Способ моделирования выброса газоводоугольной смеси при добыче угля

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)4 Е 39/00, Е 21 Р 5/О ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ МИТЕТ СССРИЙ И ОТКРЫТИИ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4052955/22-0304.03,8607.12.87.ИнститутУССРА.Н. Зорин, А,П,Колесников, В.И.Диденко622.023(088.8)Авторское свидетел293, кл, Е 21 Р 5(21) (22) (46) (71) ки АН (72) В.Г. и А.Т (53) Бюп. В 45геотехнической механи Клец ровски ство СС О, 1977(54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯГАЗОВОДОУГОЛЬНОЙ СМЕСИ ПРУГЛЯ ЬБРОСА ДОБЫЧЕ(57) Изобретени промышленности изучения процес подвижное состо ния - повышение ния. Отбирают о ного пласта. Ра мере высокого д няют свободное тся к горной значено для тно преда пер, угля в изобрете- оделирова еводаель ние чности из угольраземещавлени образец в м заполв камере За яствювао К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 801357571 А 1 бетоном, равнопрочным боковым горнымпородам, чтобы образовалась вокруг .образца бетонная оболочка высотой, равной высоте угольного образца. Через бетонную оболочку бурят шпур в образце, иммитирующий скважину. Затем загружают образец осевой нагрузкой в пределах 10-403 от разрушающей, определенной экспериментальным путем. Подают газ в шпур до давления, равного давлению, газа в угольном пласте, В последующем догружают образец нагрузкой, равной естественному горному давлению. Нагнетают в шпур воду до достижения давления нагнетания, равного 907. горного давления, и резко производят сброс давления. По объ"Щ ему разрушенной части образца судят о состоянии исследуемого угольного ,пласта. 111 икл исследований повторяют до полного извлечения угольного образца. Пересчет данных моделирования на натурные условия позволяет установить связь параметров гидроимпульсного воздействия с кол-вом и характеристиками выбрасываемой газоводоугольной смеси. 1 ил.1 135757Изобретение относится к горнойпромышленности и предназначено дляиеучения процесса перевода угля вподвижное состояние путем гидроимпульсного воздействия.5Целью изобретения является повы-,шение точности моделирования.На чертеже представлено устройство для реализации предлагаемого способа, разрез.Способ осуществляется следующимобразом,Отобранный из моделируемого пластаф образец 1 угля, предварительнообрезанный с двух сторон, помещаетсяов камеру 2 высокого давления так,чтобы поверхности среза были параллельны плоскостям нагружения, Свободный от образца объем в камере заполняется бетоном так, чтобы вокруг образца образовалась бетонная оболочкаЗ.высотой, равной высоте угольногообразца. Бетон приготавливается всоотношении цемент-щебень-песок-вода 25таким образом, чтобы прочность затвердевшего бетона была равной прочности моделируемых боковых пород. После затвердевания бетона через отверстие 4 в камере высокого давления вбетонной оболочке со стороны отверстия и в образце угля на всю .его ширину пробуривается шпур 5, имитирующий скважину в естественных условиях в горном массиве с учетом приня 35того критерия подобия. К отверстию 4в камере подсоединяется вентильноеустройство 6, Камера устанавливаетсяна прессе и через два подвижных штока 7 камеры образец сжимается осевой 40нагрузкой в пределах 10-40 Х от разрушающей, определенной экспериментальным путем;,Через вентильное устройство 6 в шпур подается газ, напримеретанф и при достижении давлениэа на манометрах устройства 6, равного величине давления газа в угольном пласте, нагнетание прекращаетсяи вентиль подачи газа закрывается.Производится нагружение образцанагрузкой, равной естественному горкому давлению уЧ(у- объемный вес вышележащих пород, Н- глубина,), и послеэтого через вентильное устройство 6в шпур нагнетается вода под началь 55ным давлением, превышающим давлениегаза. При достижении давления нагнетания, равного 90 естественного горного давления,уБ, перекрывается вен 1 2тиль подачи воды и нагнетание прекращается, К вентильному устройству 6 подсоединяется улавливающая емкость 8 и производится резкий сброс давления путем открытия заслонки 9. Выброшенную газоводоугольную смесь исследуют, определяя соотношение твердой и жидкой фаз, массу угля и объем разрушения образца.Описанный. цикл исследований повторяется до полного извлечения угольного образца, признаками чего является выброс частиц бетонной оболочки. После этого проводится анализ моделирования.П р и м е р . Способ выполняется,. для моделирования выброса газоводоугольной смеси через скважину диаметром 100 мм при добыче угля путем гидроимпульсного воздействияВыброс производится иэ пласта ш - "Тонкий" на горизонте 970 м. Пласт ш- "Тонкий" - опасный по внезапным выбросам угля и газа, относительная газообильность составляет 14 м метана на тонну суточной добычи, давление газа в пласте 2,9 МПа. Мощность пласта 0,5 м, угол падения 57 , Кровля и почва пласта-сланец песчанистый, слабослоистый, прочностью 50 МПа. Из пласта отобраны пробы угля в виде кусков массой 2-5 кг. По ндрмативным методам определены физико-механичес- кие свойства угля: модуль упругости Е = 1,51 10 МПа, коэффициент Пуассона = 0,3, пористость угля 9 Х, объемный вес 1,87 т/м, предел прочности угля на сжатие 7,5 МПа. ГеомеФ-. рический критерий подобия принят 1 а 10 у силовои - 11Порядок моделирования следующий. Образец угля обрезают с двух сторон4 параллельными плоскостями и отбивают с других сторон таким образом, чтобы он помещался в цилиндрическую камеру 2 с зазором между образцом и стенками, равным 2-3 см. Образец устанавливают в камеру на поршень нижнего штока. Затем приготавливают бетон, смешивая 2,8 кг цемента марки 600 с 3,0 кг щебня фракции 5-10 мм, 2,0 кг песка и 3,0 воды. Приготовленным бетоном заполняют свободный от образца объем в камере так, чтобы вокруг образца образовалась бетонная оболочка высотой, равной высоте угольного образца. Через 28 дней блок, состоящий из угольного образца 1 и1357 Способ моделирования выброса газоводоугольной смеси при добыче угля,включающий отбор образца угля иэугольного пласта, размещение его вкамере высокого давления, нагружение,нагнетание в него газа, бурение вобразцешпура, имитирующего скважинув массиве, и регистрацию процессов,происходящих,в образце, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности моделирования,после размещения образца в камересвободное пространство в ней заполняют бетоном, равнопрочным боковым фгорным породам, и через бетонную обо;лочку бурят шпур в образце, затемнагружают образец осевой нагрузкой впределах 10-402 от разрушающей и подают в шпур газ до давления, равного 5давлению газа в угольном пласте, затем догружают образец нагрузкой,.равной естественному горному давлению,нагнетают в шпур воду до достижения о давления нагнетания, равного 903горного давления, и резко производятсброс давления, а по объему разрушенной части образца судят о состоянииисследуемого угольного пласта.,бетонной оболочки 3 прочностью 50 МПа, готов к моделированию. Через отверстие 4 в камере высокого давления сверлом с победитовой напайкой и низкооборотистой дрелью бурят шпур5 5 диаметром 10 мм, перебуривая бетонную оболочку со стороны отверстия 4 и угольный образец на всю его ширину. К отверстию 4 в камере подсоединяют вентильное устройство 6, состоящее из канала и вентиля подачи газа, ка.нала и вентиля подачи воды и механической заслонки 9. Камеру устанавливают на прессе Пи через два подвижных штока 7 образец сжимают нагрузкой 3,0 МПа. К вентилю подачи .газа через высоконапорный трубопровод подсоединяют баллон с метаном и, открывая вентили .на баллоне и на устройстве 6, подают метан, наблюдая за давлением на манометре вентиль- ного устройства 6, При достижении давления 2,9 МПа подачу газа прекращают, перекрывая вентили на газовом 2 баллоне и вентильном устройстве, Затем образец дагружают до нагрузки 24,2 МПа и через вентильное устройство 6 в шпур нагнетают воду плунжерным насосом высокого давления. При достижении давления на манометре устройства 6; равного 21,8 МПа, нагнетание прекращают и перекрывают вентиль подачи воды. К вентильному устройству 6 подсоединяют улавливаю 3 щую емкость 8. Открывая заслонку 9, инициируют выброс. Выброшенную газоводоугольную смесь улавливают емкостью 8, в крышке которой имеется сетчатый фильтр, через который.газ по газопроводу выводится в атмосферу, за пределы лаборатории, Водоугольную смесь взвешивают, затем высушивают и определяют массу выброшенного угля,5714объем разрушения угольного образца исоотношение твердой и жидкой фаз смеси. Пересчет полученных данных моделирования на натурные условия позволит установить связь параметров гидроимпульсного воздействия с количеством и характеристиками выбрасываемой гаэоводоугольной смеси и определить эффективные параметры для различных горно-геологических условий. Формула изобретенияорректор С, Ч Заказ 591130Тираж 453ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д Подпис предприятие, г. ужгоро Производствен Проектная, 4 с игр Составитель И. ФомичеваРедактор С. Патрушева Техред М.Ходанич