Способ контроля положения огневого фронта при подземном сжигании угля

 

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение надежности и точности определения положения огневого фронта за счет создания квазиоднородного злектрического поля за пределами сжигаемого участка угольного пласта. Способ контроля положения огневого фронта при подземном сжигании угля осуществляют следующим образом . Газифицируемый участок угольного пласта оконтуривают субпараллельными горными вьфаботками. В почве выработок размещают линейные электроды (ЛЭ) и заземляют в породах на глубину , превышающую размеры зоны воздействия огневого фронта. Создают квазиоднородное электрическое поле путем использования двух ЛЭ. При этом в каждой из, выработок размещают по одному ЛЭ. Периодически измеряют рактеристики поля по сети профилей на дневной поверхности до и после поджога. По изменению характеристик этого поля определяют положение фронта огневого забоя. 6 ил., 1 табл. Ш (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1464114 А1 (бП 4 G 01 V 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4266062/23-03 (22) 23.06.87 (46) 07.03.89. Бюл. У 9 (71) Украинский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Г.И.Колчин, В.Т.Умрихин, А.А.Майборода, В. Я.Песок и С.Л.Шеии (53) 662.747.6 (088.8) (56) Патент СИА 1п 4281713, кл. 166 - 251 (E 21 В 43/243, Е 21 В 47/00), опублик. 4.08.81.

Bartel L.Ñ., Seavey R.M,, Narthrop D.À. Instrumentation for in

situ coal 8asification III. — Electrical techniques for remote monitoring "In situ". 1978, v.2, М 4, р.247 — 269. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОГНЕВОГО ФРОНТА ПРИ ПОДЗЕМНОМ СЖИГАНИИ

УГЛЯ

l

Изобретение относится к горному делу и может найти применение при определении положения фронта огневого забоя в технологии подземного сжигания угольных пластов.

Цель. изобретения — повышение надежности и точности определения по« ложения огневого фронта за счет создания квазиоднородного электрического поля в сжигаемом участке угольного пласта, оконтуренном горными выработками. (57) Изобретение относится к горному делу. Цель — повышение надежности и точности определения положения огневого фронта за счет создания квазиоднородного электрического поля за пределами сжигаемого участка угольного пласта. Способ контроля положения огневого фронта при подземном сжигании угля осуществляют следующим образом. Газифицируемый участок угольного пласта оконтуривают субпараллельными горными выработками. В почве выработок размещают линейные электроды (ЛЭ) и заземляют в породах на глубину, превышающую размеры зоны воздействия огневого фронта. Создают квазиоднородное электрическое поле путем использования двух ЛЭ. При этом в каждой из выработок размещают по одному ЛЭ. Периодически измеряют ха рактеристики поля по сети профилей на дневной поверхности до и после поджога. По изменению характеристик этого поля определяют положение фронта огневого забоя. 6 ил., 1 табл.

2 Зп в4

На фиг. 1 приведен схематический план поверхности угольного пласта, по которому пройдены горные выработки; на фиг.2 — разрез пласта с выработкой, на фиг.3 и 4 — фрагменты горизонтального сечения по угольному пласту и вертикальный разрез наземной стендовой модели по измерительному профилю, на фиг.5 — графики разности потенциалов, измеренные по измерительному профилю в процессе моделирования предлагаемого способа на наэемз 1464114

1,5 2,5

ПК ной стендовой .:одели (точки измерений, представленные на определенных пикетах горизонтальной оси, соответствуют позициям измерительных электродов), на фиг ° 6 — изменение во вре5 мени разности потенциалов между электродами в позициях r и д в процессе моделирования.

Модель содержит выработки 1, угольный пласт 2, линейные электроды 3, проложенные в почве параллельных выработок 1, линейные электроды 3 и при помощи источника 4 тока возбужда" ют квазиоднороднЬе электрическое поле в пространстве между линейными электродами. По сети профилей на дневной поверхности до поджога угольного пласта осуществляют измерения градиента потенциала для определения характера "нормального поля". При горении угля между двумя выработками, в которых заземлены линейные электроды, образуется зона повышенной проводимости, существенно искажающая электрическое поле. Путем периодического измерения градиента потенциала по тем же профилям и со оставления измеренных значений с "нормальным полем" и между двумя соседними по времени измерениями судят о положении фронта огневого забоя.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Позиции измерительных электродов а — б б — в

График 12 (фиг.5) получен до Роз жига угольного пласта и соответствует перв ому циклу измерений (" нормаль но- му фону"). Графики 13:и 14 соответствуют пятому циклу измерений (один и тот же график в разных масштабах: 2 и 0,02 мВ/см), полученному при горении угольного пласта. График 15 получен после гашения угля и соответствует девятому циклу измерений. Графики

12, 13 и 15 построены в масштабе 2 мВ/см, график 14 — в масштабе Q, 02 мВ/см. График 16 построен в масштабе 2 мВ/см, а график 17 — часть графика 16 в масштабе 0,02 мВ/см.

В двух параллельных горных выработках 1 (фиг.1 и 2) из числа оконтуривающих участок сжигания угольного пласта 2 заземляют линейные электроды 3.

Заземление линейных электродов осуществляют следующим образом. В породы почвы 5 горных выработок 1 на глубину 0,.2 — 0,5 м помещают металлические шинь; 7. Для повышения надежности контакта с массивом горных пород в почву горной выработки 5 забивают металлические штыри 6, которые подсоединяют к шине 7 в точках

8. П1тыри 6 одновременно обеспечивают контакт линейных электродов с высокопроводящим слоем при горении угля.

Линейные электроды 3 подсоединяют к источнику 4 тока, включают источник

4 тока и на участке сжигания угольного пласта возбуждают квазиоднородное электрическое поле. На дневной поверхности на площади, образованной проекцией контура участка сжигания угольного пласта с обрамлением ее со всех сторон на половину источник 4 питания, вмещающие породы 5. Линейные электроды 3 содержат металлические штыри 6, заглубленные в почву металлические шины 7, которые соединены со штырями

6 в точках 8. Модель смонтирована в коробе 9.

На измерительном профиле 10, про". ходящем по поверхности модели, с шагом 20 см размещены измерительные электроды 11 (положения a — з, фиг.4).

1 в-r г-д д-е е-жж — з

3,5 4, .5 5,5 6,5 7,5

Способ основан на регистрации измерения квазиоднородного электрического поля за счет возникновения повышенной проводимости в горящем угольном пласте. Этот принцип реализуется, если в двух субпараллельных горных выработках 1, обрамляющих сжигаемый пласт 2, располагают ширины участка сжигания угольного пласта, прокладывают сеть профилей . Профили . ориентируют по нормали к длинной стороне проекции участка. Подобная ориентировка профилей является наиболее целесообразной, так как огневой фронт при горении угля распространяется от

14 выработок вглубь участка сжигания пласта, а расположение профилей по нормали к линейным электродам облегчает расчеты поля. Возможна также ориентировка профилей параллельно длинной стороне проекции участка.

Расстояние между профилями и точ" ками измерений параметров выбирают в зависимости от требуемой детальности прослеживания огневого фронта. Например, при длине участка сжигания

500 - 600 м расстояние между профилями, ориентированными по нормали к линейным электродам, может быть выбрано равным 10 м, размер измерительной линии NN — равным 5 м, шаг измерений (расстояние между двумя соседними точками измерений на профиле) равным 5 м, длина измерительного профиля при ширине участка сжигания

50 — 60 м составит 100 — 120 м (с учетом обрамления со всех сторон проекции контура участка сжигания на половину его ширины). По профилям до поджога угольного пласта с помощью электроразведочной измерительной аппаратуры осуществляют измерения градиента потенциала электрического доля с заданным размером. измерительной линии NN (например, ИХ=5 м) и шагом измерений (обычно равным размеру измерительной линии MN).

После поджога угольного пласта повторяют измерения градиента потенциала по тем же профилям и в тех же точках через заданные промежутки времени, исходя из требуемой детальности слежения, например через сутки,. за перемещением огневого фронта.

По результатам измерений строят гра-. фики и карты изолиний градиента по-

64114 6 тенциала. Положение огневого фронта устанавливают путем сопоставления графиков и карт изолиний градиента потенциала, полученных до поджога угольного пласта и в различные моменты времени после поджога. Проекция огневого фронта на дневную поверхность совпадает с максимальными градиентами параметров электрического поля.

Ф о р м ул а и з о б р е т е н и я

Способ контроля положения огневого фцонта при подземном сжигании уг". ля, включающий установку и заземление разнополярных электродов, размещение сети наземных профилей на поверхности, возбуждение электрического поля в массиве горных пород, периодические измерения характеристик поля по сети профилей на дневной поверхности до и после поджога угольного пласта и

25 определение положения огневого фронта по изменению характеристик этого поля, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности определения положения огневого фронта за счет создания квазиоднородного электрического поля sa пределами сжигаемого участка угольного пласта, газифицируемый участок угольного пласта оконтуривают субпарал-. лельными горными выработками, создаЗ5 ют квазиоднородное электрическое поле путем использования двух линейных электродов,. которые заземляю " в породах почвы на глубину, превышающую

40 размеры зоны воздействия огневого фронта, при этом в каждой из выработок размещают по одному электроду.

1464114

1464 I ) 4

75

10 Ч

Редактор И.Дербак

Заказ 821/49 Titan 483, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ио изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул. Гагарина, 1 и 101 за в

Я аонВ

4 5

Юог 5

Составитель Н.Преловский

Техред JI.Ñåðäþêoâà Корректор Л.Пилипенко