Способ контроля эффективности защитной отработки выбросоопасных угольных пластов

(39) Р 50 ЕТЕНИ ОМУ ЕЛЬСТВ ВТ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР 1(71) Донецкий политехнический институт(56) Методика определения природной газоносности угольных пластов действующих истроящихся шахт Донбасса, Макеевка-Донбасс, 1981, с.40-45,Инструкция по безопасному ведениюгорных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа. М1989, с.66-70,(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАЩИТНОЙ ОТРАБОТКИ ВЫБРОСООПАСНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ Изобретение относится к горному делу, а более конкретно к безопасному ведению горных работ по выбросоопасным угольнйм пластам, когда расстояние по нормам между защитным и защищаемым пластами превышает безопасное.Известна опережающая разработка защитных пластов, заключающаяся в том, чо если в свите часть пластов подвержена внезапным выбросам, то сначала разрабатывают пласты, не склонные к выбросам (защитные). В результате опасные пласты будучи подработаны или надработаны, теряют склонность к внезапным выбросам, когда расстояние между защитным и защищаемым не превышает безопасное,Если все пласты в свите являются склонными к выбросам, то в качестве защитного пласта принимаются один из них, менее склонный к выбросам и перспективный(57) Использование: горнодобывающая промышленность; подземная разработка выбросоопасных угольных пластов, контроль технологических параметров разработки, Сущность изобретения: на защищаемом пласте бурят шпуры по длине очистнего забоя. отбирают буровую мелочь и определяют остаточную газойосность, затем по поостиранию пласта определяют размеры разгруженной зоны (х) по зависимости х = 1: =и где: Е - расстояние от забоя лавы на защищаемом пласте до створа с забоем лавы на защитном пласте; и - расстояние по нормали между защищаемым и защитным пластами, в указанной зоне определяют остаточную после надргботки или подработки газоносность пласта и при остаточной газоносности менее 5 м /т.б.м. защитную отра- Я ботку считают эффективной. 5 ил,С: с точки зрения защитного действия, который отрабатывается как одиночный пласт.Предохранительное действие защитно- "го пласта заключается в том, что в результате опережающей его выемки уменьшаетсянапряженное состояние выбросоопасногопласта и вмещающих его пород.Это приводит к образованию трещин,расширению пор в пласте и к увеличению вдесятки раз газопроницаемости, что способствует снижению горного и газового давления, т.е, ликвидации двух (из трех)основных факторов (напряженности и газоносности), развязывающих выброс,Если расстояние между защитным и защищаемым плартом превышает расчетное,то необходимо для безопасной выемки пласта применять трудоемкие методы контроляэффективности защитной отработки выбросоопасных угольных пластов или противовыбросные мероприятия,.Недостатком известного способа являются большие трудоемкость и затраты времени на выполнение противовыбросных мероприятий; резко снйжающих объем добычи угля в очистных выработках и темпы проведения подготовительных выработок угла падения и расположения защитного пласта по отношению к опасному эащйщаемому.В отдельных случаях, когда расстояние между защитным и защищаемым пластами превышает безопасное и практикой установлено расширение (по сравнению с расчетными значениями) зэщитйого действия пласта, допускается ведение горных работ в этйх зонах, но с непрерывным контролем эффективности защитного пласта.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ контроля эффектйвности защитной отработки угольных пластов, когда расстояние между защитным и выбросоопасным (эащищаемым) пластом превышает безопасное расстояние, заключающийся внепрерывном определении эффективности защитного действия опережающей отработки на выбросоопасный угольный пласт. Оценка эффективности защитного действия включает анализ ойыта разработки пласта и экспериментальную оценку изменения напряженного и газодинамического состояний пластов по вьходу буровой мелочи и начальной скорости газовыделения. Выход буровой мелочи и начальную скорость газовыделения измеряют нэ двух участках: не подверженных надработке (подработке) и в надработанных (подработэнных) зонах, Непрерывный контроль эффективности защитной отработки выбросоопасййх угольных пластов производят по выходу буровой мелочи из шпуров, а на шахтах Донбасса дополнительно измеряют начальную скорость газовыделения в тех же шпурах, Контроль эффективности предусматривает периодическое (через 10 м подвигания горных работ) бурениешпурбв в направлении ведения горных работ, В подготовйтельных выработках бурят по два шпура в углах забоя,- в очистных забоях- через 10-20 м, но не более чем через 30 м другот друга по всей длине лавы, Таким .образом, с учетам подготовительных выработок й существующих длин лавы (100-200) бурение шпуров производят в 8-10 точках по длйне лавы.Замеры выхода буровой мелочи производятпоинтервально с каждого метра шпура,в объемном измерении (и/м). Измерениезначения выхода буровой мелочи по длине шпура сопоставляют с их безопасными значениями, установленными в соответствии с существующей номограммой, Измерение начальной скорости газовыделения выполняют через каждый метр по длине шпуров на глубину 3,0 м Измеренные значения начальной скорости газовыделения по длине шпура сопоставляют с их безопасными значениями,10 установленными в соответствии с существующими номограммами, Если зона разгрузки больше зоны выемки, предусмотренной горными работами на цикл, защитная отработ 15 ка пласта эффективна, если меньше - не эффективна, пласт считается незащищенным и необходимо применение противовыбросных мероприятий. Недостатком данного способа является 20 большая трудоемкость и продолжительность контроля эффективности опережающей разработки защитных пластов, так как контроль выполняется периодически не ранее чем через 10 м подвигайия забоя, требу 25 ет остановки процессов производственного цикла по крайней мере на сутки, что существенно снижает технико-экономические показатели ведения горных работ,эффективности защитной отработки делают способ малбэффективным Цель изобретения - снижение трудоемкости и повышение точности контроля эф 35 фективности защитной отработки в разгруженной зоне защищаемого пласта, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля эффективности разработки защищаемого пласта в рэзгру 40 женной зоне-определяют остаточную после нэдрэботки или подработки газоносность,сравнивают ее с критической и если величина этой остаточной газоносности защищаемого пласта меньше 5 м /т.б.мто защйтную отработку считают эффективной,45 Протяженность разгруженной зоны х попростиранию определяют по формуле х=Н, У(1)где- расстояние забоя лавы защищаемогопласта от створа защитной лавы, м; 50 и - расстояние по нормам между защитным и защищаемым пластам, м,На фиг.1 изображен вид сбоку крутых55 пластов Центрального района Донбасса; на фиг.2 - разрез А-А на фиг,1; на фиг,З - рэзрез Б-Б на фиг.1; на фиг,4 - аксонометрическое изображение пластов по стрелке на фиг.З; на фиг.5 - график критической газоносности,Систематические остановки забоя подгото 30 вительной выработки или лавы для контроля=2 м /т,б.м, (4)Хос - остаточная газоносность штыбакаждой пробы, в данном случае 1,9; 2,1; 2,0м /т.б,мпос - число проб штыба, набранных дляопределения остаточной газоносности, п=3;Ч- объем газа, выделившегося за времябурения и:стабилизации газовыделения,13,5 л,1 - газовыделение из шпура перед бурением, 1,2 л/мин,12 - стабилизировавшееся газовыделение из шпура после бурения, 1,4 л/мин;Т - время бурения метрового отрезкашпура, 3 мин.Т 2 - время стабилизации газовыделения,2 мин;А.ш - масса штыба, 2,7 кг;Ам.щ - зольность угля, 1,8%.Подставляя цифровые значения в формулу (3), определяют остаточную после надработки газоносность метрового интервалахм=4,2 м /т.б,м,3Затем. бурят следующий метровый отрезок шпура 10 и в дальнейшем порядок измерений повторяют. Было пробурено в первомшпуре 10 еще два интервала, Результатыопределения остаточной после набработкигазоносности: 3,9 и 4,1 м /т.б.м;Аналогичным способом определяют остаточную после надработки газоносностьугольного пласта 1 во втором шпуре 11 наглубину 1 м.Результаты определения: 4,3-4,04,2 м /т.б.м, Глубина бурения шпуров принята 4 м.Таким образом, среднее значение остаточной после надработки газоносности защищаемого пласта 1 в разгруженной зоне 3,определенной по трем интервалам в двухшпурах 10 и 11, составило 4,1 м /т,б;м.Полученное значение остаточной посленадработки газоносности сравнивают с критическим значением.На фиг,5 представлен график зависимости критической газоносности (хам) от степени метаморфизма (Ч,%). полученный врезультате статической обработкиэксйериментальных данных угольных пластов Донбасса. Линия критической газоносностиразделяет график на две зоны контроля эффективности защитной отработки: "Эффективно" и "Неэффективно", При этомкритическая газоносность (хь) для углейразличной степени метаморфиэма составила 5 м /т.б,м. Поэтому в соответствии с гразфиком на фиг.5 во всех случаях, когдаостаточная после надработки или подработ 10 20 25 30 только в случае изменения горногеологиче 35 50 и - расстояние по нормали между защитным и защищаемым пластами, в укаэанной зоне определяют остаточную после надработки или подработки газоносность 55 пласта и при остаточной газоносности менее 5 м /т.б.м. защитную отработку считаютзэффективной. 40 45 ки газоносность защищаемого пласта меньше 5 м /т,б.м., защита является эффективной и дальнейшая отработка защищаемого пласта осуществляется без применения противовыбросных мероприятий, Например, по результатам определения остаточной после надработки газоносности по двум шпурам 10 и 11 получено среднее значение 4.1 м /т.б.м.; что существенно меньше кри- з тического значения, следовательно в данном случае защитная отработка эффективна и имеется воэможность производить выемку выбросоопасного защищаемого пласта Кт" беэ противовыбросных мероприятий,Установленное критическое значение гаэоносности может быть распространено и на другие угольные бассейны страны,Продолжительность контроля эффективности опережающей разработки эащитного пласта 2 предложенным способом составила 5 ч 20 мин (в прототипе - 24 ч), причем работа была выполнена в ремонтную смену, что не повлекло специальной остановки технологических процессов, В предлагаемом способе повторное определение остаточной после надработки йли подработки газоносности с целью контроля эффективности опережающей отработки защитных пластов необходимо производить ских условий, в прототипе - через каждый10-20 м (не ранее чем через 30.м) подвиганиязабоя,ФОрмула изобретенияСпособ контроля эффективности защитной отработки выбросоопасных.угольных пластов, включающий бурение шпуров по длине очистного забоя на защищаемом пласте, отбор буровой мелочи и определение остаточной газоносности, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью, снижения трудоемкости и повышения точности контроля, опре- . деляют по простиранию пласта размеры х разгруженной зоны в соответствии с зависимостьюх=-Нгде- расстояние от забоя лавы на защи-щаемом пласте до створа с забоем лавы назащитном пласте;1754905 рректор 3, Салко Редак еселовск йри ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2875 ВНИИПИ оставитель Б. Лысиехред М,Моргентал Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5