Способ определения типа геодинамического явления, прошедшего в угольном пласте

(51)5 Е -1 Р 500 ГОСУДАРСТВЕНПО ИЭОБРЕТЕНПРИ ГКНТ СССР ЫЙ НОМИТЕТ ИЯМ И ОТНРЫТИЯ(2 л. В,ведению онных ороды угольнойиспользого типароисшедше ами Методы борьбьеодинамических различ ений н инако ОПИСАНИЕ ИЗО втаесномю сащпзыт 1) 4815031/03(71) Донецкий Физико-технический институт АН УССР(56) Нечаев А.В. Об отличительных признаках внезапных выбросов угля и газа и других газодинамическихявлений. - Мруды ИГД им. А.А,Скочинского. М., 1988, с. 9-15.Инструкцияпо безопасному горных работ на пластах, скл к внезапным выбросам угля, п и газа, М.: 1977, с. 3-5. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИПА ГЕОДИНА КЛЕСКОГО ЯВЛЕНИЯ, ПРОИСИЕДРЕГО В УГОЛЪНОМ ПЛАСТЕ(57) Изобретение относится .к промьппленности и может быть вано для установления точно геодинамического явления, и Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использо вано для установления точного типа геодинамического явления, происшедшего при подземной разработке .газоносного угольного Пласта.Установление точного вида геодинамического явления, в особенности, если оно произошло впервые на пласт имеет важное значение для правильно го выбора мероприятий по борьбе сним 2го при подземной разработке газоносного угольного пласта, Цель изобретения - повыш.ние точности определения типа геодинамического явления. Произ" водят отбор проб угля из ненарушенной и подвергнувшейся геодинамическому разрушению эон пласта. Пробы высушивают и насыщают их метаном, после чего производят регистрацию спектров ЯМР обеих проб сразу после насыщения, через 4 ч и через 1 сут. Определяют интенсивность широких и узких линий спектров, их отношение, строят граФики изменения во времени. Если отношение интенсивностей узкой и широкой линий спектра ЯМР пробы из .нерарушенной зоны й скорости их изменения сов-падают, то явление относят к обрушениям пласта. Если указанное отношение превышает отношение интенсивностей из ненарушенной зоны в два и более раза а скорость их изменения менее чем .в два раза, явления относят к внезапньм выбросам. 1 ил. Для предотвращения внезапных выбросов предназначены способы, основанные на разгрузке и дегазацииугольного массива; опережающая выемка защитных пластов, бурение разгрузочно-дегазационных скважин, образование полостей (щелей), гидроотжим или гидрорыхление пласта. Применение таких способов на пластах, сложенных мягкими сыпучими углями, может привести к возникновению внезапных обрушений угля.Известен способ определения типа происшедшего геодинамического явления при ведении горных работ на газоносцом угольном пласте, основанный на сравнении следующих признаков: форма, размеры и расположение образовавпейся ,в результате происшедшего явления по 5 лостц; характер размещения выброшенного (обрушенного, выдавленного) угля на подошве горной выработки; степень превьппения выделившегося при явлении метана естественной газоносностиугольного пласта.Отличительные особенности признаков различных явлений устанавливаются членами комиссии по расследованию аварии, 5Недостатком данного способа является то, что установить тип явленияс помощью перечисленных внешиих призцаков це вСегда представляется возможцьп, так как этц признаки частоимеют неявно выраженцую формув особенности на крутых пластах.Известен также способ определениятипа геодинамического явления, согласно которому определяют количество газа, выделившегося во время теодинамического явления, а затем вес вынесенного угля, По отнопецио выделившегосягаза к весу вьиес энного угля, По,отношению выделившегося газа к весуцнесеццого угля (относительное газовыделение) судят о типе геодинамического явления. Считают, что наибольшееотносительное газовыделенце характерно для внезапных выбросов угля и газа.Однако для такого вывода при установлении вида явления только этогокритерия цедостатоо так как другиегеодицамические явления часто такое жезначение относительного газовьделения,10как ц при выбросе,Наиболее близким по техническомурешеио к предлагаемому является способ, закаочающис в том что нри геодинамцческом,явлении регистрируют ве-.,личину и скорость газовыделения. Привнезапных выбросах в короткий промежуток времени (практически мгновенно) роисходит изменение концентрацииметана до,значений, превышающих 2,5 , 50При внезапных обрушениях выделениеметана характеризуется более медленным ростом его концентрации в течениевсего процесса,Недостатком данного способа явля- уется низкая точность, так как вцделение метана при выбросах, выцавливаниях и обрушениях не характеризуется точьми критериями (цапрнмер, скоростью роста концентрации метана в исходящей по выработке струе воздуха), аскачкообразное изменение концентрацииметана в отдельных случаях присутствует при всех видах газодинамическихявлений, поэтому предлагаемые отличительные признаки, хорошо работающиепри выбросах больпойнтеисивности,оказываются це всегда эЫективвьмипри выбросах малой мощности.Цель изобретения - повьппение точности определения типа геодинамического явления, происшедшего на газоносном угольном пласте,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу определения типа геодинамического явления, происшедшего в угольном пласте, основанномуна определении изменения сорбционнойспособцости угля, производят отборпроб угля из ненарушенной и подвергцувшейся газодицамическому разрушениюзон пласта, высушивают, дегазируют,насьшают метаном, а затем регистрируот спектр ЯИР обеих проб сразу после насыщения метаном, через 4 ч и через 1 сут после цасыщеция, определяютинтенсивности широких и узких линийспектров, их отношение, строят графики изменения этих отношений в течениевремени, при этом, если отношение интенсивностей узкой и широкой линий спектра ЯИР пробы иэ ненарушенной зонп равно отношению интенсивностей из нарушенной эоны, а скорости их изменения совпадают, считают, что произошло обрушение, а если отношение интенсивностей ненарушенного в два и более раз больше отношения интенсивностей нарушенного угля, а скорость изменения меньше, считают, что произошел выброс,На чертеже приведены графки изменения отношении итенсивностей узкой (1) и ыирокой (Т) линий спектра ЯМР проб угля из ненарушенной и.подвергнувшейся гаэодицамическому раэрушенио эон пласта.П р и м е р. Определение типа геодинамического явления, происшедшего на газоносном угольном пласте, На шахте "60 лет Украины" с пласта Прасковиевскцй отбирали разом пробы угля, подвергнувшиеся геомехавескому разрушенцю. Для сравнения брали контрольные пробыугля цз ненарушенной зоны этого же пласта (целика),Полученный уголь предварительно измельчали до фракции 0,3-0,4 мм, после этого высушивали, дегазировали и помещали в тонкостенные стеклянные пробирки ф 3 мм, Пробирки с углем помещали в систему высокого давления для насыщения их метаном. Давление насыщающего метана 30 атм (3 МПа).Образцы в системе выдерживали в тече ние 5 дней. Метанонасьщенные образцы по очереди помещали в ЯМР-спектрометр широких линж, на самописце которого фиксировали спектры ЯИР этих образцов, Спектр ЯИР представляет собой произ водную линии поглощения. Расстояние между двумя максимумами по координат" ной оси Х называется шириной линии ДН Расстояние между этими же максимумами по координатной оси 7 называется ин тенсивностью линии 1. 1 Пирина линии ДН несет. информацию о геометрической структуре и подвижности молекул; 1 - интенсивность линии - характеризует число ядер участвующих в резонансе. бориа линии позволяет судить о группах реэонируюцих ядер, так как ядра в исследуемом веществе могут обладать различной подвижностью.Ка полученных спектрах уголь - ме- В тан разрешаются две линии, даваемые различными по подвижности ядрами водорода. Ядра, жестко фиксированные на месте по отношению к соседним ядрам (структурные группы органической 35 массы угля), дают ширину линии ДН=, =5,5-б Э. Метан в угле находится в физически связанном состоянии, по сравнению со свободным метаном, так как молекулы метана как бы прилипают .40 к адсорбционным центрам совершая колебательные и трансляционные движения возле них; С увеличением количества заполнения подвижность молекул метана возрастает. Нирина линии сорби рованного метана колеблется от 0,3 до 0,9 Э .(ДН зависит от марки угля) т.е.3 Н метана на порядок больше ширины линии от угля, и эти две линии хорошо разрешимы, ЮПоэтому, .если получать спектры ЯИР от метанонасыщенных образцов, через определенное время можно проследить по уменьшению интенсивности узкой линии скорость дегазации метана из об разцов угля. Интенсивность широкой линии (от угля) для данного образца остается неизменной. По зафиксированным спектрам ЯМР каждой иэ проб угля (из ненарушенной и подвергнувшейся геодинамическому разрушению зон пласта) определяли интенсивности узкой 1 и широкой 1 линий спектров и их отношение 1/1 Затем от этих же проб через 4 ч и через 1 сут после насыщения вновь регистрируют спектры ЯМР, определяют интенсивности узкой и широкой линий спектра и вычисляют их отношение. По полученным данным строят график изменения величины отношения 111 во времени для каждой из проб (см. чертеж). Сразу после насыщения метаном отношение интенсивностей 11 угля из целика составило 7, а угля из нарушенной зоны - 3,5; через 4 ч - 6,8 и 2,2 соответственно через 1 сут соответственно - 5,5 и 1,1. Так как сразу после насыщения отношение интенсивностей 111 из ненарушенной зоны в два раза больше отношения 1 /1 угля из нарушенной, а скорость изменения меньше, значит произошел выброс. Экспериментально установлено, что для угля из обрушеняой зоны соотношение интенсивностей 111 д спектра ЯМР и скороСть их изменения во времени совпадают с этими же параметрами угля из целика, Хорошо випно, что сорбционная способность выброшенного угля в два раза меньше, чем обрушенного угля и угля из целика. Кроме того, десорбция метана в выброшенном угле происходит быстро уже через 4 ч количество метана в угле уменьшается вдвое, а через 3 сут уголь теряет практически весь метан. Для обрушенного угля и угля из целика десорбция происходит постепенно и только через месяц уменьшается в два . раза. Это происходит вследствие того, что во время выброса происходит меха- но-химическая деструкция угля, в результате чего меняется поровый объем и количество адсорбционных центров в выброшенном угле, а обрушенный уголь не претерпевает никаких изменений.При исследовании адсорбционных свойств углей можно определить, бып ли это выброс или обрушение.Предлагаемый способ позволяет повысить точность определения типа геодинамического явления, происшедшего в угольном пласте, за счет учетаструктурных изменений, происходящихв угле во время выброса.Формула и э о б р е т е н и яСпособ определения типа геодинамического явления, происшедшего в угольном пласте, включаюции отбор проб, определение сорбционной способности О угля в пробах в течение промежутка времени и ее изменения и идентификацию типа геодинамического явления по изменению сорбционной способности угля, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, 5 с велью повышения точности определения типа геодинамического явления, отбор проб угля производят из ненарушенной и подвергнувшейся геодинамическому разрушению эоны пласта, пробы высушивают и насыщают метаном, после чего регистрируют спектры ЯМР обеих проб сразупосле насыщения метаном, через четыре часа и через сутки после насыщения,определяют интенсивность широких иузких линий спектров, их отношение,строят. графики изменения этих отношений в течение времени измерений, приотношении интенсивностей узкой и широкой линий спектра ЯМР пробы из ненарушенной зоны, равном отношению интенсивностей пробы из нарушенной зоны, и совпадении изменения их скоростей явление относят к обрушениямпласта, а при отношении интенсивностипробы из ненарушенной зоны, превышаю щем в два и более раза отношение ин тенсивностей из ненарущенной эоны,а скорости их измерения менее чем вдва раза явление относят к внезапным выбросам,