Способ определения выбросоопасности горных пород
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСООПАС НОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий бурение скважин, отбор образцов , их высушивание, определение естественной влажности и выбросоопасности, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности определения выбросоопасности горных пород путем определения физикомеханических характеристик пород при их увлажнении, при бурении скважин определяют деление кернов на диски, отобранные образцы увлажняют до полного влагонасыщения и при их высушивании до интервала влажности, соответствующего насыщению прочносвязанной влагой, одновременно регистрируют изменение влажности образцов и их линейных размеров, по которым рассчитывают относительные деформации образцов при высушивании, при этом определение выбросоопасности горных пород производят путем сравнения полученных значений деления кернов на диски, влажности и деформации образцов с критическими, которые устанавливают в невыбросоопасНых зонах, и при величине деформации мень$ ше критической и естественной влажности (Л больше предела насышения прочносвязанной влагой независимо от наличия керновых дисков горную породу относят к невыбросоопасной .
„„SU„„1062405 А
COIO3 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
5(5D Е 21 Р 5/00 г
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
CO (.3Ъ
«
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3497459/22-03 (22) 04. 10.82 (46) 23.12.83. Бюл. № 47 (72) А. Т. Айруни, И. M. Больш инский, В. С. Маевский и В. П . Белоусов (71) Институт проблем комплексного освоения недр АН СССР (53) 622.832 (088.8) (56) 1. Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа. М., «Недра», 1977, с. 90.
2. Авторское свидетельство СССР № 810991, кл. Е 21 F 5(00, 1979 (прототип) . (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСООПАСНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий бурение скважин, отбор образцов, их высушивание, определение естественной влажности и выбросоопасности, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения надежности определения выбросоопасности горных пород путем определения физикомеханических характеристик пород при их увлажнении, при бурении скважин определяют деление кернов на диски, отобранные образцы увлажняют до полного влагонасыщения и при их высушивании до интервала влажности, соответствующего насыщению прочносвязанной влагой, одновременно регистрируют изменение влажности образцов и их линейных размеров, по которым рассчитывают относительные деформации образцов при высушивании, при этом определение выбросоопасности горных пород производят путем сравнения полученных значений деления кернов на диски, влажности и деформации образцов с критическими, которые устанавливают в невыбросоопасных зонах, и при величине деформации меньше критической и естественной влажности больше предела насыщения прочносвязанной влагой независимо от наличия керновых дисков горную породу относят к невыбросоопасной.
1062405
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при установлении прогноза выбросоопасности горных пород до их отработки и в процессе ведения горных работ в массиве, содержащем выбросоопасные пласты.
Известен способ прогноза выбросоопасности горных пород, включающий бурение керновых скважин по прогнозируемому слою породы и анализ кернового материала. При наличии более 30 — 40 выпукло-вогнутых дисков на 1 и кернов, песчаник считают высокой степени выбросоопасным; при наличии не более 20 — 30 дисков на 1 м кернов, перемежа ющихся породными цилиндрами длиной 50 — 100 мм с характерными кольцевыми трещинами — средней степени опасности; выход кернов размером 150 — 200 мм и более, опоясанных трещинами и перемежаемых единичными дисками, свидетельствует 0 невысокой степени выбросоопасности пород 1! ).
Недостатком лан ного способа прогноза выброс н)па«ности является то, что он не учитывает измс нение потенциальной выбросоопасности пород в зависимости от уровня насыисения порового пространства флюидами, Наиболе(близким по технической сущности и ((олучаемому результату к изобретению является способ определения в угольHol пласте участков, склонных к динамическим и газодинамическим явлениям, включакхций бурение скважин, отбор образцов, их высушивание, определение естественной влажности и максимальной гигроскопической влажности и установление по этим хара кт«1):(«т((кам вь(бросоопасностн горных порот (2)! .
Н«;l<)OTHTI ; рн ((рог((он« выбросоопасности HP учитывает;я измен«нпе физико-механических свойств горных пород, насыщенных флюи(с,ми по простиранию и падению пластов неравномер(го..,роме того, выполнение способа тру iu! )ко, а его выполнение требует (.low((Hi .1;:I<)of)BT01)Ho«o Оборудования. Ц ль H:(обретения — — повышение надежности опред<ления выбросоопасности горных пород п.тсм опрелеления физико-механи (еск((х хара т«рнстик пород при их ув, Ic.) ГК ((С, i I(i! , 10«:- вле:»!:.!H:;с.i:ü :достигается тем, что с()г) ««н ) «((0«(0,«(ючаюгцему бурение <кваж i I, )тоор образцов, их высушивание, опр«д,л«(.ве ес(«с(в«(ной влажности и выбросоо()ас((0«т((, при оуренни скважин onpe,«.Iÿioò,,еление кернов на диски, отобранные образцы увлажняют до полного влагонасыщсння и при их высушивании до интервала влажности, соответствующего на;.; шению ш)очнс)связанной влагой, одновре.::.((-(., ()(«и,."(р ) ру)0) изменение влажности ос(() ;:.:.,в;(((х,(инейных размеров, по кото.,:.;; ю, .;(:(;)«те)(ь((ые деформа5 2 ции образцов. при высушивании, при этом определение выбросоопасности горных пород производят путем сравнения полученных значении деления кернов на диски, влажности и деформации образцов с критическими, которые устанавливают в невыбросоопасных зонах, и при величине деформаций меньше критической и естественной влажности больше предела насыщения прочносвязанной влагой независимо от наличия керновых дисков горную породу относят к невыбросоопасной. Способ осушествляется следующим образом. В массиве горных пород бурят разведочные керновые скважины диаметром 59— 76 мм по оси внаботки, если прогнозируемый слой породы находится во всем сечении выработки, либо по направлению подвигания выработки по каждому слою отдельно, если в сечении выработки несколько прогнозируемых слоев породы. Анализируют керновый материал и определяют количество дисков на 1 м кернов либо наличие кольцевых трещин. Производят отбор проб с обнаженной поверхности прогнозируемого слоя породы. Определяют естественную влажность пород по известной методике ГОСТ 11014 — 70. Отобранные образцы увлажняют в специальной ванне с водой до полного влагонасыщения. Контроль за увлажнением образцов выполняют путем их периодического взвешивания. Если в течение 2 сут вес образца не изменяется, считают, что он увлажнился до полного насыщения. Затем ооразцы помещают в специальное устройство, позволяющее одновременно в процессе высушивания регистрировать изменение их массы и линейных размеров. Образцы выдерживают в устройстве до полного высушивания (нулевого уровня влажности) . Контроль полно-о высушивания выполняют аналогично контролю . полного насыщения. Изменение влажности образцов по мере высушивания рассчитывают по формуле с гдето; текущее значение влажности, о)о; 6; текущее значение веса образца, г.; G, вес образца при нулевом уровне влажности, г. Относительные деформации усадки при изменении влажности в интервале, соответствующем насыщению прочносвязанной влагой, определяют по изменению линейных размеров образцов и вычисляют по формуле л1 I гле E относительная деформация усадки на интервале влажности, соответствующем насыщению прочносвязанной влагой, относительные единицы; 2),<. — изменение линейного размера на интервале влажности, соответствующем насьпцению прочносвязанной влагой; 1062405 Составитель I. Васюикова Редактор В. Иванова Техред И. Всрсс Кор/)ситор О. Вилик Заказ I 0180/35 Тираж 444 I I<>.1ï«сн ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з величина линейного размера при полном насыщении образца, мм. Полученное значение относительной деформации сравнивают с критическим значением, которое определяют предварительно для каждого типа пород. При величине относительных деформаций меньше критического значения и естественной влажности пород больше предела насыщения прочносвязанной влагой, участок массива горных пород относят к невыбросоопасному, незави- 1О симо от наличия выхода керновых дисков. Для выбросоопасных песчаников критическое значение относительных деформаций составляет 8.10 относительных единиц. В дальнейшем текущий прогноз выбросоопасностиосуществляют по уровню естественной влаж-15 ности массива. Если естественная влажность пород больше предела насыщения прочносвязанной влагой, то прогнозируемый учас4 ток массива считают невыбросоопасным. При апробации предложенного способа на шахтах п/о Красноармейскуголь и п/о Красноармейскшахтострой предел насыщения песчаников прочносвязанной влагой равен 2 5о/ о. Преимущество предложенного способа заключается в том, что при его применении отдельные зоны горных пород переводятся из категории угрожаемых или опасных в неопасные, что в свою очередь позволяет отменить применение в этих зонах специальных противовыбросных мероприятий, значительно снизить стоимость ведения горных работ при отработке пластов. Экономический эффект от внедрения предложенного способа определения выбросоопасности горных пород при сооружении выработки длиной 1000 м составляет 15 тыс. руб.
