Способ моделирования выброса газоводоугольной смеси при добыче угля

 

Изобретение относится к горной промьшшенности и предназначено для изучения процесса перевода, угля в подвижное состояние. Цель изобретения - повышение точности моделирования . Отбирают образец угля из угольного пласта. Размещают образец в камере высокого давления. Затем заполняют свободное пространство в камере бетоном, равнопрочным боковым горным породам, чтобы образовалась вокруг .образца бетонная оболочка высотой, равной высоте угольного образца. Через бетонную оболочку бурят шпур в образце, иммитирующий скважину. Затем загружают образец осевой нагрузкой в пределах 10-40% от разрушающей, определенной экспериментальным путем. Подают газ в шпур до давления, равного давлению .газа в угольном пласте. В последующем догружают образец нагрузкой , равной естественному горному давлению. Нагнетают в шпур воду до достижения давления нагнетания, равного 90% горного давления, и резко производят сброс давления. По объему разрушенной части -образца судят о состоянии исследуемого угольного ;штаста. Цикл исследований повторяют до полного извлечения угольного образца . Пересчет данных моделирования на натурные условия позволяет установить связь параметров гидроимпульсного воздействия с кол-вом и характеристиками выбрасываемой газоводоугольной смеси. 1 ил. I СЛ | ел vj

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Е 21 С 39/00, E 21 F 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ; д

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4052955/22-03 (22) 04.03.86 (46) 07.12.87. Бюп. 9 45 (71) Институт геотехнической механики АН УССР (72) А.Н. Зорин, А.П. Клец, В.Г. Колесников, В.И. Зберовский и А.Т. Диденко (53) 622.023(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 658293, кл. Е 21 F 5/00, 1977. (54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЬБРОСА

ГАЗОВОДОУГОЛЬНОЙ СМЕСИ ПРИ ДОБЫЧЕ

УГЛЯ (57) Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для изучения процесса перевода угля в подвижное состояние. Цель изобретения — повышение точности моделирования. Отбирают образец угля иэ угольного пласта. Размещают образец в камере высокого давления. Затем заполняют свободное пространство в камере

„„SU„„1357571 А 1 бетоном, равнопрочным боковым горным породам, чтобы образовалась вокруг .образца бетонная оболочка высотой, равной высоте угольного образца. Через бетонную оболочку бурят шпур в образце, иммитирующий скважину. Затем загружают образец осевой нагрузкой в пределах 10-40Х от разрушающей, определенной экспериментальным путем.

Подают газ в шпур до давления, равного давлению, газа в угольном пласте.

В последующем догружают образец нагрузкой, равной естественному горному давлению. Нагнетают в шпур воду до достижения давления нагнетания, равного 907. горного давления, и резко производят сброс давления. ITo объЩ ему разрушенной части образца судят о состоянии исследуемого угольного ,пласта. Цикл исследований повторяют до полного извлечения угольного образца. Пересчет данных моделирования 2 на натурные условия позволяет установить связь параметров гидроимпульсного воздействия с кол-вом и характеристиками выбрасываемой газоводоугольной смеси. 1 ил.

1 135757

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для научения процесса перевода угля в подвижное состояние путем гидроимпульсного воздействия.

Целью изобретения является повы-, шение точности моделирования.

На чертеже представлено устройство для реализации предлагаемого способа, разрез.

Способ осуществляется следующим образом.

Отобранный из моделируемого пласта образец 1 угля, предварительно обрезанный с двух сторон, помещается и в камеру 2 высокого давления так, чтобы поверхности среза были параллельны плоскостям нагружения, Свободный от образца объем в камере заполняется бетоном так, чтобы вокруг образца образовалась бетонная оболочка

З.высотой, равной высоте угольного образца. Бетон приготавливается в соотношении цемент-щебень-песок-воца 25 таким образом, чтобы прочность затвердевшего бетона была равной прочности моделируемых боковых пород. После затвердевания бетона через отверстие 4 в камере высокого давления в бетонной оболочке со стороны отверстия и в образце угля на всю .его ширину пробуривается шпур 5, имитирующий скважину в естественных условиях в горном массиве с учетом приня35 того критерия подобия. К отверстию 4 в камере подсоединяется вентильное устройство 6, Камера устанавливается на прессе и через два подвижных штока 7 камеры образец сжимается осевой 4О нагрузкой в пределах 10-40Х от разрушающей, определенной экспериментальным путем;,Через вентильное устройство 6 в шпур подается газ, например метан, и при достижен и да ия га 4 эа на манометрах устройства 6, равного величине давления газа в угольном пласте, нагнетание прекращается и вентиль подачи газа закрывается.

Производится нагружение образца нагрузкой, равной естественному горкому давлению yH(y- объемный вес вышележащих пород, Н- глубина.), и после этого через вентильное устройство 6 в шпур нагнетается вода под началь55 ным давлением, превышающим давление газа. При достижении давления нагнетания, равного 90 естественного горного давления,уБ, перекрывается вен1 2 тиль подачи воды и нагнетание прекращается, К вентильному устррйству 6 подсоединяется улавливающая емкость

B и производится резкий сброс давления путем открытия заслонки 9. Выброшенную газоводоугольную смесь исследуют, определяя соотношение твердой и жидкой фаз, массу угля и объем разрушения образца.

Описанный. цикл исследований повторяется до полного извлечения угольного образца, признаками чего является выброс частиц бетонной оболочки. После этого проводится анализ моделирования.

Пример . Способ выполняется,. для моделирования выброса газоводоугольной смеси через скважину диаметром 100 мм при добыче угля путем гидроимпульсного воздействия ° Выброс производится иэ пласта m - "Тонкий" на горизонте 970 м. Пласт m < — "Тонкий" — опасный по внезапным выбросам угля и газа, относительная газообильность составляет 14 м метана на тонну суточной добычи, давление газа в пласте 2,9 МПа. Мощность пласта

0 5 м, угол падения 57, Кровля и почва пласта-сланец песчанистый, слабослоистый, прочностью 50 МПа. Из пласта отобраны пробы угля в виде кусков массой 2-5 кг. По ндрмативным методам определены физико-механичес- кие свойства угля: модуль упругости

Е = 1,51 10 KIa, коэффициент Пуассона 1= 0,3, пористость угля 9Х, объемный вес 1,97 т/м, предел прочности угля на сжатие 7,5 МПа. ГеомеФ-. рический критерий подобия принят

1: 10, силовои — 1: 1.

Порядок моделирования следующий.

Образец угля обрезают с двух сторон

4 параллельными плоскостями и отбивают с других сторон таким образом, чтобы он помещался в цилиндрическую камеру 2 с зазором между образцом и стенками, равным 2-3 см. Образец устанавливают в камеру на поршень нижнего штока. Затем приготавливают бетон, смешивая 2,8 кг цемента марки

600 с 3,0 кг щебня фракции 5-10 мм, 2,0 кг песка и 3,0 воды. Приготовленным бетоном заполняют свободный от образца объем в камере так, чтобы вокруг образца образовалась бетонная оболочка высотой, равной высоте угольного образца. Через 28 дней блок, состоящий из угольного образца 1 и

1357,бетонной оболочки 3 прочностью

50 МПа, готов к моделированию. Через отверстие 4 в камере высокого давления сверлом с победитовой напайкой и низкооборотистой дрелью бурят шпур

5 диаметром 10 мм, перебуривая бетонную оболочку со стороны отверстия 4 и угольный образец на всю его ширину.

K отверстию 4 в камере подсоединяют вентильное устройство 6, состоящее из канала и вентиля подачи газа, ка.нала и вентиля подачи воды и механической заслонки 9. Камеру устанавливают на прессе П-50 и через два подвижных штока 7 образец сжимают нагрузкой 3,0 ИПа. К вентилю подачи .rasa через высоконапорный трубопровод подсоединяют баллон с метаном и, открывая вентили на баллоне и на уст-. ройстве 6, подают метан, наблюдая за давлением на манометре вентильного устройства 6. При достижении давления 2,9 МПа подачу газа прекращают, перекрывая вентили на газовом 25 баллоне и вентильном устройстве. 3атем образец дагружают до нагрузки

24,2 МПа и через вентильное устройство 6 в шпур нагнетают воду плунжерным насосом высокого давления. При достижении давления на манометре устройства 6; равного 21,8 МПа, нагнетание прекращают и перекрывают вентиль подачи воды. К вентильному устройству 6 подсоединяют улавливаю35 щую емкость 8. Открывая заслонку 9, инициируют выброс. Выброшенную газоводоугольную смесь улавливают емкостью 8, в крышке которой имеется сетчатый фильтр, через который.газ 4О по газопроводу выводится в атмосферу, за пределы лаборатории. Водоугольную смесь взвешивают, затем высушивают и определяют массу выброшенного угля, 571

4 объем разрушения угольного образца и соотношение твердой и жидкой фаз смеси.

Пересчет полученных данных моделирования на натурные условия позволит установить связь параметров гидроимпульсного воздействия с количеством и характеристиками выбрасываемой гаэоводоугольной смеси и определить эффективные параметры для различных горно-геологических условий.

Фон мула изобретения

Способ моделирования выброса газоводоугольной смеси при добыче угля, включающий отбор образца угля иэ угольного пласта, размещение его в камере высокого давления, нагружение, нагнетание в него газа, бурение в образце шпура, имитирующего скважину в массиве, и регистрацию процессов, происходящих .в образце, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности моделирования, после размещения образца в камере свободное пространство в ней заполняют бетоном, равнопрочным боковым горным породам, и через бетонную оболочку бурят шпур в образце, затем нагружают образец осевой нагрузкой в пределах 10-40Х от разрушающей и подают в шпур газ до давления, равного давлению газа в угольном пласте, затем догружают образец нагрузкой,.равной естественному горному давлению, нагнетают в шпур воду до достижения давления нагнетания, равного 90Х горного давления, и резко производят сброс давления, а по объему разрушенной части образца судят о состоянии исследуемого угольного пласта.

1357571

Составитель И. Фомичева

Техред М.Ходанич

Корректор С. Черни

Редактор С. Патрушева

Заказ 5977/30 Тираж 453

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграФическое предприятие, r, Ужгород, ул, Проектная,