Способ оценки степени увлажнения угольного массива

 

Изобретение относится к горной промышленности . Цель - повышение достоверности и оперативности оценки степени увлажнения угольного массива в процессе нагнетания в него воды. Вначале увлажняют угольный массив, подавая жидкость через нагнетательные скважины. После окончания увлажнения массива его замораживают , например, путем впрыскивания в скважину жидкого азота. Затем в замороженный участок массива, имеющего температуру ниже интервала (-0,5) - (-8)°С бурят контрольную скважину. При этом степень увлажнения массива угля определяют по величине прочности замороженного угля в соответствии с математическим выражением. Прочность замороженного угля определяют, например, путем вдавливания инденторов в стенку скважины прибором МГД по известной методике. 1 ил. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ш4 Е21F500

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4213289/22-03 (22) 20.03.87 (46) 23.01.89. Бюл. № 3 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) М. А. Розенбаум, П. А. Рейпольский и В. А. Андранович (53) 622.817 (088.8) (56) Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, сплошных и внезапных выбросах угля, породы и газа.

М.: Недра, 1977, с. 67 — 77, с 53.

Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам. — М.:

ВНИМИ, 1981, с. 29.

„„SU„„1453043 1 (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ УВЛАЖНЕНИЯ УГОЛЬНОГО МАССИВА (57) Изобретение относится к горной промышленности. Цель — повышение достоверности и оперативности оценки степени увлажнения угольного массива в процессе нагнетания в него воды. Вначале увлажняют угольный массив, подавая жидкость через нагнетательные скважины. После окончания увлажнения массива его замораживают, например, путем впрыскивания в скважину жидкого азота. Затем в замороженный участок массива, имеющего температуру ниже интервала (— 0,5) — (— 8) С бурят контрольную скважину. При этом степень увлажнения массива угля определяют по величине прочности замороженного угля в соответствии с математическим выражением.

Прочность замороженного угля определяют, например, путем вдавливания инденторов в стенку скважины прибором МГ,ц по известной методике. 1 ил.

1453043

167

52 — 51

0,04 ° 5,1

Формула изобретения

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для оценки степени увлажнения угольного пласта.

Целью изобретения является повышение достоверности и оперативности оценки степени увлажнения угольного массива в процессе нагнетания в него воды.

На чертеже приведена схема осуществления способа.

Определение степени увлажнения мас сива предлагаемым способом осуществляется следующим образом.

Сразу после окончания увлажнения массива 1 вокруг нагнетательной скважины 2 проводят замораживание массива, например, путем впрыскивания в скважину жидкого азота, затем в замороженный участок массива 3 бурят контрольную скважину 4, в которой контрольно по длине скважины проводят определение прочности замороженного массива, например, с помощью прибора МГД, путем вдавливания инденторов в стенки скважины. Затем на основании полученной ранее в лабораторных условиях зависимостью между прочностью на сжатие замороженного угля и его влажностью определяют степень увлажнения массива (в % от максимальной гигроскопической влажности) по формуле,р к ioo

004R У где R прочность на сжатие замороженного угля, МПа;

R — прочность на сжатие незамороженного угля при максимальной гигроскопической влажности, МПа;

%макс — максимальная гигроскопическая влажность, %;

W — степень увлажнения массива от значения максимальной гигроскопической влажности, %.

Исследования показывают, что при замораживании прочность увлажненного угля меняется в зависимости от влажности угля, кроме того, изменение прочности (при одной и той же влажности) в зависимости от температуры прослеживается только в диапазоне от (— 0,5) до (— 6) — (— 8) С, а при более низкой температуре прочность практически не меняется и зависит только от влажности угля.

Прочность замороженного угля определяют, например, путем вдавливания инденторов в стенку скважины прибором МГД по известной методике.

Пример. Для нагнетания воды со стороны очистного забоя в пласт мощностью 4 м, бурят скважины длиной до 10 м, диаметром 55 мм ручным электросверлом. Затем в них вставляют гибкий гидрозатвор на глубину 8 м и производят высоконапорное нагнетание воды установкой УНВ-2.

После закачивания. в скважину расчетно5

50 го количества воды насосную установку отключают, гидрозатвор извлекают и через эту же скважину производят замораживаиие массива угля путем впрыскивания в нее жидкого азота. Через 30 — 40 мин вокруг скважины образуется замороженная эона.

Диаметр этой зоны составляет 3 — 5 диаметров скважины, а температура замороженного угля (— 12) — (— 15) С.

Такая температура массива вокруг скважины сохраняется в течение 3 — 4 ч. В замороженный массив бурят контрольную сква-. жину, в которой поинтервально по ее длине определяют прочность замороженного угля. На расстоянии 2,5 м от груди забоя она составляет 5,6 МПа, а на расстоянии

4 м — 5 2 МПа. На основании лабораторных исследований установлено, что максимальная гигроскопическая влажность пласта составляет 3%, прочность незамороженного угля при этой влажности — 5,1 МПа.

Подставим в формулу значения прочности замороженного угля, полученные в скважине на расстояниях 2,5 и 4 м от груди забоя: — — 837.;

6 — 5 1 100

0,04 ° 5,1 3,0

Таким образом, определяют, что на расстоянии 2,5 м влажность массива составляет 83% от максимальной гигроскопической влажности, а на расстоянии 4 м — 16%.

Следовательно, массив угля не увлажнился до максимальной гигроскопической влажности, что требуется для перехода участка пласта в неудароопасное состояние, и поэтому необходимо продолжить закачива н ие воды в м асси в.

Предлагаемый способ позволяет получить достоверные сведения о степени увлажнения массива, так как при его применении точно известно местоположение участка массива, в котором производится определение влажности. Способ сравнительно прост и позволяет использовать скважины, пробуренные для нагнетания воды для замораживания массива и обеспечить тем самым возможность бурения контрольных скважин на требуемую глубину. Кроме того, способ обеспечивает возможность оперативной, непосредственно в забое, оценки степени увлажнения массива и при недостаточном увлажнении своевременно принять необходимые меры по дополнительному нагнетанию воды в пласт.

Способ оценки степени увлажнения угольного массива, включающий подачу жидкости через нагнетательные скважины, бурение

1453043

4 йн — К 100 о

0,04 Ч W где ߄—

Я

3 контрольных скважин И поинтервальное определение по длине контрольных скважин влажности угля, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и оперативности оценки степени увлажнения- угольного массива в процессе нагнетания в него воды, после окончания нагнетания производят замораживание массива вокруг нагнетательной скважины, а контрольную скважину бурят в замороженный участок массива, имеющий температуру ниже интервала от (— 0,5) до (— 8) С, при этом определение степени увлажнения массива угля производят по величине прочности замороженного угля из математического выражения. прочность на сжатие замороженного угля, МПа; прочность на сжатие незамороженного угля при максимальной гигроскопической влажности, . МПа; — максимальная гигроскопическая

10 влажность, о ;

W — степень увлажнения массива от значения максимальной гигроскопической влажности, о .

Составитель Л. Гайдук

Редактор А. Шандор Техред И. Верес Корректор Л. Пилипенко

Заказ 7150/28 Тираж 410 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1133035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4