Способ прогноза метанообильности выемочных участков угольных шахт

 

Изобретение относится к горной промети и м.б. использовано при прогнозировании газовыделения на эксплуатируемых горных предприятиях. Цель - повышение точности прогноза метанообильности выемочных участков (ВУ) угольных шахт за счет количественного учета влияния всех типовтектонической деформации (ТД) угольных пластов и угленосных отложений. Определяют гипсометрический план поверхности отрабатываемого угольного пласта путем построения подземной маркшейдерской опорной сети на площадях ВУ. Разбивают контур ВУ на профили. Количество профилей составляет не менее количества границ среднемесячного подвигания забоя. В пределах каждого профиля рассчитывают величину ТД. Устанавливают зоны пониженных ТД. В пределах этих зон проводят дополнительные шахтные наблюдения за изменением абсолютной метанообильности с последующим определением относительной метанообильности ВУ. По полученным данным рассчитывают среднее -значение относительной метанообильности, соответствующее среднимзначениям пониженных ТД. После этого в пределах каждого профиля рассчитывают пронозное значение поправочного коэффициента и уточненное прогнозное значение относительной метанообильности ВУ. 3 ил., 1 табл. + . Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 F 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ.И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4757960/03 (22) 14.11.89 (46) 15.03.92, Бюл. hb 10 (71) Государственный Макеевский научноисследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (72) Д.В. Кузьмин, А.И.Прокопенко, С.А. Шев-" цов, B.E.Øåâöîâ и В.Р.Овчаренко (53) 622:8.831(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1244349, кл. Е 21 F 7/00, 1987.

Дополнение к руководству по проектированию вентиляции угольных шахт. M.: Недра, 1981, с. 11, 12. (54) СПОСОБ ПРОГНОЗА МЕТАНООБИЛЬНОСТИ BblEMOЧНЪ|Х УЧАСТКОВ УГОЛЬНЫХ ШАХТ (57) Изобретение относится к горной промсти и м.б. использовано при прогнозировании газовыделения на эксплуатируемых горных предприятиях. Цель — повышение точности прогноза метанообильности вые-. мочных участков (BY) угольных шахт за счет количественного учета влияния всех типов

* Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано. при прогнозировании метановыделения эксплуатируемых угольных шахт.

Цель изобретения — повышение точности прогноза в деформационных зонах за счет количественного учета влияния всех ти пов тектонической деформации угольных пластов и угленосных отложений.

На фиг.1 представлена схема выемочного участка шахты, где 1 — профили для расчета параметра Т; 2 — изогипсы поверхности,; Ж,, 1719659 А1 тектонической деформации (ТД) угольных пластов и угленосных отложений. Определяют гипсометрический план поверхности отрабатываемого угольного пласта путем построения подземной маркшейдерской опорной сети на площадях ВУ. Разбивают контур BY на профили. Количество профилей составляет не менее количества границ среднемесячного подвигания забоя. В пределах каждого профиля рассчитывают величину ТД. Устанавливают зоны пониженных

ТД. В пределах этих зон проводят дополнительные шахтные наблюдения за изменением абсолютной метанообильности. с последующим определением относитель- ф ной метанообильности BY. По полученным данным рассчитывают среднее значение относительной метанообильности, соответст. вующее средним значениям пониженных

ТД. После этого в пред|.лах каждого профиля рассчитывают провозное значение поправочного коэффициента и уточненное прогнозное значение относительной метанообильности BY. 3 ил., 1 табл.! почвы отрабатываемого угольного пласта;

3 — граница месячного подвигания забоя.

На фиг.2 представлено изменение тектонической деформации (Т) и относительной метанообильности (go) в пределах выемоч1 ного участка, где 5 — кривая, отражающая поведение параметра g0. 6 — кривая, отра1, жающая поведение параметра Т; 7- п |офили для расчета параметра Т.

На фиг,З представлена зависимость 8 изменения относительной метанообильности (qo ) от интенсивности тектонической де-!

1719659 где у — региональный наклон угленосных отложений, в условных единицах, определя- 25 ют

y= Дгп (2) Д h — сечение изогипс, м; 30

Д m — расстояние между изогипсами, м;

Ф - удельная кривизна угольного пласта 1/м, отражающая степень его дефор-. мированнофти, определяют по формуле

35 ф ср

I где! — длина искривленной части пласта, м;

Кор — средняя .кривизна искривленной 40 части пласта в двумерном,простраастве, 1/м;

К - кривизна угольного пласта, определяют по формуле

cl g бх (3) К—

Р— дизьюнктивная нарушенность угольного пласта, угленосных отложений, определяют из выражения

P-А 1, (4) 55 где А- стратиграфическая амплитуда разлома„м;

L — протяженность разлома по простиранию, м; деформации Щ отрабатываемого угольного пласта в пределах выемочногоучастка 3 южной лавы, Способ прогноза метанообильности выемочных участков угольных шахт осуществ- 5 ляют следующим образом, Путем построения подземной маркшейдерской опорной сети на площадях выемочных участков, для которых составляется прогноз, определяют гипсометрический 10 план поверхности кровли или почвы отрабатываемого угольного пласта (фиг.1). Исследуемую площадь действующих выемочных участков разбивают равномерной сеткой профилей (показаны на фиг.1 и 2), количе- 15 ство которых в пределах исследуемой лавы равно количеству границ среднемесячных подвиганий забоя. 8 пределах выделенной сетки профилей (см.фиг.2) производят расчет тектонической деформации Т по форму- 20 ле

Т.=g е е (1) a, P- коэффициенты уравнения связи (а- 0,1; Р-З,О 10-4), м и 1 /м соответствен но.

Для определения коэффициентов уравнения связи был обработан большой экспериментальный и фактический материал по выемочным участкам шахт (более 100 объектов), отрабатывающих различные угольные пласты.

Результаты расчета параметра Т приведены в табл.1.

При прохождении очистных забоев выемочных участков через зоны пониженных тектонических деформаций производят шахтные наблюдения за изменением абсолютной метанообильности выемочных участков и определяют месячные .значения относительной метанообильности цо для выемочных участков шахты с учетом добычи угля. Расчет цо производят по известной формуле

qo = япл + ч вп (5) где цпл — относительное газовыделение из разрабатываемого пласта, м /т, цпл = Кпл (х-х1),. (6)

Кпл — коэффициент, учитывающий влияние системы разработки на метановыделение из пласта;

x — природная метаноносность пласта, м /т, x> — остаточная метаноносность углей при выуаче их за пределы выемочного участка, м /т ч вп = qcn + ц пар + Кру (х — хо) (7) цвп — относительное газовЫ1еление из выработанного пространства,м /т;

qcp — относительное газовыделение из сближенных пластов (спутников); м /т, опор относительное газовыделение из боковых пород, м /т;

Кру — коэффициент, учитывающий метановыделение из целиков невынимаемых пачек угля, отн.ед.;

x0 — остаточная метаноносность углей, з/

Находят связь между относительной метанообильностью и тектонической деформацией выемочного участка по формуле (см; фиг.3) оо = à In Т+ b (8) значения коэффициента а! и свободного члена b; а = 10,07, Ь=31,53 при значении коэффициента корреляции r = 0,8408.

Полученные в результате дополнительных шахтных наблюдений и последующих расчетов данные об.изменении тектонической деформации и относительной метанообильности выемочного участка сводятся в таблице.

1719659

На основе полученных данных, отраженных в таблице, устанавливают зоны пониженных тектонических деформаций, которые соответствуют минимальным фактическим значениям в пределах выемочного 5 участка (см. профили 1 — 5 по табл. и фиг.2).

Для нахождения в пределах каждого профиля прогнозного значения поправочного коэффициента о и последующего расчета в пределах каждого профиля уточ- 10 ненного прогнозного значения:относительно метанообильности выемочного участка q определяют среднее значение относительно метанообильности вйемочного участка qo, соответствующее среднему 15 значению пониженных тектонических деформаций То (исходные данные взяты в таблице, 1-5 расчетные профили). ц 11,8 + 11,8 + 11,8 + 12,3 + 12,3 20

Цо

=12,0 м /т, при этом среднее значение пониженных тектонических деформаций равно 25

0,132 + 0,132 + 0,133 + 0,152 + 0,152

То—

= 0,1402

Применительно к конкретным положениям очистного забоя выемочного участка расчетного профиля 7 (см.табл.) определяют значение поправочного коэффициента

cr= a!и(— ) =1007 !п()=2,29

Т 0 176

То

Затем к полученной величине прогнозного значения относительной метанообиль- 40 ности qo прибавляют прогнозное значение

II поправочного коэффициента иодля соответствующих стадий отработки выемочного участка, пересекающего определенные деформационные зоны, и получают уточнен- 45 ное прогнозное значение относительной метанообильности выемочного участка в пределах расчетного профиля

q= qo + а = 12,0+2,29=14,29. (10) 50

Формула изобретения

Способ прогноза метанообильности выемочных участков угольных шахт, включающий определение природной метано- 55 носности угольных пластов и вмещающих пород, определение гипсометрических планов угольных пластов, нанесение на них значений природной метгноносности угля, определение оносительной метанообильности выработок шахтопласта из математического выражения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности прогноза в деформационных зонах за счет. количественного учета влияния всех типов тектонической деформаций угольных пластов и угленосных отложений, производят построение подъемной маркшейдерской опорной сети на площадях выемочных участков, определяют гипсометрический план поверхности кровли отрабатываемого угольного пласта, разбивают контур плана выемочного участка на профили, количество которых принимают не менее количества границ среднемесячного подвигания забоя, в пределах каждого профиля определяют величину тектонической деформации иэ соотношения . Р у р

T=ye е > где Т вЂ” тектоническая деформация, усл.ед.;

y — региональный наклон угленосных отложений, усл.ед„ с

Ф= — -, — удельная кривизна угольного

1 пласта, отражающая степень его деформированности, 1/м;

Ко — средняя кривизна искривленной части пласта в двумерном пространстве, 1/м, I — длина искривленной части пласта, м;

P — дизъюнктивная нарушенность угольного пласта, угленосных отложений, м;

a, P — эмпирические коэффициенты уравнения связи, м, 1/м соответственно, выделяют по полученным результатам зоны пониженных тектонических деформаций, в пределах этих зон проводят определение среднего значения относительной метанообильности участка go, соответствующего

il средним значениям пониженных тектонических деформаций То, и рассчитывают уточненное прогнозное значение относительной метанообильности выемочного участка в пределах каждого профиля. по формуле

q qo + сг, и где 0 - поправочный коэффициент, м /т; з и= à .In(Т1/То); а — эмпирический коэффициент.уравнения связи, м /т;

Т вЂ” текущее значение тектонической деформации в пределах профиля, усл.ед..

1719659

Прогнозное значение поправочного коэффициента, 0

Относительная метанообильность выемочного частка, м /т

Пример, N

Расчетные профили,N

Текущее значение тектонической деформации, Ti

Уточненное прогнозное значение, ц

Рассчитанная по шахтным дополнительным наблю ениям, 1

3

5

7

9

11

12

13

14

16

17

1

3 а

6

8

11

12

13

14

16

17

1 1,8

11,8

11,8

12,3

12,3

14,2

14,2

14,5

15,9

16,2

16,7

15,3

15,3

15,3

17,5

25,9

17,5

16,8

11,39

11,39

11,47

12,81

12,81

14,0

14,29

14.85

17,50

17,58

17,66

16,31

16,72

16,49

18,60

16,69

19,69

16,72

0,132

0,132

0,133

0,152

0,152

0,171

0,176

0,186

0,242

0,244

0,246

0,215

0,224

0,219

0,270

0,301

0,301

0,224

-0,41

-0,41

-0,33

-0,51

-0,51

2,00

2,29

2,85

5,50.

5,58

5,66

4,31

4,72

4,49

6,60

7,69

7,69

4,72

1719659

1719659

Составитель И. Федяева

Техред М.Моргентал Корректор M. Пожо

Редактор А. Долинич

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

Заказ 752 Тираж Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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