Способ предотвращения выбросов угля и газа

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 49477 Е 21 Г 5/О СВИДЕТЕЛЬ ВТОРСК Изобретение промышленности обеспечения безо бросоопасных плИзвестен спос бросов угля и газа, нии по угольному скважин длиной не 80-250 мм на расс более двух радиусо с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР(71) Государственный Макеевский научноисследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности(56) Временная инструкция по безопасномуведению горных работ на пластах, опасныхпо внезапным выбросам угля, породы и газа. М., 1983, с.142-147.Николин В,И, и др, Использование опережающих скважин для предотвращениявнезапных выбросов угля и газа. М.: 1974,с.8,(57) Использование: обеспечение безопасности работ на выбросоопасных пластах.Сущность изобретения: в очистном или подотносится к горной и предназначено для пасности работ на выастахоб предотвращения вызаключающийся в бурепласту опережающих менее 5,0 м, диаметром тоянии друг от друга не в эффективного влияния кважин.Недостатком известного способа являтся отсутствие контроля состояния краеой части угольного пласта в процессе готовительном забое бурят опережающие скважины. В процессе бурения определяют в равных интервалах. параметр сейсмоакустического сигнала, возникающего при взаимодействии бурового инструмента с пластом. Выделяют интервал с максимумом среднего значения найденного параметра и определяют отношение этого максимума к средним значениям параметра в последующих интервалах. Бурение скважины до проектной длины продолжают в том случае, если упомянутое отношение не достигает.критического уровня. Затем скважину разбуривают до проектного диаметра, осуществляя при этом поинтервальный контроль параметра сейсмоакустического сигнала и его соответствие критическому уровню, В качестве параметра сейсмоакустического сигнала используют энергию или амплитуду его высокочастотной составляющей, 1 з.п. ф-лы, 2 ил,бурения, что в определенных ситуациях приводит к развязыванию выброса.Наиболее близким к предлагаемому является способ прогноза степени удароопасности участков угольного пласта, включающий бурение по угольному пласту скважин, регистрацию максимальной амплитуды импульса при бурении метрового интервала, определение по этому параметру степени удароопасности пласта. Чем больше амплитуда регистрируемого импульса, тем выше категория удароопасностипласта.Такая оценка справедлива лишь для весьма крепких, удароопасных пластов и оказывается непригоднойдля выбросоопасных пластов, сложенных из мягких угольных На фиг. 1 и 2 приведены графики и схема пачек,Даже при явных признаках выбросо- реализации способа.опасности (затягивание и зажатие бурового На фиг.2 обозначены подготовительная инструмента, интенсивный вынос газа и выработка 1, опережающая скважина 2, буштыба из скважин) появление отдельных 5 ровой агрегат 3, сейсмоприемник 4, прибор импульсов на фоне общего сейсмоакустиче для измерения среднего значения пара- ского"сйгнала, возбуждаемого бурением, метра сейсмоакустического сигнала в раврегистрируется крайне редко, Таким обра- ных интервалах,зом, основным недостатком способа явля- Способ осуществляют следующим обется использование параметров единичных 10 разом.импульсов, по которым невозможно опре- В подготовительном забое 1 в соответделить степень выбросоопасности угольно- ствии с паспортом проведения противовыбго пласта. росных мероприятий намечают точкиЦелыю изобретения является повыше- заложения опережающих скважин 2, для буние безопасности за счет своевременной 15 рения которых используют агрегат 3, На оценки состояния краевой части угольного расстоянии от буримой скважины, приблипласта, зительно равном проектной ее глубине, заПоставленнаяцельдостигаетсятем,что крепляют сейсмоприемник 4, к которому согласно способупредотвращения выбросовуг- подключают прибор 5, позволяющий в выля и газа, заключающемуся в бурении опережа бранном интервале бурения определить средющих скважйн в очистном или подготови- нее значение параметра сейсмоакустического тельном забое, определении параметров сигналаиотношение Кмаксимумаэтогопасейсмоакустического сигнала; установле- раметра к текущим значениям, Для этой цении степени выбросоопасностипо показа- ли можно использовать персональную телю сейсмоакустического йараметра, 25 ЭВМ,например,типаДВК-З.Приэтомнеобпредварительно бурят скважины малого ди- ходимо установить двустороннюю связь аметра, определяют в процессе бурения в между забоем и дневной поверхностью для равнь 1 х интервалах параметр сейсмоакусти- передачи в Э ВМ сейсмоакустического сигческогосигнала,возникающегопривзаимо- нала, а в забой - команды по результатам действии бурового инструмента с 30 обработки, Для условий данного забоя или массивом, выделяют интервал с максиму- аналогичного по горно-геологическим усломом среднего значения параметра, опреде- виям устанавливают для выбранного параляют отношение этого максимума к метра сейсмоакустического сигнала, средним значениям параметра в последую- например средней энергии критический щих интервалах, причем бурение скважины 35 уровень отношения средних энергий (Кр). продолжают до проектной длинц, если это Для этого можно использовать два спосоотношение не достигает критического уров- ба.ня, а затем разбуривают скважину: до про- . Если при бурении скважин малого диаектного диаметра, при этом осуществляют метра (42 мм) проявляются признаки выбропоинтервальный контроль параметра сейс соопасности (удары, интенсивный вынос моакустическогосигналаиегосоответствие штыба и газа, выталкивание инструмента) критическому уровню. или такие скважины пробурены в предвыбВ качестве параметра сейсмоакустиче" росной ситуации, то по трем-пяти таким ского сигнала используют энергию или ам- скважинам определяют максимальное знапл итуду высокочаст:;тной составляющей. 45 чение отношения, которое и является критиПри бурении скважины в краевой части ческим уровнем. Второй способ угольного пласта многие параметры сейс- используется в случае, когда бурение сквамоакустического сигйала, возникающего в жин малого диаметра протекает без осложпроцессе взаимодействия буровой коронки нений, В этом случае критический уровень с пластом, изменяются с глубиной в зави отношения энергий - это удвоенное значесимости от изменения горного давления. ние параметра, определенное в процессе При перебуривании зоны максимума гор- бурения 10 - 15 скважин. Кригический уроного давления сейсмоакустический сигнал вень отношения параметров для данного обладает минимальной энергией. Анализ забоя по мере его подвигания и накопления изменения средней энергии сейсмоаку данных может быть уточнен.стического сигнала при бурениискважин в Интервал буренка, в пределах которого различных условиях показал, что в безопас- выполняют осреднение параметра, прининых зонах отношением максимумакмини- мают равным около полумощности пласта, муму обычно составляет 1,5-2,0, а при нонеболее 0,7 м.ДляшахтДонбассаоптибурении в опасных зонах 3,5-5,0 и более. мальный интервал 0,3-0,5 м, После.опреде10 ниям. Отношение максимальной энергии к средней (К) сравнивают с критическим уровнем (К,р), Бурение останавливают, если К 35 20 геологических нарушений, краевые части 35 40 45 ления критического уровня отношения параметра бурят скважину малого диаметра,В процессе бурения скважины непрерывно регистрируют параметр сейсмоакустического сигнала, например среднюю энергию. Как правило, на первых интервалах бурения скважины средняя энергия сигнала растет и на некоторой глубине (1 - 3 м) достигает своего максимума, Это значение фиксируют и при дальнейшем бурении скважины вычисляют отношение К максимального значения энергии к средним поинтервальным значепревысит Ккр, так как продолжение бурения связано с.опасностью развязывания выброса. В такой ситуации необходимо перейти к бурению других скважин согласно паспорту, а затем вернуться к добуриванию оставленной, осуществляя контроль К, а затем разбурить ее до расчетного диаметра.Если степень выбросоопасности в забое такова, что при разбуривании скважины К превышает Кр, то необходимо разбуривание осуществлять постепенно, увеличивая диаметр буримой скважины, вплоть до расчетного.В очистном или подготовительном забое часто есть возможность установить участки, потенциально наиболее опасные по выбросам (в подготовительном забое это угловые части или зоны геологических нарушений, в очистном забое также зоны лавы, особенно при сплошной разработке). Если в забое установлен такой участок, то в его пределах бурят две-три скважины, если при бурении величина К имеет среднее значение, то в других частях забоя скважину малого диаметра не бурят, а приступают к бурению скважины расчетного диаметра,контролируя К.Если, по мере подвигания забоя при бурении не менее двух-трех циКлов величина К находится в пределах средних значений, то в последующих циклах скважины,малого диаметра предварительно не бурят.В проектных точках заложения скважин бу 25 30 рят скважины расчетного диаметра, контролируя состояние краевой части угольного пласта по величине К,В качестве параметра сейсмоакустического сигнала предпочтительно использовать энергию сигнала,или амплитуду его высокочастотной составляющей, расположенной выше группы резонанснйх частот,Предлагаемым способом исключается возможность развязывания выброса за счет постоянного контроля краевой части уголь-. ного пласта; осуществляется бурение в различных по степени опасности забоях и можно выбирать наиболее оптимальный режим бурения. Формул а изобретения 1. Способ предотвращения выбросов угля и газа, включающий бурение опережающих скважин в очистном или подготовительном забое, определение параметров сейсмоакустического сигнала, установление степейиопасйостй пласта по показателю сейсмоакустического параметра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения безопасности за счет своевременной оценки состояния краевой части угольного пласта; предварительно бурят скважины малого дяйметра, определяют в процессе бурения в равных интервалах параметр сейсмоакустического сигнала, возникающего при взаимодействии бурового инструмента с пластом, выделяют интервал с максимумом среднего значения параметра, определяют отношейие этого максимума к средним значениям параметра в последующих интервалах, причем бурение скважины продолжают до проектной длины, если это отношение не достигает критического уровня, а затем разбуривают скважину до проектного диаметра, при этом осуществляют поинтервальный контроль параметра сейсмоакустического сигнала и его соответствие критическому уРовню,2. Способдпо п.1, отл ича ю щийс я тем, что в качестве параметра сейсмовкустического сигнала используют энергию или амплитуду его высокочастотной составляющей.1749477 1,2 1,0 е е Корректо Реда кто Мотыл и Заказ 2576 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по и 113035, Москва, Ж, зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1, Ьротн,сЬ1,4 Составитель Г. Колчи Техред М,Моргентал Подписноеретениям и открытиям при ГКНТ СССшская наб 4/5