Способ прогноза метанообильности выемочных участков угольных шахт

(5)5 Е 21 Г 7/О ТЕНИЯ ИСАНИЕ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ.И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕ(71) Государственный Макеевский научноисследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (72) Д.В. Кузьмин, А.И,Прокопенко, С.А. Шев-" цов, В.Е. Шевцов и В.Р.Овчаренко(56) Авторское свидетельство СССР Ь 1244349, кл, Е 21 Г 7/00, 1987.Дополнение к руководству по проектированию вентиляции угольных шахт. М.: Недра, 1981, с. 11, 12.(54) СПОСОБ ПРОГНОЗА МЕТАНООБИЛЬНОСТИ ВЪЕМОЧНЪХ УЧАСТКОВ УГОЛЬНЫХ ШАХТ(57) Изобретение относится к горной промсти и м,б. использовано при прогнозировании газовыделения на эксплуатируемых горных предприятиях. Цель - повышение точности прогноза метанообильности вые-. мочных участков (ВУ) угольных шахт за счет количественного учета влияния всех типовИзобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при прогнозировании метановыделения эксплуатируемых угольных шахт.Цель изобретения - повышение точности прогноза в деформационных зонах за счет количественного учета влияния всех ти- пов тектонической деформации угольных пластов и угленосных отложений.На фиг.1 представлена схема выемочного участка шахты, где 1. - профили для расчета параметра Т; 2 - изогипсы поверхности тектонической деформации (ТД) угольных пластов и угленосных отложений. Определяют гипсометрический план поверхности отрабатываемого угольного пласта путем построения подземной маркщейдерской опорной сети на площадях ВУ. Разбивают контур ВУ на профили. Количество профилей составляет не менее количества границ среднемесячного подвигания забоя. В пределах каждого профиля рассчитывают величину ТД. Устанавливают зоны пониженных ТД, В пределах этих зон проводят дополнительные шахтные наблюдения за изменением абсолютной метанообильности. с последующим определением относительной метанообильности ВУ. По полученным данным рассчитывают среднее значение относительной метанообильности, соответствующее средним значениям пониженных ТД. После этого в пред.лах каждого профиля рассчитывают провозное значение поправочного коэффициента и уточненное прогнозное значение относительной метанообильности ВУ. 3 ил., 1 табл. почвы отрабатываемого угольного пласта; 3 - граница месячного подвигания забоя,На фиг.2 представлено изменение тек- .тонической деформации (Т) и относительной метанообильности (ц 0) в пределах выемоч 1 ного участка, где 5 - кривая, отражающая поведение параметра 90; 6 - кривая, отра 1, жающая поведение параметра Т; 7- п)офили для расчета параметра Т.На фиг,З представлена зависимость 8 изменения относительной метанообильности (ц ) от интенсивности тектонической де 1719659где у - региональный наклон угленосныхотложений, в условных единицах, определяотУ= дгп (2) Д 1 - сечение изогипс, м; 30 Д гп - расстояние между изогипсами, м; Ф - удельная кривизна угольного пласта 1/м, отражающая степень его дефор-. мированноВти, определяют по формуле35 ф Ксргде- длина искривленной части пласта, м;Кср - средняя кривизна искривленной 40части пласта в двумерном,прострайстве,1/м;К - кривизна угольного пласта,определяют по формуле г у (х 2(3) К -50 Р - дизьюнктивная нарушенность угольного пласта, угленосных отложений, определяют из выраженияР-А 1, (4) 55 где А- стратиграфическая амплитуда разломам;- протяженность разлома по простиранию, м; деформации (Т) отрабатываемого угольногопласта в пределах выемочногоучастка 3 южной лавы,Способ прогноза метанообильности выемочных участков угольных шахт осуществляют следующим образом,Путем построения подземной маркшейдерской опорной сети на площадях выемочных участков, для которых составляетсяпрогноз, определяют гипсометрический 10план поверхности кровли или почвы отрабатываемого угольного пласта (фиг,1). Исследуемую площадь действующих выемочныхучастков разбивают равномерной сеткойпрофилей (показаны на фиг,1 и 2), количество которых в пределах исследуемой лавыравно количеству границ среднемесячныхподвиганий забоя. В пределах выделеннойсетки профилей (см.фиг,2) производят расчет тектонической деформации Т по формулеТ.=у е е (1) а, ф- коэффициенты уравнения связи( ц,1; Р,0104), м 2 и 1/м 2 соответственно.Для определения коэффициентов уравнения связи был обработан большой экспериментальный и фактический материал повыемочным участкам шахт (более 100 объектов), отрабатывающих различные угольныепласты.Результаты расчета параметра Т приведены в табл.1,При прохождении очистных забоев выемочных участков через зоны пониженныхтектонических деформаций производятшахтные наблюдения за изменением абсолютной метанообильности выемочных участков и определяют месячные значенияотносительной метанообильности 9 о длявыемочных участков шахты с учетом добычиугля, Расчет цо производят по известнойформулеЦо = Цпл + Цвп, (5)где цпл - относительное газовыделение изразрабатываемого пласта, м /т,цпл = Кпл (х-х 1),. (6)Кпл - коэффициент, учитывающий влияние системы разработки на метановыделение из пласта;х - природная метаноносность пласта,м /т,х 1 - остаточная метаноносность углейпри выуаче их за пределы выемочного участка, м /тЦвп = Цсп+ Цпор+ Кру (х - хо) (7)цвп - относительное газовЫ 1 еление извыработанного пространства,м /т;цсп - относительное газовыделение изсближенных пластов (спутников); м /т,цпор - относительное газовыделение избоковых пород, м /т;Кру - коэффициент, учитывающий метановыделение из целиков невынимаемых пачек угля, отн.ед.;хо - остаточная метаноносность углей,з/Находят связь между относительнойметанообильностью и тектонической деформацией выемочного участка по формуле(см; фиг.3)ц,1:а пТ+Ь (8)значения коэффициента а и свободногочлена Ь; а = 10,07, Ь=31,53 при значениикоэффициента корреляции г = 0,8408.Полученные в результате дополнительных шахтных наблюдений и последующихрасчетов данные об.изменении тектонической деформации и относительной метано-.обильности выемочного участка сводятся втаблице,На основе полученных данных, отраженных в таблице, устанавливают зоны пониженных тектонических деформаций, которые соответствуют минимальным фактическим значениям в пределах выемочного 5 участка (см. профили 1 - 5 по табл. и фиг.2).Для нахождения в пределах каждого профиля прогнозного значения поправочного коэффициента и и последующего расчета в пределах каждого профиля уточ ненного прогнозного значения:относительно метанообильности выемочного участка ц определяют среднее значение относительно метанообильности вйемочного участка с 1 оо, соответствующее среднему 15 значению пониженных тектонических деформаций То (исходные данные взяты в таблице, 1-5 расчетные профили).1и 11,8 + 11,8 + 11,8 + 12,3 + 12,3 20 С 1 о=12,0 м /т,при этом среднее значение пониженныхтектонических деформаций равно250,132 + 0,132 + 0,133 + 0,152 + 0,152То5= 0,140230Применительно к конкретным положениям очистного забоя выемочного участка расчетного профиля 7(см.табл,) определяют значение поправочного коэффициента35о=аи( - ) =1007 1 п()=2,29Т 0,176То1Затем к полученной величине прогнозного значения относительной метанообиль ности цо прибавляют прогнозное значениеипоправочного коэффициента одля соответствующих стадий отработки выемочногоучастка, пересекающего определенные деформационные зоны, и получают уточнен ное прогнозное значение относительной метанообильности выемочного участка в пределах расчетного профиляС = С 1 о + О= 12,0+ 2,29 = 14,29, (10)50Формула изобретенияСпособ прогноза метанообильности выемочных участков угольных шахт, включающий определение природной метано носности угольных пластов и вмещающих пород, определение гипсометрических пла. нов угольных пластов, нанесение на них значений природной метгноносности угля, определение оносительной метанообильности выработок шахтопласта из математического выражения, о т л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения точности прогноза в деформационных зонах за счет количественного учета влияния всех типов тектонической деформаций угольных пластов и угленосных отложений, производят построение подъемной маркшейдерской опорной сети на площадях выемочных участков, определяют гипсометрический план поверхности кровли отрабатываемого угольного пласта, разбивают контур плана выемочного участка на профили, количество которых принимают не менее количества границ среднемесячного подвигания забоя, в пределах каждого профиля определяют величину тектонической деформации иэ соотношенияк,Р ррТ=)/е е 7 где Т - тектоническая деформация, усл.ед.;у - региональный наклон угленосных отложений, усл.едсФ= - 1-, - удельная кривизна угольного1пласта, отражающая степень его деформированности, 1/м 2;Кор - средняя кривизна искривленнойчасти пласта в двумерном пространстве,1/м,1 - длина искривленной части пласта, м;Р - дизъюнктивная нарушенность угольного пласта, угленосных отложений, м;а, ф - эмпирические коэффициентыуравнения связи, м, 1/м соответственно,выделяют по полученным результатам зоныпониженных тектонических деформаций, впределах этих зон проводят определениесреднего значения относительной метанообильности участка 9 о, соответствующегоисредним значениям пониженных тектонических деформаций То, и рассчитываютуточненное прогнозное значение относительной метанообильности выемочного участка в пределах каждого профиля поформулес 1=с 1 о + Сг,игде д- поправочный коэффициент, м /т;д= а 1 п(Т 1/То);а - эмпиуический коэффициент.уравнения связи, м /т;Т 1 - текущее значение тектонической деформации в пределах профиля, усл,ед.,Прогнозное значение поправочного коэффициента, а Относительная метанообильность выемочного частка, м/тТекущее значение тектонической деформации, Т Уточненное прогнозное значение, цРассчитанная по шахтным дополнительным наблю ениям, о 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 2 3 а 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 1,8 1 1,8 11,8 12,3 12,3 14,2 14,2 14,5 15,9 16,2 16,7 15,3 15,3 15,3 17,5 25,9 17,5 16,8 11,39 11,39 11,47 12,81 12,81 14,0 14,29 14.85 17,50 17,58 17,66 16,31 16,72 16,49 18,60 16,69 19,69 16,72 0,132 0,132 0,133 0,152 0,152 0,171 0,176 0,186 0,2420,244 0,246 0,215 0,224 0,219 0,270 0,301 0,301 0,2241719659 Составитель И. ФедяеТехред М.Моргентал Редактор А. Долинич Пож ррек роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 752 Тираж ВНИИПИ Государственного ком 113035, МосФ Подписное.та по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС , Ж, Раушская наб., 4/5