Способ разработки выбросоопасных угольных пластов

 

Изобретение относится к горной промети и м.б. использовано при подземной разработке угольных пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа. Цель изобретения - повышение безопасности и эффективности ведения очистных работ за счет предотвращения внезапных выбросов и сокращение объемов проведения противыбросных мероприятий. Способ основан на механизированной очистной выемке пластов угля. В процессе ведения горных работ измеряют активность акустической эмиссии (АЭ) пласта, определяют критическую частоту импульсов АЭ при работе выемочного механизма (ВМ) в опасной зоне и останавливают ВМ при уровне АЭ, равном критической ее величине. Возобновление работы ВМ осуществляется через время, необходимое для релаксации напряжений и затухания процесса разрушения угля в призабойной зоне пласта. Время остановки ВМ определяют по формуле в зависимости от накопленного количества импульсов в рабочий и нерабочий периоды. Затем определяют по приведенной формуле критическую частоту импульсов АЭ, при которой останавливают ВМ, 2 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК (я)з E 21 F 5/00, 7/00

ГОСУДАРСТВЕй1ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ливают ВМ, 2 ил.

- личине. (21) 4726572/03 (22) 02.08.89 (46) 23.11.91. Бюл. М 43 (71) Донецкий научно-исследовательский угольный институт (72) В. С, Иванов, Г, M. Иванова, M. А. Ильяшов и Б. М. Деглин (53) 622.832(088.8) (56) Инструкция по безопасности ведения горных работ на пластах, склонных к внезапным.выбросам угля, породы и газа. — М.:

Недра, 1977, с. 26-29, Авторское свидетельство СССР

М 901567, кл. Е 21 F 5/00, 1980. (54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ВЫБРОСООПАСН ЫХ УГОЛ ЬН ЫХ ПЛАСТОВ (57) Изобретение относится к горной промсти и м;б, использовано при подземной разработке угольных пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа. Цель изобретения — повышение безопасности и эфИзобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке угольных пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа.

Цель изобретения — повышение безопасности и эффективности ведения очистных работ за счет предотвращения опасности внезапных выбросов и сокращение объемов проведения противовыбросных мероприятий.

На фиг. 1 представлена зависимость времени остановки выемочного механизма и времени его работы от накопленной частоты (количества) импульсов акустической

„„SU „„1693259А1 фективности ведения очистных работ за счет предотвращения внезапных выбросов и сокращение объемов проведения противыбросных мероприятий. Способ основан на механизированной очистной выемке пластов угля. В процессе ведения горных работ измеряют активность акустической эмиссии (АЭ) пласта, определяют критическую частоту импульсов АЭ при работе выемочного механизма (ВМ) в опасной зоне и останавливают BM при уровне АЭ, равном критической ее величине, Возобновление работы

ВМ осуществляется через время, необходимое для релаксации напряжений и затухания процесса разрушения угля в призабойной зоне пласта. Время остановки

BM определяют по формуле в зависимости 3 от накопленного количества импульсов в рабочий и нерабочий периоды. Затем определяют по приведенной формуле критическую частоту импульсов АЭ, при которой останавэмиссии: на фиг. 2 — график изменения скорости накопления импульсов акустической эмиссии во время работы и остановки выемочного механизма.

Сущность изобретения заключается в механизированной очистной выемке пластов угля, измерении активности акустической эмиссии пласта, определение критической частоты импульсов акустической эмиссии при работе выемочного механизма в опасной зоне и остановку выемочного механизма при уровне акустической эмиссии, равном критической ее ве1693259 (Енабл ) Из фиг. 1 видно, что до начала работ по выемке угля скорость накопления мала и равна а = —, где n1 — количество импульП1

t1 сов, зарегистрированное за интервал вре- 5 мени (О; е1). Включение выемочного механизма в момент времени t1 и его работа

ДО МОМЕНта t2 В ТЕЧЕНИЕ ВРЕМЕНИ Ем = t2 — t1 сопровождается увеличением скорости наN1 п2-п1 10 копления до величины - — . ПоЕм t2 Е1 сле прекращения выемки в момент времени

t2 в течение времени последействия t coxpaa ercs скорость накопления импульсов, N1 15 равная — В момент времени ез = е2+ s скоЕм рость накопления импульсов уменьшается до величины, определяемой углом а, суще- ствовавшей до начала выемки, Время последействия определяется соотношением пз- п2 N2

Т =tM =е„— ) п2- п1 и1 где п2, пз — накопление количества импульсов акустической эмиссии на моменты времени соответственно t2 и ез, Параметры а, х оценивают статистическими методами для конкретных горно-геологичеких и горно-технических условий.

Общее количество импульсов акустической эмиссии и динамика их накопления определяют виброопасность ситуации, т.е. превышение среднестатических значений активности акустической эмиссии свидетельствует о входе забоя в опасную по выбросам зону. Вероятность регистрации высокого (опасного) значения активности

Non определяют из выражения

Оп

РИО, = (. PО" где РЙО, 0 — вероятность регистрации

40 опасного значения частоты импульсов акустической эмиссии. Действующими в угольной промышленности правилами определения зон, опасных по внезапным выбросам угля и газа, опасными величинами считают значения активности акустической эмиссии, вероятность которых

PNon 0о — =0,02;

M(N) — математическое ожидание активности акустической эмиссии, определенное на скользящем интервале осреднения, в условиях конкретного пласта.

При этом уровень активности, при котором необходимо остановить выемку угля, находят иэ соотношения

КяIn I NOn, 0 (Енабл — Z )»

In 0,02 имп

3 14,6 — 1 14,6+1 1 — 0,5)=29,5430 ч

При достижении активности акустической эмиссии для данных условий, равной

30, выемку угля останавливают на вреч мя r . Расчеты производят ежесуточно и корректируют параметры Ки и t в соответствии с результатами расчетов.

Формула изобретения

Способ разработки выбросоопасных угольных пластов, включающий механизиГДЕ Енабл. ИНтЕРВаЛ ВРЕМЕНИ, На КатсрОМ подсчитывают отдельные значения активности акустической эмиссии.

Использование в расчетах текущего среднего значения активности. M(N) позволяет рассчитать значение Кц, максимально допустимое в конкретных условиях, что обеспечивает наибольшую возможную эффективность выемочных работ. С другой стороны, ограничение интенсивности выемки(остановка выемки на время r ) обеспечивает естественную без применения профилактичеких мероприятий релаксацию напряжений и затухание процесса разрушения угля в призабойной части пласта, что не позволяет процессу разрушения пласта перерасти в газодинамическое явление, тем самым обеспечивается повышение безопасности выемки угля, Способ осуществляют следующим образом.

Ведут регистрацию акустической эмиссии с помощью сейсмоприемников и звукоулавливающей аппаратуры и рассчитывают статистические характеристики акустической эмиссии при работе выемочного механизма. Определяют ежесуточно среднее значение активности акустической эмиссии на скользящем интервале осреднения.

Строят графики изменения скорости накопленных значений акустической эмиссии.

Как видно из фиг. 2, включение щитового агрегата на время t (45 мин) приводит к увеличению скорости накопления импульсов, а после ocYGHQBKvi выемочного механизма скорость накопления сохранялась в течение времени последействия t, которое для данных условий равно 30 мин. Вычисляют среднее значение активности акустической эмиссии на скользящем (например, тридцатичасовом) интервале осреднения.

ПРи интеРвале наблюдениЯ Енаб = 1 ч M(N) = имп

14,6, Критическое значение вычисляч ют из отношения

In PNOn, С0

Кд—

1693259

25 и

К =1и — > й1 где 1 - время непрерывной работы выемочного механизма по добыче угля;

30 рованную выемку угля в очистном забое, регистрацию активности акустической эмиссии пласта на опасных и неопасных участках в процессе ведения горных работ, определение критического значения часто- 5 ты импульсов акустической эмиссии при работе выемочного механизма в опасных зонах, регулирование скорости подачи вые мочного механизма в сооответствии с уровнем акустической эмиссии, о т л и ч а ю- 10 шийся тем, что, с целью повышения безопасности и эффективности ведения очистных работ за счет предотвращения опасности внезапных выбросов и сокращения объемов проведения противовыброс- 15 ных мероприятий, выемку пласта в опасных зонах осуществляют в режиме с остановкой выемочного механизма при достижении критических значений частоты следования импульсов акустической эмиссии на время 20 релаксации напряжений и затухания процесса разрушения угля в приэабойной зоне пласта т, определяемое по зависимости

N< — количество импульсов акустической эмиссии, зарегистрированное в процессе выемки угля за время м;

Ng — количество импульсов. зарегистрированное за время от момента остановки выемочного механизма до момента снижения активности акустической эмиссии до уровня, зафиксированного перед началом работы выемочного механизма, а критическую частоту импульсов акустической эмиссии во время выемки пласта Кц определяют из выражения

Кц— n PNOn, (набл. т ) где Рио, со — вероятность регистрации опасных значений частоты импульсов акустической эмиссии;

M(N) — среднее значение активности акустической эмиссии для данного очистного забоя, определенное методом скользящей средней;

t aun. — интервал времени, на котором подсчитывают отдельные значения активности акустической эмиссии, и возобновляют через время т работу выемочного механизма после остановки и снижения частоты импульсов акустической эмиссии ниже уровня Км.

1693259

V. о о 1

Ф, г. о

О во о

C.

О Л

) ъ

go о . с> р е cxk

av

Р. <0

I2

Э и 8 а о са

Ро оо

80 фея g

Составитель Б. Терентьев

Редактор М. Янкович Техред M.Mîðãåíòàë Корректор М, Пожо

Заказ 4061 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101