОПИСАНИЕ(71) Комплексный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проблемам Центрального района Донбасса(56) Авторское свидетельство СССР М 901567, кл. Е 21 Р 5/00, 1980.Авторское свидетельство СССР М 1578365, кл, Е 21 Р 5/00, 1988. Изобретение относится к угольнои мышленности и может быть использо при разработке пластов, опасных по запным выбросам угля. Известен способ механизированной выемки полезного ископаемого, включающий контроль за состоянием выбросоопасного пласта путем измерения шумности и подачу выемочного механизма. вдоль линии очистного забоя, по которому контроль за выбросоопасностью осуществляют в процессе подачи выемочного механизма, при этом для каждого пласта предварительно определяют зависимость шумности пласта от скорости подачи выемочного механизма в опасных и неопасных зонах, по которой устанавливают критический уровень шумности, а подачу выемочного механизма производят со скоростью, соответствующей шумности пласта ниже ее критического уровня,(54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ВПАСНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ(57) Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано при разработке пластов, опасных по внезапным выбросам угля. Сущность изобретения: измеряют энергию отдельных актов акустической эмиссии, вычисляют величину в отношения между количествами импульсов акустической эмиссии с большой и малой энергией по математической формуле и при Ь = 0,40,7 выполняют противовыбросные мероприятия, а при Ь = 0,71,3 выполняют мероприятия по предотвращению опасных обрушений кровли, 1 табл. Недостатком этого технического решения является установление критических значений шумности для всего пласта, а не для конкретных его участков., что может быть причиной снижения безопасности или снижения эффективности работы. Кроме того, по данному способу не учитывается многообразие факторов, влияющих на выбросоопасность, и многообразие форм проявления повышенного горного давления.Известен способ разработки выбросоопасных угольных пластов, включающий выемку угля в забое, регистрацию в процессе выемки угля активности акустической эмиссии, определение статистических и критических характеристик этой эмиссии и установление по ним ситуации в забое, опасной по газодинамическим явлениям, остановку выемки угля и применение мероприятий по устранению газодинамических явлений, по которому после остановкивыемки угля производят дополнительно определение активности акустической эмиссии и процентного отношения К активности акустической эмиссии после остановки выемки угля в забое к сумме указанной эмиссии и активности акустической эмиссии, зарегистрированной в процессе выемки угля, и при К40% применяют противовыбросные мероприятия, а при К ) 40 применяют мероприятия против обрушения пород кровли.Недостатком этого способа является неполный учет информации, содержащейся в физическом явлении акустической эмиссии, что ограничивает надежность установления состояния выбросоопасного пласта и вмещающих пород,Цель изобретения - повышение надежности установления состояния выбросоопасного пласта и вмещающих пород и повышение безопасности работ за счет уточнения порядка проведения профилактических мероприятий по снижению опасности.Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки выбросоопасных угольных пластов использована зависимость энергии, выделяемой в каждом акте акустической эмиссии, от физико-механических свойств горных пород, в которых происходит локальное нарушение сплошности, заключающаяся в том, что измеряют энергию отдельных актов акустической эмиссии и вычисляют значение критерия Ь из соотношенияабая Ц1 ц Егде Е - энергия импульсов акустической эмиссии;К(Е) - частота появления импульсов с энергией Е;а - поправочный коэффициент, определяемый из уравнения регрессии 1 цй(Е) по 9 Е,и при Ь = 0,4,0,7 выполняют противовыбросные мероприятия, а при Ь = 0,71,3 - мероприятия по предотвращению опасных обрушений кровли,В качестве физической предпосылки для способа разработки вступает зависимость энергии, выделяемой в каждом акте акустической эмиссии, от способности горной породы накапливать потенциальную энергию деформаций и от механизма релаксации накопленных напряжений. Сравнение энергии импульсов акустической эмиссии из пласта и из вмещающих пород показывает, что статистические соотношения между импульсами различной энергии из угля и из породы существенно отличаются; для вы 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 бросоопасных углей характерно преобладание большого количества импульсов малой энергии, а для пород кровли характерно выделение энергии в виде относительно редких событий с большой энергией в каждом отдельном событии. Таким образом, параметры статистического распределения частоты й(Е) появления импульсов с энергией Е зависят от среды, в которой происходит растрескивание, В соответствии с принятыми представлениями повышение активности акустической эмиссии связано с общим увеличением опасности ведения горных работ, Применение предлагаемого способа позволяет уточнить источник опасности и в случае, когда происходит преимущественное разрушение угольного пласта, выполнить профилактические мероприятия по предотвращению внезапных выбросов, а в случае, когда происходит преимущественное разрушение пород кровли, выполнить мероприятия по предотвращению опасных обрушений кровли.Способ осуществляют следующим образом,Устанавливают датчики акустической эмиссии и регистрируют ее; Измеряют энергию отдельных актов акустической эмиссии. На технологически целесообразном временном интервале, например, ежесуточно или на каждый технологический цикл, определяют статические параметры распределения количества импульсов М(Е) с энергией Е, Для этого подсчитывают общее количество импульсов и, определяют диапазон изменения энергии импульсов Емн и Емакс и делят диапазон Емакс - Емин на количество интервалов п =п п+1 Определяют количества событий й(Е), попавших в энергетический класс каждого из п интервалов, и строят распределение 1 дй(Е) = 1(Е), Поскольку в двойном логарифмическом масштабе зави- симость 19 М(Е) = 1(Е) имеет линейный характер, критерий опасности Ь отражает крутизну наклона графика 19 М(Е) = 1(Е) и может быть найден из соотношенияа - 9 4 ЕцЕНапример, на шахте "Красный Профинтерн" ПО "Орджоникидзеуголь" при входе забоя в зону, определенную прогнозом по активности акустической эмиссии как потенциально опасная, в течение суток зарегистрировали 33 импульса акустической эмиссии, Минимальная энергия импульса составила 0,6 10 Дж, а максимальная 24,2 10 Дж. Поскольку наклон распределения 1 цй(Е) по 19 Е не зависит от коэффициента передачи измерительного тракта,пронормировали полученные данные, разделив их на 4 условный уровень энергии, равн ый 1 10 Дж. Определили количество интерваловв = 1 пп+ 1 = 1 п 33+ 1 =4 5и разделили диапазон Емакс - Емин на 4 интервала. Количество событий, попавших в каждый из энергетических интервалов; приведено в таблице.Построили распределение 1 дй(Е) = 10 =1(19 Е) = а - Ь 1 дЕ по данным таблицы и, по величине отрезка, отсекаемого прямой на оси ординат, определили величину вспомогательного коэффициента а, в данном случае а = 1,48, Задаваясь произвольным 15 значением 1 дЕ, находим 1 дй(Е), например при 1 дЕ = 1 1 дй(Е) = 0,91, откуда-. Я.Е о,гцЕТак как полученное значение 0,4Ь20 0,7, приняли решение и необходимости выполнять противовыбросные мероприятия. При обследовании забоя нормативными методами и проведении профилактических мероприятий отмечались зажим и толчки 25 бурового инструмента, повышенный выход газа и штыба, т,е. заключение о необходимости выполнения профилактических противовыбросных мероприятий полностью подтвердилось. 30Использование заявляемого способа разработки выбросоопасных угольных пластов позволяет повысить надежность установления состояния выбросоопасного пласта без привлечения дополнительных 35 средств контроля массива и целенаправленно выполнить мероприятия по предотвращению опасных состояний, что повышает безопасность горных работ;Таким образом, практическая реализа ция предлагаемого решения заключается в измерении энергии отдельных актов акустической эмиссии, построении распределения количества событий данного энергетического класса по диапазону изменения энергии, 45 вычислении критерия Ь, определении вида опасного состояния и выполнении профилактических мероприятий, соответствующих виду опасного состояния,Достоверность достижения постав ленной цели подтверждается широкими горно-э кспериментал ьн ыми работами, выполненными с привлечением нормативных способов контроля массива,Преимущества предлагаемого способа по сравнению с известным заключаются в более полном учете информации, поступающей по каналам звукоулавливающей аппаратуры, связанной с физической природой разрушения угольного пласта и вмещающих пород, что позволяет повысить надежность установления опасного состояния.Применение предлагаемого способа разработки выбросоопасных угольных пластов. целесообразно при разработке комплекса профилактических мероприятий по борьбе с внезапными выбросами и опасными обрушениями кровли на конкретном пласте, что позволяет повысить эффективность и безопасность ведения горных работ,Формула изобретения Способ разработки выбросоопасных угольных пластов, включающий выемку угля в забое, регистрацию в процессе выемки угля акустической эмиссии, определение статистических и критических характеристик этой эмиссии и установление по ним ситуации в забое, опасной по газодинамическим явлениям, остановку выемки угля и применение мероприятий по устранению газодинамических явлений, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности установления состояния выбросоопасного пласта и вмещающих пород и повышения безопасности работ, измеряют энергию отдельных актов акустической эмиссии и вычисляют величину соотношения между количествами импульсов акустической эмиссии с большой и малой энергией из соотношенияа - д 4 Е)цЕгде а - поправочный коэффициент, определяемый из уравнения регрессии 1 дй(Е) по 19 Е;Е - энергия импульсов акустической эмиссии;М(Е) - частота появления импульсов с энергией Е при Ь = 0,4-0,7 выполняют противовыбросные мероприятия, а при Ь=0,7-1,3 выполняют мероприятия по предотвращению опасных обрушений кровли.