Способ прогноза газообильности выемочных участков угольных шахт

(51) 4 Е ИЗОБРЕТЕ обил ти выем ых участя указан- и от типаежду зона ростране зависимо ных ении последних т расстояния м го забоя и на чего производ инией очи ением, пос ейсмо- и/ части шахтного поля, включающейвыемочные участки, для которых составляется прогноз, и геолого-структурное обследование подготовительныхвыработок, оконтуривающих данныеучастки, и определяют по полученнымданным пространственное положениемалоамплитудных тектонических нарушений в пределах указанных участков,а также их морфологические признакии величину амплитуды, в соответствии вентиляции уголь 1981, с. 43-49 с которыми устанавливают тип нарушений, затем в соответствии с установ ленными типами нарушений и ранее поученными в результате шахтных набюдений усредненными значениями стеени повышения газообильности выемоч ных участков в зонах распространени малоамплитудных тектонических нарушений различных типов находят прогнозное значение степени повьппения газообильности выемочных участков в зонахмалоамплитудных тектонических наруше,ний и вводят поправку в прогнозноезначение относительной газообильностивыемочных участков путем умноженияуказанного .значения на найденное прогнозное значение степени повьшениягазообильности. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ НОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научно-исследовательский геологоразведочный институтугольных месторождений(54) (57) СПОСОБ ПРОГНОЗА ГАЗООБИЛЬНОСТИ ВЫЕМОЧНЫХ УЧАСТКОВ УГОЛЬНЫХ ШАХТ, заключающийся в определении прогнозного значения их относительной газообильности по геологоразведочным данным о природной газоносности угольных пластов и вмещающих пород и по шахтным данным о фактической газообильности пройденных выработок, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности прогноза газообильности выемочных участков угольных шахт за счет учета влияния малоамплитудных тектонических нарушений, дополнительно производят шахтные наблюдения за изменением относительной газообильности выемочных участков в процессе прохождения их очистных забоев через зоны распространения малоамплитудных тектонических нарушений различных типов, по результатам наблюдений определяют усредненные значения степени повышеи электроразведк44349 2 ных шахт осуществляют следующим обИзобретение относится к горной промьшленности и может быть использовано для прогнозирования газообильности (главным образом метанообильности) подземных горных выработок, на основе которого осуществляется проектирование вентиляции угольных шахт выбор способов и средств управления газоны- делением, определение оптимальных нагрузок на очистные выработки, допустимых по газовому фактору, и решение ряда других задач, непосредственно связанных с обеспечением безопасных условий труда и попутным использованием каптируемогометана.Целью изобретения является повышение точности прогноза гаэообильнос- ти выемочных участков угольных шахт эа счет учета влияния малоамплитудных тектонических нарушений.В основу предлагаемого способа положено закономерное изменение (возрастание) значений относительной газообильности в зонах развития мало- амплитудных тектониче.ких нарушений по сравнению с "Фоновыми" значениями газообильности вне этих зон, а также отмечаемая в процессе шахтных наблюдений за изменением газообильности выемочных участков закономерная зависимость степени повышения газообиль 40 ности от принадлежностималоамплитудных тектонических нарушений, пересекающих указанные участки, к определенным морфологическим классам (сбросам, надвигам, взбросам и т,п.), атакже от величины амплитуды данныхнарушений,На фиг, 1 показан план выемочногоучастка угольной шахты (угольныйпласт ), пересекаемого малоамплитудными тектоническими нарушениями,и совмещенный с ним график измененияотносительной метанообильности указанного участка в зоне распространения малоамплитудных тектонических нарушений; на фиг. 2 - увеличенный вмасштабе вертикальный разрез 44-44в зоне распространения малоамплитудных тектонических нарушений на планевыемочного участка, показанном нафиг. 1; на фиг. 3 - поясняющая предлагаемый способ схема выемочного уча 3стка с зоной малоамплитудных тектонических нарушений, для которого составляется прогноз газообильности,Предлагаемьй способ прогноза гаэообильносии выемочных,участков уголь разом.По данным геологической документации шахтных полей выявляют и нано сят на планы горных выработок малоамплитудные тектонические нарушения(показаны на Фиг. 1 и 2 толстымипунктирными линиями) различных типов,встречающихся при разработке уголь О ных месторождений и отличающихсядруг от друга по морфологическимпризнакам (сбросы, надвиги, взбросыи т,п.) и величине амплитуды Н. Впроцессе прохождения очистных забоев 15 выемочных участков через зоны распространения малоамплитудных тектонических нарушений различных типов производят шахтные наблюдения эа изменением относительной газообильности ука эанных участков путем измерения содержания газа (газовыделения) в рудничной атмосфере и расчета месячныхили декадных значений относительнойгаэообильности (метанообильности)25 для отработанных участков шахтных полей по данным измерения содержаниягаза в рудничной атмосфере, а такжепо данным учета количества добываемого угля, его зольности и влажности, 30 имеющимся в учетностатистических подразделениях шахт. Расчет с производятпо известплй формуле, преобразованнойприменительно к одному месяцу работывыемочного участка и к одной тоннебеззольной массы угля 100Ч Ч с м/т.с.б.м100- (А+Ъ 7)ф э1440 1 6где = ----- м /т добычинА1А - зольность угля эа месяцс(декаду);в ,влажность угля за месяц (декаду);1 - среднемесячное (среднедекадное) значение газовьделения,3/мин;А - добыча угля за месяц (декаду);и - число рабочих дней в месяце50 (декаде),1440 - число минут в сутках,Изменение вычисленных значений относительной метанообильности с вовремени (по месяцам проходки очистного забоя обозначены римскими цифрами на фиг. 1) и пространстве (взависимости от расстояния Ь, отмеряемого от средней части нарушения или1244349 где и - аппроксимированчое значениеотносительной метанообильности выемочного участкаф1, - длина зоны выемочного участ 5 ка, на метанообильность которой влияют малоамплитудные тектонические нарушения,начало отсчета 1. совпадаетс началом отсчета расстоя 10 ния Таи Ь - коэффициенты, определяемыепутем логарифмирования ука-занной функции1 р(сТ - и,) = 1 ва + (1 - 1,) 1 Ь15 и последующего определения величины1 яа и 1 рЬ решением системы уравне- ний к2 1 аИх 1 рЬ,к=;Е; (1. Ж 100-300 м (данные пределы, выражаю 35 работок при разработке новых участков шахтных полей. Применительно к конк ретным стадиям отработки выемочных где Г5 исло степеней свободкспоненты Г = 5. дны- дят=о,+ серии сближенных нарушений вдоль осевой линии очистной выработки выемочного участка в направлении, противоположном направлению движения очистного забоя) отображается точками награфике о = Г(Е), который совмещается с планом выемочного участка(фиг. 1). На основе подготовленныхтаким образом исходных дайных графически или путем расчета определяют"фоновыезначения с относительной метанообильности отработанных выемочных участков вне зон развития малоамплитудных тектонических нарушенийи усредненные значения степени повышения относительной метанообильности м = ц/а, указанных участков в зонах пересечения с малоамплитудными тектоническими нарушениями. Причем значение коэффициента, характеризующего степень повьппения относительной метанообильности, определяют в зависимости от расстояния 1 принимая указанное расстояние в пределах щие зону влияния тектонических нарушений на газообильность выемочных участков, установлены статистическимпутем). Вместе с тем значение коэффициента м устанавливают для каждого типа мапоамплитудных тектоническихнарушений, характеризующегося определенными морфологическими признаками и величиной амплитуды. Получаемыезначения поправочного коэффициентаК периодически уточняются по меренакопления новых статистических данных по метанообильности очистных выучастков и соответствующим положениям их очистных забоев поправочный коэф фициент К может определяться путем аппроксимации фактически наблюдаемых динамических рядов изменения относи ной метанообильности в форме экспоненциальных, гиперболических и других функций, параметры которых определяются, например, с помощью стандартного метода наименьших квадратовНапример, представленный .на фиг. 1график изменения относительной метанообильности достаточно точно аппроксимируется экспоненциальной функцией=4 где ц 1.; - текущие фактические значения относительной метанообильиости и расстояния 1., соответствующие точкам графика на фиг.- число точек, по которым строится экспонента,Реальные значения о рассеиваются относительно аппроксимирующей пунктирной кривой. При этом в качестве меры рассеивания принимается среднее квадратичное отклонение 6 фактических значений ц от расчетных значенийПо полученному значению 6 строи ся доверительньп интервал рассеивания и, верхняя граница которого в зоне нарастания относительной метанообйльности ( за 150 м от начала нарушений) обозначена на фиг. 1 пунктирной линией,Полученные таким образом данные о степени повьппения метанообильност выемочных участков угольных шахт в зонах пересечения с малоамплиту ми тектоническими нарушениями сво ся в таблицу следующего вида,2, Взбросы и т.д. ют,или представляются в виде графиков- номограмм . Классификационные признакималоамплитудных тектонических нарушений, встречающихсяпри отработке выемочных участков на угольных шахтах 1Морфологические Величина признаки на- амплитуды рушений нарушений После этого производят сейсмораз,ведку (например, детальную сейсмораз- З 5 ведку по методу отраженных волн и/или сейсмопросвечивание) и/или электроразведку (например, по методу физической фильтрации электрических полей, машинной корреляции геофизи ческих аномалий и т.п.) части шахтного поля в зоне выемочных участков, для которых составляется прогноз, и геолого-структурное обследование (включающее документацию, зарисовку, 45 фотографирование вскрытых нарушений) подготовительных выработок 1 (фиг.3), оконтуривающих данные выемочные участки. По полученных данным определяют пространственное положение мало- амплитудных тектонических нарушений, пересекающих действующие или планируемые к работе очистные выработки 3 выемочных участков, для которьгх составляется прогноз метанообильности, а также морфологические признаки и величину амплитуды указанных нарушений. Попутно с сейсмо- и/или электроСтепень повышения относительной метанообилъности( К м) выемочных участковугольных шахт, пересекаемыхмалоамплитудными тектоническими нарушениями (усредненные значения) Расстояние от линии очистного забоя до нарушений, м 300- 250- 100- 50250 200 50 0 разведкой и геолого-структурным обследов анием для получения указ анныхсведений о малоамплитудных тектонических нарушениях могут быть дополнительно использованы данные, получаемые при бурении геологоразведочныхскважин на шахтных полях в зоне выемочных участков, для которых составляется прогноз метанообильности. Местоположение выявленных малоамплитудных нарушений 2 наносят на планы вы-.емочных участков и в соответствии сполученными данными о морфологических признаках и величине амплитудыустанавливают типы указанных нарушений. Затем в соответствии с установленными типами нарушений 2 и ранееполученными в результате шахтных наблюдений усредненными значениями степени повышения газообильности выемочныхучастков в зонах распространения малоамплитудных тектонических нарушенийразличных типов (информация об указанных значениях,как было указано выше,представляется в виде таблиц или графи1244349 ЗИ 300 850 200 750 700 50 ков-номограмм) определяют прогнозноезначение степениповышения метанообильности К для различных стадий отработки очистной выработки 3 выемочногоучастка по мере приближения очистногозабоя 4 к зоне 5 нарушений 2 и егопродвижения по данной зоне (заштрихованная зона 5 является зоной влияниянарушений 2 на метанообильность очистной выработки 3 выемочного участка).По известной методике определяют прогнозное значение с 1 относительной метанообильности выемочного участкабез учета влияния малоамплитудных тек тонических нарушений 2, используя геологоразведочные данные о природнойгазоносности угольных пластов и вмещающих пород (данные газового каротажа скважин по промывочной жидкости и 20по керногазовым пробам, отбираемымс забоя скважин с помощью керногаэонаборников различных конструкций)и шахтные данные о,замеряемой фактической гаэообильности пройденных выработок, В полученное прогнозное эначение относительной метанообильности вводят поправку, учитывающую влияйие на данное значение малоамплитуд. ных тектонических нарушений, пересекающих выемочный участок. Для этого значение с 1 умножают на найденную ранее степень (коэффициент) повышения метанообильности выемочного участка в зоне 5 пересечения его очистной выработки 3 с малоамплитудными тектоническими нарушениями 2 и получают уточненное прогнозное значение относительной метанообильности выемочного участка Чр мп 1 Чпгде- индекс, характеризующий тип нарушений 2 в соответствии с их морфологическими признаками и величиной амплитуды.Вне зоны 5 влияния нарушений 2 значение относительной метанообильности выемочного участка принимается Равным Ч (т.е. без введения поправочного коэффициента К, ).1244349 иР,Подпис В 4/5 Произ ственно-полиграФическое предприятие, г.ужгород, ул.Проект актор В.Коваз 4432 НИИПИ Гос по дела113035, Ио ставитель И.Федяевахред Н.Бонкало, Корректор Л.Пилипенк 436митета СССРткрытийкая наб.,Тираж рственного к зобретений иа, Ж, Рауш