Способ выбора эффективного режимагидрообработки угольных пластов дляпредупреждения динамическихи газодинамических явлений при разработкеместорождений полезных ископаемых

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликсД(22) Заявлено 03.04. 79(21) 274 б 053/22-03 (51)М. КЛ. Е 21 Г 5/00 с присоедмнемием заявки ЙР(23) Приоритет Государственный комитет СССР о делам изобретений и открытийОпубликовано 300181, Бюллетень МЯ 4 Дата опубликования описания 30. 01. 81(72) Авторы изобретения Б,Т. Акиньшин,.И.М. Петухов и М,Ф. МалюгаВсесоюзный ордена Трудового Красного Знаменинаучно-исследовательский институт геомехании маркшейдерского дела(54) СПОСОБ ВЫБОРА ЭФФЕКТИВНОГО РЕЖИМА ГИДРООБРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХИзобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при выборе эффективного режима гидрообработки угольных плас 5 тов для предупреждения динамических и газодинамических явлений,Известен способ предупреждения динамических и газодинамических явлений в шахтах, включающий гидро 10 обработку угольных пластов в режиме гидроотжима или низконапорного нагнетания 1 .Недостатком этого способа является отсутствие рекомендаций к выбору режима гидрообработки для конкретных геологических и горнотехнических условий.Известен способ выбора эффективного режима гидрообработки угольных пластов для предупреждения динамических и газодинамических явлений при разработке месторождений полезных ископаемых, включающий поинтервальное бурение шпуров на участке угольного пласта, поинтервальный отбор 1 роб угля из шпуров и определение физических характеристик порового пространства проб угля 2.Недостатком этого способа является отсутствие единой методики вы- З 0 бора эффективного режима гидрообработки угольных пластов, склонных к динамическим и газодинамическим явлениям, и большая трудоемкость работ по определению Физических характеристик угля.Цель изобретения - увеличение вероятности выбора эффективного режима гидрообработки и снижение трудоемкости работ по определению физических характеристик порового пространства проб угля.Поставленная цель достигается тем, что в краевой части угольного пласта определяют естественную Уа и максимальную гигроскопическую и влажности угля, сравнивают их между собой и при условии: оахЕГ иИ ) 4,0-4,5 гидрообработку угольного пласта ведут в режиме увлажнения через длинные нагнетательные скважины;у = уф" и Иф; 1 5 гидрое - г иФ обработку угольного пласта ведут в режиме гидрорыхления через нагнетательные скважины глубиной 6-13 м;точно широк. На большинстве жеудароопасныхи выбросоопасных пластовразной степени метаморфиэма (кромемарок Б, ПА и А) величина сорбционного порового объема и не превышаСет:3-4.Дри общей пористости ио = 4 иОг = 0,6-1, и = 4(0,6-1)=(2,4-4),т,е. граничным йоказателем общей пористости равной 4 является величинамаксимальной гигроскопической влаж ,ности И-4Для большинства выбросоопасныхпластов, разрабатываемых на шахтахДонбасса, Кузбасса, Воркуты и надругих месторождениях, величина Ыг 5 составляет 1,8-2,5.Для угольных пластов с плотнымуглем, подверженных проявлению горных ударов (например пласты Кизеловского месторождения), а также Щ склонных к динамическим. явлениямразличных типов (например, пластытипа 65 в Центральном районе Донбасса), величина Иг не превышает1-1,4, В этих условиях многолетнийопыт показал, что наиболее эффективен гидроотжим или высоконапорноенагнетание в краевой части пластачерез короткие скважины.Вместе с тем исследованиями последних лет выявлено, что участки З 0 ударо- или выбросоопасных пластовпредставляют опасность, а следовательно, в этих условиях необходимопроведение мер борьбы при условии,что в краевой части пласта удовлетворяется условие:гиахс щах Ягио где- объемная плотность сухого, ,угля.35Доля сорбционного порового объема в общей пористости угля ОПа" уменьшается от пластов, опасных по динамическим явлениям, к пластам, опасным по газодинамическим явлениям. 40 При этом на пластах, опасных по газодинамическим явлениям т.е. выбросоопасных; в зонах влияния геологических нарушений, в зонах повышенногогорного давления, например, от целиков, оставленных на соседних пластах, участках, чаще всего представляющих реальную выбросоопасность, уголь имеет высокую общую пористость иб(по образцам). В напряженном массиве она существенно уменьшается, в первую очередь, за счет закрытия субмакро- и макропор. Можно принять, чтов напряженном массиве пористостьбудет определяться сорбционным поровым объемом, определяемым как 55тсюхиС " ио 0 гадхТогда и = и Сикх" и й суХ Ч икххс- ог о ио ЗсмкЕсли отнести сорбционный поровыйобъем к 1 т угля, тогда ио - Ыг , ф 0гпахНа низкометаморфиэованйых угольных пластах, разрабатываемых на различных месторождениях, диапазон изменения общей пористости ио и сорбционного порового объема ис достауй,с. Чадах и Чщ"1,3-1,5 гидро-: обработку угольного пласта ведут в режиме высоконапорного нагнетания через короткие нагнетательные сквалинц глубиной до 5-6 м;Ы с Ур и ЮгЪ 1,3-1,5 и при повышенной.склонйости угольного пласта к динамическим и газодинамическим явлениям гидрообрабвтку угольного пласта ведут в режиме гидроотжима через короткие нагнетательные скважины глубиной до 5-6 м.При этом глубину длинных нагнетательных скважин в режиме увлажнейия принимают с учетом системы разработки месторождений полезных ископаемых,Сущность способа заключается в том, что уголь типичных удароопасных пластов, т.е. пластов, опасных . по динамическим явлениям, имеет общую пористость и представленную на 70-90 сорбционным паровым объемом, определяемым как ииоОфПараметр О"щх являетсяпоказателем долевого участия в общей пористости сорбционного порового объема, включая переходные поры.Величину 6 щ" определяют как степень водонасыщения порового пространства влагой, соответствующей максимальной гигроскопической влажности (И), так: Способ осуществляют следующим образом.Пробы угля на интересующем участке пласта отбирают в краевой части пласта, при бурении контрольных шпуров или скважин через интервалы 0,5 или 1 м. Определяют естественную влажность угля, например, путем полного их высушивания, после чего пробы помещают в воздушную среду с относительной влажностью воздуха 95-98 и выдерживают до установления равновесного состояния. Определяют максимальную гигроскопическую влажность как щах"Г = ( Соив 1 фо)фа где щ - масса полностью высушенной пробы угля, г;в- масса пробы при равновесном состоянии, г,Полученные значения естественной влажности Чз сравнивают со значениями максимальной гигроскопической влажности ущх и если ИН,то на основании чйсленных значений Идля данного участка пласта выбираютнаиболее эффективный для этих условий режим гидрообработки.При Я"д" 4-4,5 выбирают гидро- обработку в режиме увлажнения пласта, цлина скважин при этом определяется принятой технологией и системой разработки; при У 41,5 - гидрообратохботку в режиме гидрорыхления через скважины длиной 6-13 м, при Я 1,3 О%О Х 1,5 - гидрообработку в режиме высоко напорного нагнетания воды в пласт через короткие скважины длиной до 5-6 м или в режиме гидроотжима пласта.На 135 угрожаемых и опасных по динамическим и газодинамическим явлениям, а также неопасных, разрабатываемых в Донбассе, Кузбассе, Воркуте, Грузии, Урале, Кузбассе и в Приморье, проведены соответствующие исследования.В таблице приведены характерные результаты для ряда удароопасных и выбросоопасных пластов, приведены данные по общей пористости угля по, величине 6 , естественной Чепга хи максимальной гигроскопической У влажностям. В соответствии с рекомендациями способа выбраны эффективные режимы гидрообработки для конкретных случаев, которые сопоставлены с рекомендациями известного способа и принятыми на шахтах.Из приведенной таблицы видно,чторежимы гидрообработки, определяемыепредлагаемым способом, совпадают сизвестным способом для типичныхудароопасных пластов. Для аыбросоопасных пластов и пластов, угрожаемых и опасных как по горным ударам,так и по внезапным выбросам, методика не может дать достоверных рекомендаций к выбору режима гидрообработки.Предлагаемый способ выбора эффективного режима гидрообработкиугольных пластов, опасных по динами ческим и газодинамическим явлениямпри разработке месторождений полезных ископаемых существенно упрощаетнеобходимые экспериментальные работы, повышает надежность получаемой щ информации как для пластов, опасныхпо динамическим явлениям, так и дляпластов склонных к проявлениям динамических и газодинамических явленийразличных типов.ру Использование способа повышаетбезопасность ведения горных работна удароопасных и выбросоопасныхпластах.акц ахо ад 1 х и а б 9 1. а) ВЭ 06 ха 1 ох хц о о х оф ех оооах ио.их а о дй 10 В М низ хахад оо оса хаим о цинао доххс800389 формула изобретения Составитель А. ДудченкоТехред М. ГолинкаКорректор Ю, МакаренкоРедактор П. Макаревич Тираж 474 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 10355/35 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 Способ выбора эффективного режима гидрообработки угольных пластов дляпредупреждения динамических й газодинамических явлений при разРаботке месторождений полезных ископаемых, включающий поинтервальное бурение шпуров на участке угольного пласта, поинтервальный отбор проб угля из шпуров и определение физических характеристик порового пространства проб угля, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения вероятности выбора эффективного режима гидрообработки и снижения трудоемкости работ по определению физических ха рактеристик порового пространства проб угля, в краевой части угольного пласта определяют естественную Ие и максимальную гигроскопическую Иглав влажности угля, сравнивают их между 20 собой и при условии: гидрообработку угольного пласта ведут в режиме увлажнения через длинные нагнетательные скважины;Ие к Ы" и Я, " ) 1,5 гидрообработку угольного пласта ведут в режиме гидрорыхления через нагнетательные скважины глубиной 6-13 м;ЯеИща и Чщ" 1,3-1,5 гидро- обработку угольйого пласта ведут в режиме высоконапорного нагнетания через короткие нагнетательные скважины глубиной до 5-6 м;Ие.йеа и Ива ь 1 3-1 5 и при повышенной склойности угольного пласта к динамическим и газодинамическим явлениям гидрообработку угольного пласта ведут в режиме гидроотжима через короткие нагнетательные скважины глубиной до 5-6 и.2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что глубину длинных нагнетательных скважин принимают с учетом системы разработки месторождений полезных ископаемых.Источники информации принятые во внимание при экспертизе1. Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа, М., "Недра", 1977, с, 67 - 77.2. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах, М., "Недра", 1976, с. 166-167.