Способ контроля состояния и структуры горного массива в очистных забоях

 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и м.б. использовано при отработке пластовых месторождений. Цель - повышение точности контроля, сокраш.ение времени и трудозатрат на его проведение за счет использования одного показателя одновременно для оценки состояния и структуры горного массива. Способ осуществляют следующим образом. При движении комбайна по длине очистного забоя определяют в качестве показателя средневзвешенный коэффициент крепости массива и величину сил сопротивления горного массива. По ним устанавливают для каждого пласта зависимость сил сопротивления от средневзвешенного коэффициента крепости. По этой зависимости определяют верхний и нижний критические уровни сил сопротивления горного массива. За нижний критический уровень сил сопротивления принимают значение силы, соответствующее наименьщему значению приведенной крепости. При уменьшении сил сопротивления горного массива ниже критического значения зону участка пласта относят к склонной к газодинамическим явлениям . При этих значениях комбайн останавливают и производят в этой зоне оценку выбросоопасности пласта. При увеличении сил сопротивления горного массива выше верхнего критического уровня при осмотре пласта устанавливают его состав или состав непосредственной кровли. При обнаружении твердых включений в пласте измеряют их крепость и определяют мощность включения по формуле Мвкл 1/К. M/f8K.,-AF, где М - мощность пласта; (вкл - коэффициент крепости включения; К - коэффициент, учитывающий связь сил сопротивления массива с средневзвешенной крепостью пласта; AF - величина отклонения силы сопротивления горного массива от стационарного уровня. 1 ил. i (Л GO СП to О оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSU ÄÄ 1352080

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«Д% -:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4044362/22-03 (22) 27.03.86 (46) 15.! 1.87. Бюл. № 42 (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) В. Д. Аюров, А. Г. Хименко и А. Г. Дород н и ко в (53) 622.832 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 848687, кл. Е 21 F 5/00.

Авторское свидетельство СССР № 945472, кл. Е 21 Р 5/00. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ

И СТРУКТУРЫ ГОРНОГО МАССИВА В

ОЧИСТНЫХ ЗАБОЯХ (57) Изобретение относится к горнодооывающей промышленности и м.б. использовано при отработке пластовых месторождений.

Цель — повышение точности контроля, сокращение времени и трудозатрат на его проведение за счет использования одного показателя одновременно для оценки состояния и структуры горного массива. Способ осуществляют следующим образом. При движении комбайна по длине очистного забоя определяют в качестве показателя средневзвешенный коэффициент крепости массива и величину сил сопротивления горного массива. (ц 4 Е 21 F 5/00, E 21 С 39/00

По ним устанавливают для каждого пласта зависимость сил сопротивления от средневзвешенного коэффициента крепости. По этой зависимости определяют верхний и нижний критические уровни сил сопротивления горного массива. За нижний критический уровень сил сопротивления принимают значение силы, соответствующее наименьшему значению приведенной крепости. При уменьшении сил сопротивления горного массива ниже критического значения зону участка пласта относят к склонной к газодинамическим явлениям. При этих значениях комбайн останавливают и производят в этой зоне оценку выбросоопасности пласта. При увеличении сил сопротивления горного массива выше верхнего критического уровня при осмотре пласта устанавливают его состав или состав непосредственной кровли. При обнаружении твердых включений в пласте измеряют их крепость и определяют мощность включения по формуле Мв . = 1/К. M/fs . ЛР, где

М вЂ” мощность пласта; f-.. — коэффициент крепости включения; К вЂ” коэффициент, учитывающий связь сил сопротивления массива с средневзвешенной крепостью пласта; ЛР— величина отклонения силы сопротивления горного массива от стационарного уровня. 1 ил.

1352080

Изобретение относится к горнодобываю(цей промышленности и может быть использовано при отработке пластовых месторождений.

Цель изобретения — — повышение точности контроля, сокращение времени и трудозатрат на его проведение за счет использования одного показателя одновременно для оценки состояния и структуры горноГО МЯССИВЯ.

На чертеже приведен пример проведения способа на шахте им. газеты «Социяг!истический Донбасс».

Способ осуществляют следующим Обр3зом.

По длине очистного забоя прибором

ПК вЂ” по известной методике определяют значения средневзвешенной крепости пласта !. После этого при движении выемочного механизма вдоль линии очистного заооя и раоотс его по выемке угля определяют одновременно координату местонахождения 20 выемочного механизма Х, его скорость V и потребляемую мощность М>. По значениям величин скорости движения выемочного меx3fIHçìà и потребляемой мощности определяют B(ëè÷èíó сил сопротивления горного

ЫЯССИВЯ где Хч — — потребляемая комбайном мощность

tl3 XO;lOCT0X1 ХОДУ.

Устанавливают зависимость сил сопротивления горного массива от величины приве:Ipll! IQH крепости пласта: где K ---- коэффициент пропорциональности. ! !o этой зависимости определяют верхний и нижний критические уровни сил сопротивления горного массива. За нижний критический уровень сия со!!ротивг!ен51я при- 40 нимают значение силы, соответствующее наименьшему значению приведеHIio!1 крепости данного !Нахтofi„73cT3 в зонах с полным отсутствием признаков газодинамических явлений, подтверждаемых Ilopv13TIIBIIbfxf Ilpol нозом Выоросоопясности, например, по начальной скорости газовыделения. За верхний критический уровень сил сопротивления принимают значение силы, соответствующее наибольшему значению приведенной крепости

;!àHHîãî шахгопласта B неопасных по газодинамическим явлениям зонах, 1!о.(твсрждаемых нормативным прогнозом, с полным отсутствием признаков обрушения пород непосредственной кровли и наличия твердых включений в структуру пласта.

Г1ри отработке шахтопласта непрерывНо контролируют скорость движения выемочного механизма и потребляемук) им мощность, определяют по ним силу сопротивления горного массива. у

Мвьл = — - (F, 1:. гд< М .

Ь л ,Ч

К-М О! Ц Н 0 С Т Ь 13 (Р,70 Г 0 В К, 1 К) I (. 5!),51, " . 1

КРСПОСТЬ БКЛ!ОЧЕНИЯ;

O() lll351 МО!ЦH OCTI> II, i3 (! Я, СМ.

КОЭфф И ЦИС)Г; ll j) 0110!i! l:50! id. ЬНО тп м(ж;(у вел.f÷è:5oj! с5!лы сдпр:)тивлсния горного массивы н велич H !10 Й и р и Б е. 1 с! и 0 и f< p " !1 o c и О т, ) ii бятыныемых "!ысгKoB п51(!с!5!, кН

3 (, I и 1!! 11 3 0 т е:1 О н c. н H я с и. i ы 0 и j) О—

ТИВЛСНИЯ ГОРНОГО МЯССИВЯ 07 СТЯllliolldPll0l . РовнЯ, ИН.

За консчпук) границу зоны твер,тых вкл:0чений принимают координату vlpcTO. I3xîiH;Ipни я вые.!очного xlеx3низма, в кoToр()й пеЛИЧИНа СИЛЫ CO.IpOTHBËÑHÈÿ ГОРНОГО МЯССИвя снижается ниже I!Cpx!Icl критич ского уровня.

При уменьшении силы сопротивл(.ния п)рного массива ниже нижнего критического уровня координату местоняхо)к.(ения выемочного меvанизма принимают 33 начальную границу зоны, склонной к газодинамическим явлениям. Конечную границу зоны 011ределяют по координате местонахождения выемочного механизма, в которой силы сопроти13ления горного массива начинают пр(:вышать нижний критический уровень.

Работу комбайна ос!анавливают н провоТят прогноз выбросоопясности известными методами, например по скорости гйзовь!(ег!(ния зоны пласта склонной к газодинамическим явлениям.

При у!)сличении силы сопротивления Горного массива выше верхнего критического уровня осматривы(от неносредствсннук) к;))и,!к) и структуру и I3cTc1 в области местонахождеllH51 выемочного механизма и у- ò3навливают причины flÎBhllllpflliH с!.,I c Îflpoтивлсния !орного масс):вя.

При обнаружении обрушений непосрсдстB(. HH0H KPOB 1H В 00,73СТН МЕ TOH3XOiH l(HHH высмочпогÎ механизма его коорди1:ыту принимяк) г зя начальную границу зоны с.!ябоустойчивой кровли. Конечнуlo границу э ои зоны опредсля!От но координ! Те 3!pc гонах()ждсния Выемочного меха;!изма, начи(ая с ко-!

Орой силы сопротивлсния Горного лассивы перестает и рс г)ы !па.г!. Вер x!l!5 h кри-,нч((кий уровень.

П p H ОбHЯ pl iKPН HH B ОC)73CTH Xl(CTО I!!XО)K

Д(Н И Я В l>l C М 0 l Н О ГО Xf (. Х Я f i И 3 М 3 Т В(. Р Д,!>: :Х f3 КГ1 Ю— ч(ний в структуре 1;13t тя координя-.у местонахождения выемочного механизма !рннимак)т за начальную границу зоны твср;(1 lx

Bl<,!þ÷åíèé. Устанавливают внд Вк,!к)чснпя и прибором !1K -! замеряют крепость включения. При дальней!Исй отряботк(*,!.1dc7 ы

ыо!цность включений определяю(непрерывно по величине отклонения силы co;Ipur«Bлсния горного массива ог сT3lilfollc!pifol(i 3 ровня Но формуле

1352080

Орилер. Угольный пласт 11 сложного строения монн(остью 0,9 м состоит из двух пачек угля. разделенных прослоем глинистого с;(анца. Уголь обеих пачек блестящий, средней крепости, сложный, хрупкий. разбит ,етко выраженными трещинами кливажа с включением мелких линз серного колчедана.

Непосредственная кровля пласта представлена песчаным сланцем. темно-серым, трещиноватым, с прослойками блестящего угля толщиной — z см через o,! — 0,7 ч, не имею10 щим на контак.ах связи. Сланец разбит трещинами кливажа, склонен к обрушению, пе ны,1ержан по мощности и ко,зеблется от

0,2,io 0,9 м, его крепость = 4 — 6.

Прибороч КГ1 — - через каждые 10 м по 1лине лавы изчеряли приведенную крепость пласта вне зон твердых включений г, структуру пласта и зон, склонных к га»одинамическим явлениям. Нашли средний уровень крепости 1гля . = 1, 2. Наибольшее значение крепости угля !. = 1,5. Наимень- 20 шее значение крепости 1; = 0,9. Отсутствие зо (, склонных к газодинамическим явления (, подтверждено текущим прогнозох(il;! На (альной скорости газовыделения. Отсу (ст (зг(г зон твер Ть! х включении B cTpук туру пласта подтверждено осмотром структуры tl.(аста f!o всей длине,1авы.

При работс комоайпа I К 1О! нег(рерывно зач ряли его координату, потребляемую мощность и скорость движения. Замер мощности прои»водили сачопишуf!IH»I ки ioBaTметром, который подключа Ica в магнитном пускателе к линии питания комбайна через Tpaacôoðìàòoð тока. Скорость движения комбайна и координату его местонахождения вд<(ль линии oчистного забоя определяли с помощью сре icTB ЛСУ ТГ1 шахты. По мощ35 ности комбайна и скорости его движения наход "IH силу сопротивления горного массива. TBK, ilplf Х = 140 ч, = 1,2, Np = 20 кВт, 3 х(/ч ин, 4 = 90 кВт.

11оэтому F =-60 — -з — — — — 1400 кН. По позо 20

40 лу Ipl(ным зна (енияч си,1 сопротивления гopl(of о массива и известным значениям кпепости i cëÿ чстановили зависимость F= 1 170!.

По этой»; виси х(ости определили верхний и нижний критические i poBHH си;(coIIpoTHBпения. Так как f, =- 1,5 и 1;, = 0,9, то Гв =

=== 1750 кН и F. = 1050 кН, а Г = 1400 кН. !

1р f;fa, ьпейшей отработке лавы непрерь (:i;o»:онтролирова.(и по ее длине координа(1 чесзонахо.кдения комбайна, скорость комбайна и потрсоляех(ую мощносгь. По значению х.ощности и скорости определяли 50 сил" сопротивления горного массива и сравнивали ее с верхним и нижним крити (сским уровнем. На 142 м лавы оонаружили превышение силой сопротивления верх (его криTè:Iåñêoão уровня. Осмотром структурь(пласта l3 этой координате было уста(;овлепо, ITo ((ласт имел локальное утонение и виде ра»мыва. которое выражалось

»вмещением углпстого вещества песчаным с.1aIIlIB !. И»мери,!H крепость с.1af(! a !.-=6, В дальнейшем чощность включения в пласт контролировали по величине отклонения силы сопротивления горного масс fBB от стационарного уровня. В частности при Х

150 м сила сопротивления была равна

F = 2320 кН, поэтому ЛГ = 2320 — 1400=

=920 кН. Отсюда мощность включения песчаного сланца равна М. . =12 см, а при

Х = 153 м, F =- 3100 кН, AF = 1700, М. = 22 см.

Г1ри дальнейшей обработке Il(axTolfëacòà о (истной забой встретил геологическое нарушение в виде трещины по пласту с препарированным углеч в прилегающих к трещине зонаv. Опасность зоны по склонности ее к газодинамическим явлениям была подтверждена нормативным методом прогноза выбросоопаспости по начальной скорости газовыделения. При отработке этой зоны сила сопротивления горного массива снизилась с

1400 кН до 610 — 970 кН и была всегда ниже нижнего критического уровня. Местонахождение границ зоны геологического нарушения при отработке шахтопласта определяли по координатам местонахождения выемочного комбайна, в которых сила сопротивления горного массива соответственно снижалась ниже нижнего кри.гического уровня и затем вновь превышала его. Так, в очередном

IIIII(.IE ВЫЕЧКИ УГЛЯ В ЗОНЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОго нарушения при Х=73 м сила сопротивления горного массива приняла значение

830 кН, т.е. стала меньше 1050 кН и затем вновь на Х= — 97 м превысила 1050 кН, приняв значение 1080 м. Поэтому зона от Х=

= 73 ч до Х= 97 м бь "a выделена как зона, склонная и газодинамическим явлен и я1! .

При отработке этого же шахтопласта зафиксировали локальную "o!:у слабоустойчивой кровли. B рамках этой зоны сила сопротивления горного массива неоднократно превышала верхний критический уровень

1750 кН. Превышен;(я носи.1i! пеустойчивыи характер и в некоторых координатах зоHbl достигали уровн ?930 кН. Координату местонахождения выемочного KoModH(ia, в которой бы,lo зафиксировано первое пр.вышение верхнего критического уровня F

1750 кН, приняли за начало зоны слабоустойчивой кровли. а координату, в которой было зафиксировано окончание последнего превышения. за конец этой зон ь(.

Причину резкого увели, ения силы сопротивления горного массива установили при первом превышении верхнего критического уровня осмотром непосредственной кровли в месте нахождения выемочного механизма.

Фор.((«ла «зойретени.г

Способ контроля состояния и структуры горного массива в очистных забоях, включающий непрерывное и од(повременное оп1352080

Мвкл = ЛГ, 1 М в"" к fâê1

i- YH

Ултре я ие

nerve л

C.zî ÀÓñл " 4 ЖЯ Яэю лрел р рдйжмж урия

Составитель Г. Васючкова

Редактор Т. Лазоренко Текред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Заказ 5263/28 Тираж 429 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113()35, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ределение по длине забоя при выемке угля комбайном координаты местонахождения выемочного механизма, скорости движения комбайна, установление по ним показателей и их критических значений для контроля состояния горного массива, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, сокращения времени и трудозатрат на его проведение за счет использования одного показателя одновременно для оценки состояния и структуры горного массива, при движении комбайна определяют в качестве показателя средневзвешенный коэффициент крепости массива и величину сил сопротивления горного массива, устанавливают по ним для каждого пласта зависимость сил сопротивления 15 от средневзвешенного коэффициента крепости, по этой зависимости определяют верхние и нижние критические значения сил сопротивления, при этом при отработке пласта непрерывно по длине забоя при движении комбайна устанавливают значения сил сопротивления и при уменьшении сил сопротивления горного массива ниже нижнего критического значения зону участка пласта относят к склонной к газодинамическим явлениям, комбайн останавливают и в этой зоне производят оценку выбросоопасности пласта, а при увеличении сил сопротивления горного массива выше верхнего критического уровня устанавливают при осмотре пласта его состав или состав непосредственной кровли и при обнаружении твердых включений в пласте измеряют их крепость и определяют мощность включения по формуле где М вЂ” мощность пласта;

1-. — коэффициент крепости включения;

К вЂ” коэффициент, учитывающий связь сил сопротивления массива с средневзвешенной крепостью пласта;

ЛР— величина отклонения силы сопротивления горного массива от стационарного уровня.