Способ разработки выбросоопасных угольных пластов

 

Использование: изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке крутых угольных пластов. Сущность: перед выемкой очередной полосы угля на поверхности забоя по наиболее слабой пачке пласта определяют прочность угля, а выемку угля производят заходкамч, не превышающими величину зоны разгрузки. 4 табл., 2 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

)00

О

С) (21) 4891418/03 (22) 13.12,90 (46) 15.01.93. Бюл. N 2 (71) Украинский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела и

Донбасский комплексный научно-исследовательский и проектно-конструкторский угольный институт (72) А.Г, Авербух, Ю,В, Ме ель, Ф.Н. Воскобоев, Ю.А, Пивень, А,И. Ильин, Н.А. Алышев и М,Т, Шевченко (73) Украинский государственный научноисследовательский и проектно-конструкторский институт горной геологии, геомеханики и маркшейдерского дела (56) Авторское свидетельство СССР

N 934005, кл, E 21 С 41/18, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 901567, кл. Е 21 F 5/00, 1982.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке крутых угольных пластов.

Известен способ выемки выбросоопасных угольных пластов, включающий оценку выбросоопасности пласта, определение размеров выбросоопасной и неопасной зон по всей длине очистного забоя, выемку механизированным комплексом и разгрузку выбросоопасного л ассива путем одновременной выемки угля с опережением в неопасной зоне по крайней мере на два цикла, а после прохода оп сной зоны, очистной забой выравнивает:я.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ механизированной выемки полезного ископаемого, включающий контроль за с стоянием выбросоопасности пласта путем измерения

„„5U „„1789023 А3

<я)я Е 21 С 41/18, Е 21 F 5/00 (54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ВЫБРОСООПАСНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ (57) Использование: изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке крутых угольных пластов. Сущность: перед выемкой очередной полосы угля на поверхности забоя по наиболее слабой пачке пласта определяют прочность угля, а выемку угля производят заходкамч, не превышающими величину зоны разгрузки, 4 табл., 2 ил, сейсмоактивности пласта и подачу выемочного механизма вдоль линии очистного забоя, Контроль за выбросоопасностью осуществляют в процессе подачи выемочного механизма, при этом для каждого пласта предварительно осуществляют зависимость сейсмоактивности пласта от скорости подачи выемочного механизма в опасных и неопасных зонах, по которой устанавливают критический уровень сейсмоактивности, а подачу выемочного механизма производят со скоростью, при которой сейсмоактивность пласта ниже ее критического урозня

Недостатком этого способа является низкая производительность выемки, сбусловленная вынужденными периодическими остановками угольногс комбайна в зо ах с повышенной выброссопасностью, Кроме того известный способ не учитывает изическую природу разв вызывания внезапных

1789023 выбросов при разработке крутых пластов, поскольку изменяющаяся структура пласта и вмещающих пород варьирует критическую сейсмоактивность в очень широких пределах, тем самым не обеспечивается 5 безопасность ведения горных работ.

Целью предлагаемого изобретения является повышение производительности выемки угля на пластах, опасных по внезапным выбросам угля и газа, при обес- 10 печении безопасности ведения горных работ, Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки выбросоопасных угольных пластов, основанном на контроле 15 за состоянием выбросоопасности угольного пласта и выемке угля механизированным комплексом полосами вдоль линии очистного забоя, перед выемкой очередной полосы угля на поверхности забоя по наиболее сла- 20 бой пачке пласта определяют прочность угля, а выемку угля производят заходками, не превышающими величину зоны разгрузки, определяемую из соотношения о о о7946

1 =4,19 () + К, (1) где m — мощность пласта, м;

0 о — поверхностная прочность угля, МПа;

К вЂ” поправочный коэффициент, учиты- 30 вающий литологический состав пласта, Способ осуществляют следующим образом.

Перед каждым циклом выемки очередной полосы угля определяют величину зоны 35 разгрузки по прочности угля на поверхности очистного забоя, рассчитывая ее с учетом мощности пласта по формуле (1), Затем производят выемку угля механизированным комплексом полосами вдоль линии очи- 40 стного забоя на глубину, не превышающую величину разгруженной зоны, В природных условиях весьма редко встречаются пласты простого строения Пласты угля, опасные по внезапным выбросам, чаще других характе- 45 ризуются сложностью структуры, наличием пачек и пропластков с резко отличными прочностными характеристиками. Напряженное состояние угольного пласта неоднородного по мощности сводится к 50 установлению превалирующего влияния прочностных характеристик отдельных пачек. Наименьшее из напряжений и будет наиболее вероятным для рассматриваемого пласта, а, следовательно, определять зону 55 разгрузки. Таким образом, при сложном строении пласта корректируют величину зо-. ны разгрузки, для чего вводят поправочный коэффициент К, Коэффициент К определяют бурением по наиболее слабой пачке и регистрацией резкого повышения прочности угля. Затем сравниваем полученной величины зоны разгрузки с вычисленной по формуле (1) определяют поправочный коэффициент

К. При очередном изменении литологического строения пласта поправочный коэффициент К определяют заново.

В табл. 1, 2, 3 и 4 приведены результаты шахтных измерений зоны разгрузки, причем видно, что одни и те же пласты имеют зону разгрузки отличающуюся от расчетной на одну и ту же величину, которая и является коэффициентом поправки К.

На фиг, 1 представлен график зависимости разгруженной зоны от поверхностной прочности угля и мощности пласта; на фиг.

2 — зависимость прочности угля от длины скважины (начиная от устья) в различных точках лавы, где а) — измерения проводились в 20 м ниже вентиляционного штрека; б) в 35 м ниже вентиляционного штрека; в) в

50 м ниже вентиляционного штрека; r) в 65 м ниже вентиляционного штрека, Известно, что снижение уровня напряжений в краевой части угольного пласта и ее дегазация происходит вследствие деформирования пласта сопровождающегося смещением угля в призабойное пространство, ростом в нем трещин и как следствие созданием условий для десорбции и фильтрации газа, Косвенным признаком формирования в пласте зоны, безопасной в отношении газодинамических явлений, следует считать сближение боковых пород в призабойном пространстве.

Размеры зоны разгрузки в краевой части пласта зависят от целого ряда факторов, однако наибольшее влияние оказывают прочностные характеристики пласта и его мощность (3). С целью установления зависимости между шириной зоны разгрузки и характеристиками угольного пласта были выполнены шахтные экспериментальные исследования, включающие измерение прочности пласта по методике изложенной в работе (4) и оценку безопасной глубины выемки, регламентируемой нормативными документами (8).

Результаты измерений представлены на фиг. 1. Обработка полученных данных методами математической статистики показывает, что с доверительной вероятностью

0,95 зависимость I = (cr<, m) описывается уравнением:

-0,79 6 ! =4,19(— о ) +К, m где m — мощность пласта, м;

Оо — прочность угля на поверхности забоя, МПа;

1789023

Табл ица1

Таблица2

= Ь-lr=02 м

Таблица3

=!и- !т=03 м

Табл ица4

К вЂ” поправочный коэффициент, м.

Формула изобретения

Способ разработки выбросоопасных угольных пластов, включающий контроль за состоянием выбросоопасности угольного пласта и выемку угля механизированным комплексом полосами вдоль линии очистного забоя, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности выемки угля при обеспечении безопасности ведения горных работ, перед выемкой очередной полосы угля на поверхности забоя по наиболее слабой пачке пласта определяют прочность угля, а выемку угля производят заходками, не превышающими величину зоны разгр узки, которую опреде5 ляют из соотношения

go -0,795

1=4,19(— ) + К, m где m — мощность пласта, м; (т, — поверхностная прочность угля, 10 МПа;

К вЂ” поправочный коэффициент, учитывающий литологический состав пласта.

0,5

2,0 о,е

0,4 о.г

Фиг.2

Составитель А,Авербух

Техред М.Моргентал Корректор Н,Король

Редактор

Заказ 85 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, yn,Гагарина, 101