Способ прогноза местонахождения нижней границы взрывоопасной газовой зоны в очистном забое

Авторы патента:

E21C39/00 - Устройства для определения на месте разработки твердости или других свойств полезных ископаемых, например с целью выбора соответствующих инструментов для добычи

Владельцы патента RU 2541347:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН) (RU)

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности. Предложен способ прогноза местонахождения нижней границы взрывоопасной газовой зоны в очистном забое, включающий проходку параллельных выработок на выемочном участке, проведение скважины в кровлю пласта и измерение концентрации метана по ее длине подвижным газоизмерительным зондом. При этом скважину в кровлю пласта проводят из сопряжения лавы с прилегающей воздухоотводящей выработкой в направлении выработанного пространства действующего выемочного участка до посадки непосредственной кровли на длину, равную шагу ее посадки, под углом разгрузки пород кровли от подвижной границы очистного забоя. Производят измерение концентрации метана по длине скважины при прямом и обратном движении газоизмерительного зонда в наперед заданных интервалах длины скважины, а нижнюю границу взрывоопасной газовой зоны устанавливают от кровли пласта по нижнему концентрационному пределу взрываемости газовоздушной смеси. Внедрение способа позволит установить, в каждом конкретном случае отработки угольного пласта, местонахождение нижней границы взрывоопасной газовой зоны в очистном забое в наиболее опасной его части, разработать рекомендации по устранению скоплений взрывоопасных газов и повысить безопасность ведения очистных работ по газовому фактору.

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для разработки мероприятий по повышению безопасности ведения очистных работ по газовому фактору.

Известен способ прогноза местонахождения нижней границы взрывоопасной газовой зоны в выработанном пространстве действующего очистного забоя метанообильной угольной шахты, включающий проведение дегазационных скважин из выработки в кровлю пласта угля, отрабатываемого с периодическим обрушением пород кровли, измерение концентрации метана в скважинах на различных расстояниях от кровли отрабатываемого пласта (Управление газовыделением в угольных шахтах при ведении очистных работ /И.В. Сергеев, В.С. Забурдяев и др. - М.: Недра, 1992. - 256 с.).

Недостатком этого способа является сложность процесса экспериментального определения местонахождения нижней границы взрывоопасной газовой зоны в выработанном пространстве очистного забоя по концентрации метана в дегазационных скважинах.

Известен другой способ прогноза местонахождения нижней границы взрывоопасной газовой зоны в очистном забое, включающий проведение дегазационной скважины из участковой горной выработки в кровлю пласта, измерение концентрации метана в скважине по ее длине подвижным газоизмерительным зондом с применением средств отбора проб газовоздушных смесей и определения в них концентрации метана (Методические рекомендации о порядке дегазации угольных шахт (РД-15-09-2006). Серия 05. Выпуск 14/ Колл. авт. - М.: ОАО «НТЦ по безопасности в промышленности», 2007. - 256 с.).

К недостаткам этого способа относятся длительность и сложность выполнения операций по измерению концентраций метана по длине скважины.

Наиболее близким является способ прогноза местонахождения нижней границы взрывоопасной газовой зоны в очистном забое на выемочном участке, подготовленном параллельными выработками, включающий проведение скважины в кровлю пласта, измерение концентрации метана по ее длине подвижным газоизмерительным зондом (Инструкция по дегазации угольных шахт. Серия 05. Выпуск 22. - М.: ЗАО «НТЦ исследований проблем промышленной безопасности», 2012. - 250 с., прототип).

Недостатком этого способа является продолжительность и сложность выполнения операций в отключенной от вакуумной сети скважине по измерению концентрации метана в интервалах скважины по всей ее длине.

Целью изобретения является сокращение числа интервалов по длине скважины и снижение времени выполнения операций по установлению местонахождения нижней границы взрывоопасной газовой зоны в кровле пласта очистного забоя при обрушении ее пород.

Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что в способе прогноза местонахождения нижней границы взрывоопасной газовой зоны в очистном забое, включающем проходку параллельных выработок на выемочном участке, проведение скважины в кровлю пласта и измерение концентрации метана по ее длине подвижным газоизмерительным зондом, скважину в кровлю пласта проводят из сопряжения лавы с прилегающей воздухоотводящей выработкой в направлении выработанного пространства действующего выемочного участка, при этом скважину проводят до посадки непосредственной кровли на длину, равную шагу ее посадки, под углом разгрузки пород кровли от подвижной границы очистного забоя, измерение концентрации метана по длине скважины производят при прямом и обратном движении газоизмерительного зонда в наперед заданных интервалах длины скважины, а нижнюю границу взрывоопасной газовой зоны устанавливают от кровли пласта по нижнему концентрационному пределу взрываемости газовоздушной смеси.

Способ осуществляют следующим образом.

На выемочном участке газообильной шахты, подготовленном параллельными выработками, в кровлю пласта проводят скважину из сопряжения лавы с прилегающей воздухоотводящей выработкой в направлении выработанного пространства действующего выемочного участка. При этом скважину проводят до посадки пород непосредственной кровли на длину, равную шагу ее посадки, под углом разгрузки пород основной кровли от подвижной границы очистного забоя.

Концентрацию метана по длине скважины измеряют датчиками, размещенными в газоизмерительном зонде при прямом и обратном его движении с измерениями в наперед заданных пунктах длины скважины, определяемых длиной составных частей обсадной трубы, то есть в местах соединения труб.

Нижнюю границу взрывоопасной газовой зоны устанавливают от кровли пласта по нижнему концентрационному пределу взрываемости газовоздушной смеси, который устанавливают для метана или смеси взрывоопасных газов (водород, гомологи метана и пр.) путем отбора проб и определения в них состава газов по стандартным методикам при геологоразведочных работах или в процессе эксплуатации месторождения. Параметры газовоздушных смесей (давление, расход, содержание метана) определяют в соответствии с нормативным документом.

Внедрение способа позволит установить, в каждом конкретном случае отработки угольного пласта, местонахождение нижней границы взрывоопасной газовой зоны в очистном забое в наиболее опасной его части, то есть на сопряжении лавы с воздухоотводящей выработкой при возвратноточной схеме проветривания, разработать рекомендации по устранению скоплений взрывоопасных газов и повысить безопасность ведения очистных работ по газовому фактору.

Способ прогноза местонахождения нижней границы взрывоопасной газовой зоны в очистном забое, включающий проходку параллельных выработок на выемочном участке, проведение скважины в кровлю пласта и измерение концентрации метана по ее длине подвижным газоизмерительным зондом, отличающийся тем, что скважину в кровлю пласта проводят из сопряжения лавы с прилегающей воздухоотводящей выработкой в направлении выработанного пространства действующего выемочного участка, при этом скважину проводят до посадки непосредственной кровли на длину, равную шагу ее посадки, под углом разгрузки пород кровли от подвижной границы очистного забоя, измерение концентрации метана по длине скважины производят при прямом и обратном движении газоизмерительного зонда в наперед заданных интервалах длины скважины, а нижнюю границу взрывоопасной газовой зоны устанавливают от кровли пласта по нижнему концентрационному пределу взрываемости газовоздушной смеси.

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности. Техническим результатом является повышение точности определения протяженности зоны опорного давления от очистного забоя.

Модель трещиноватого горного массива // 2540717

Изобретение относится к области горного дела, а именно к лабораторным исследованиям механизма фильтрации жидкостей в трещиноватых горных породах, и может быть использовано при извлечении метана из угольных пластов с предварительным их гидроразрывом, а также в нефтедобывающей и газодобывающей отраслях и научных организациях.

Способ определения природных напряжений в массиве горных пород // 2540694

Изобретение относится к способам определения природных напряжений в массиве горных пород, которые используются в качестве граничных условий при расчете напряжений в горных конструкциях и элементах систем разработки для оценки их устойчивости.

Устройство контроля изменения физико-механического состояния массива горных пород // 2539521

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для контроля изменения физико-механического состояния массива горных пород. Заявленное решение направлено на повышение достоверности контроля изменения физико-механического состояния массива горных пород за счет улучшения отношения сигнал/шум информационно-измерительной системы.

Способ и система автоматизированного определения и регистрации твердости горной породы забоя в процессе бурения скважины // 2539089

Изобретение относится к бурению скважин и может найти применение при регулировании условий бурения. Техническим результатом является оптимизация процесса бурения скважины.

Способ доставки в скважину, ориентирования и тампонирования датчиков параметров состояния горного массива и устройство для его осуществления // 2537435

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для доставки датчиков в скважину. Способ состоит в том, что датчик и порция раствора для его тампонирования доставляются в скважину одновременно в специальной капсуле, причем порция тампонирующего раствора упаковывается в легко разрываемый пакет, который размещают в капсуле впереди датчика по ходу продвижения ее в скважину.

Способ определения удароопасности массива горных пород по электромагнитной эмиссии и устройство для его осуществления // 2535329

Изобретение относится к горному делу и предназначено для оценки напряженно-деформированного состояния участка массива горных пород путем регистрации импульсного излучения электромагнитных колебаний.

Устройство для определения сопротивляемости пород резанию // 2532955

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для определения сопротивляемости угля и горных пород резанию рабочим инструментом исполнительных органов горных машин.

Способ определения изменения напряженного состояния горного массива в окрестностях выработки // 2532817

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения изменения напряженного состояния горного массива. Технический результат направлен на повышение длительности определения изменений напряженного состояния горного массива в окрестностях выработок в ходе непрерывных мониторинговых акустико-эмиссионных измерений перемещения вглубь массива зоны опорного давления.

Способ управления режимом нагружения лабораторного пресса при испытании образца горной породы // 2530449

Изобретение относится к лабораторному моделированию в геофизике с применением электрогидравлического, программно управляемого пресса и может быть использовано для исследований процессов разрушения горных пород с целью отработки методик и алгоритмов прогнозирования сейсмической опасности в природных массивах.

Способ определения границ защищенных зон в лавах угольных пластов // 2542068

Изобретение относится к горному делу, а именно к повышению безопасности ведения горных работ. Технический результат достигается тем, что измерение относительного изменения радиационной температуры поверхности забоя пласта осуществляют дистанционно с расстояния 1,0-1,5 м через 3-5 м по длине лавы, при этом в каждой точке измерения к учету принимают среднее значение, полученное не менее чем в 30 циклах измерений, а границей защищенной зоны принимают расстояние от линии примыкания пласта к выработанному пространству до точки фиксации стабилизации значения радиационной температуры. В способе определения границ защищенных зон в лавах угольных пластов осуществляется дистанционное измерение относительного изменения радиационной температуры (интенсивности инфракрасного излучения) поверхности забоя пласта. Первый замер производится в точке на расстоянии 3-5 м от ниши или от штрека, последующие точки измерения располагаются на равном расстоянии через 3-5 м по длине лавы. В каждой точке измерения выполняется не менее 5 точечных замеров. После выполнения каждого цикла измерений для каждой точки в цикле рассчитываются средние значения. По средним значениям не менее чем 30 циклов измерений строится график относительного изменения радиационной температуры поверхности забоя пласта по длине лавы и фиксируется точка ее стабилизации, которая и является границей защищенной зоны. 1 ил.

Способ прогноза заколов и вывалообразований в пределах незакрепленного крепью участка проводимой подготовительной горной выработки (варианты) // 2542075

Группа изобретений относится к горной промышленности и строительству, а именно к прогнозу динамических проявлений в массиве горных пород при изменении его напряженно-деформированного состояния. Технический результат - повышение точности измерений путем единого порядка выбора точек измерений, фиксации количества отсчетов и правильной ориентации выбранного устройства. Предлагаются два варианта способа - для призабойной зоны и участка, удаленного от призабойной зоны. В обоих вариантах производят измерения амплитуд импульсов сигналов электромагнитного излучения (ЭМИ). До регистрации сигналов ЭМИ формируют замерную станцию для проведения измерений величин амплитуд импульсов сигналов ЭМИ, для чего используют закрепленный в породе ее кровли отвес с фиксатором на высоте 1,5 м от почвы выработки, размещая их по вертикальной оси этой плоскости, после чего размещают указанное устройство перед упомянутым фиксатором. Измеряют величины амплитуд импульсов сигналов ЭМИ, выбирают наибольшие величины - Nmax (1 вариант) и N ' max (2 вариант), которые сравнивают с критической величиной Nкр амплитуды импульсов ЭМИ по горизонту шахты. Если Nmax>Nкр или N ' max > N к р , то состояние рассматриваемого участка оценивают как опасное. Проводят оборку нависших заколов и кусков породы инструментом. Повторяют операции, пока не будет получено Nmax≤Nкр или N ' max ≤ N к р . 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ определения напряженно-деформированного состояния материала с хрупким скелетом // 2543709

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к области инженерных изысканий, и может быть использовано для определения напряженно-деформированного состояния пород, а именно определения стадии развития деформационных процессов в массиве материала (в горном массиве, грунтов под инженерным сооружением и т.п.). Сущность: отбирают образцы материала с хрупким скелетом. Осуществляют нагружение образцов с регистрацией физико-механических характеристик материала и строят кривую напряжение-деформация, по которой находят параметры, характеризующие предвестник разрушения материала. При сжатии образцов определяют коэффициенты α p − , α-, αJ, характеризующие изменение потенциальной энергии упругого деформирования при рассеянном разрушении материала, а предвестник разрушения материала находят по формуле ω = α _ I 1 + α J J + α p − Δ p − γ − , где γ- - положительный параметр, задающий квадратичную зависимость поверхностной энергии накопленного ансамбля микротрещин в хрупком материале, I1 - относительное изменение объема материала, J - интенсивность касательных деформаций, Δp - изменение внутрипорового давления. Технический результат: возможность характеризовать стадию состояния материала перед разрушением, что и является предвестником разрушения материала, путем сокращения времени измерения за счет уменьшения количества испытываемых образцов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ и устройство для определения локальной пространственной протяженности фазы минерала ценного материала в породе // 2553739

Изобретение относится к способу и устройству для определения локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала в породе месторождения или залежи, причем порода включает в себя по меньшей мере один другой минерал, и при этом минерал ценного материала имеет более высокую плотность, чем по меньшей мере один другой минерал. Способ характеризуется следующими этапами: выполнение процесса бурения посредством буровой установки в породе, при этом создается буровая мелочь, образование аэрозоля, включающего в себя буровую мелочь и газовый поток, перенос аэрозоля от буровой установки к по меньшей мере одному воздушному сепаратору, выполнение классификации в потоке, причем образуются по меньшей мере две фракции, включающие в себя частицы соответствующей равнопадаемости буровой мелочи, и определение свойства по меньшей мере одной из фракций, которая применяется как мера для локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала в породе. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ и устройство для увеличения добычи на месторождении // 2553741

Изобретение относится к способу и устройству для повышения добычи на месторождении, содержащем породу, которая включает в себя по меньшей мере один раскрываемый путем размельчения породы минерал ценного материала и по меньшей мере один другой минерал, причем минерал ценного материала имеет более высокую плотность, чем по меньшей мере один другой минерал. Причем способ характеризуется следующими этапами: выполнение процесса бурения посредством буровой установки для выемки породы. При этом создается буровая мелочь, образование аэрозоля, включающего в себя буровую мелочь и газовый поток, перенос аэрозоля от буровой установки к по меньшей мере одному воздушному сепаратору, выполнение классификации в потоке, причем образуются по меньшей мере две фракции, включающие в себя частицы соответствующей равнопадаемости буровой мелочи, и определение свойства по меньшей мере одной из фракций, которая применяется как мера для установления оптимальной степени размельчения породы. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ определения газоносности массива угля в зоне его разрушения // 2557022

Изобретение относится с горному делу, преимущественно к угольной промышленности. Предложен способ определения газоносности массива угля в зоне его разрушения, включающий сменный режим работы очистного забоя по добыче угля, отработку пласта продольными полосами, измерение интенсивности газовыделения из отрабатываемого пласта в добычную смену и установление показателя нарастания интенсивности газовыделения в призабойное пространство лавы при разрушении угля. При этом интенсивность газовыделения из пласта измеряют во время выемки первой и второй полос угля после ремонтной смены, при этом газоносность массива угля в зоне его разрушения определяют по приведенному математическому выражению. Предложенный способ позволяет определить достоверную величину газоносности массива угля в зоне его разрушения за счет прямых измерений интенсивности газовыделения из пласта в призабойное пространство.

Способ исследования напряженного состояния массива горных пород // 2557287

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения направления максимального напряжения в конструктивных элементах систем разработки относительно пробуренных в них контрольных скважин. Технический результат направлен на обеспечение возможности определения направления максимального напряжения, действующего ортогонально измерительной скважине. Способ включает размещение в измерительной скважине стержневого звукопровода, на котором жестко закреплено контактирующее со стенками скважины кольцо, и регистрацию акустической эмиссии (АЭ) на выступающем из скважины конце звукопровода. В массиве в одной горизонтальной плоскости с испытательной скважиной и параллельно ей дополнительно бурят не менее трех скважин, в каждой из которых размещают такой же, как в первой испытательной скважине, звукопровод с кольцом. Все кольца изготавливают из слоистого композиционного материала, имеющего анизотропную структуру в плоскости кольца, а угол ориентации слоев кольца в каждой последующей скважине увеличивают на 15° по сравнению с предыдущей. По зарегистрированным на каждом звукопроводе сигналам акустической эмиссии определяют соответствующие им зависимости суммарного счета от времени, выявляют тот звукопровод, которому соответствует спад суммарного счета АЭ во времени. По направлению слоев в кольце на этом звукопроводе судят о направлении максимального напряжения, действующего в массиве в плоскости ортогональной оси измерительной скважины. 2 ил.

Способ определения напряжений в массиве горных пород // 2557288

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения напряжений в массиве горных пород. Техническим результатом изобретения является определение факта превышения значением максимального главного напряжения критического уровня, равного или превышающего 0,9 от предела прочности при сжатии σсж, что свидетельствует о переходе породы в стадию предразрушения. Способ, в котором из массива в направлении, совпадающем с направлением действующего в нем максимального главного напряжения, извлекают образцы. Подвергают их объемному нагреву от 20 до 570°C, затем дают им остыть до температуры 140-150°C, одновременно регистрируют активность акустической эмиссии. Определяют отношение амплитуд огибающих активности акустической эмиссии, возникающей при остывании и нагревании, по значению которого судят о достижении напряжением на исследуемых участках массива величины нагрузки, равной или превышающей 0,9 от предела прочности при сжатии горной породы, свидетельствующей о переходе последней в стадию предразрушения. 2 ил.

Скважинный инклинометрический зонд и скважинная инклинометрическая система для определения вертикальных сдвижений горных пород и закладочного массива с его использованием // 2558556

Предложенная группа изобретений относится к измерительной технике, в частности к технике создания скважинных инклинометрических систем, и может быть использована в горном деле для контроля деформационных процессов горных пород и закладочного массива. Техническим результатом является повышение точности измерения угла наклона субгоризонтальной скважины относительно горизонтальной плоскости и повышение точности определения местоположения зон локализации деформаций (критических зон). Предложен скважинный инклинометрический зонд, содержащий цилиндрический корпус со средствами измерения угла наклона субгоризонтальной скважины, помещенный в обсадной трубе для установки в указанной скважине с возможностью перемещения вдоль продольной ее оси. При этом средства измерения угла наклона субгоризонтальной скважины реализованы размещенными перпендикулярно друг другу измерительным датчиком угла наклона указанной скважины относительно горизонтальной плоскости, установленным в плоскости продольной оси корпуса, и датчиком контроля положения упомянутого измерительного датчика в вертикальной плоскости путем поворота зонда досылочными элементами корпуса. Указанные датчики связаны со входами блока согласования, соединенного с выходом указанного зонда. С внешней стороны корпус имеет по меньшей мере две опоры, закрепленные в нижней части корпуса на его концах, а в верхней части - по меньшей мере два подпружинивающих элемента для постоянного контакта опор в нижней части корпуса с внутренней поверхностью обсадной трубы. Предложена также система для определения вертикальных сдвижений горных пород и закладочного массива, включающая последовательно соединенные упомянутый зонд, электронный блок, выполненный на основе аналого-цифрового преобразователя с блоком питания, интерфейсную подсистему с прикладным программным обеспечением сбора и хранения информации. При этом электронный блок снабжен соединенным с аналого-цифровым преобразователем и блоком питания модулем передачи данных в цифровой форме в режиме реального времени в указанную интерфейсную подсистему, которая реализована в виде персонального компьютера с общим и прикладным программным обеспечением обработки и преобразования информации, дополнительно включающим блок предварительной обработки сигналов указанных датчиков и блок выбора режимов проведения эксперимента, соединенные со входами блока отображения текущей информации в графической форме и управления экспериментом, выход которого соединен со входом блока представления данных и хранения файлов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ исследования образцов горных пород // 2559327

Изобретение относится к технике горного дела, добыче полезных ископаемых, в частности к устройствам для изучения физико-механических свойств горных пород, и может быть использовано в геологии, горной, газовой и нефтяной промышленности для расчета предельной величины давления гидроразрыва пласта. Сущность: осуществляют воздействие на образец горной породы внешним давлением и измеряют скорости распространения продольных и поперечных упругих волн в образце. Производят циклическое воздействие внешним давлением на образец с чередованием нагрузки-разгрузки, с постепенным увеличением внешнего давления до номинальной величины, о достижении которой судят по моменту стабилизации зависимости скорости распространения продольной и поперечной волн от увеличения внешнего давления на образец, в результате полученные значения скорости распространения продольной и поперечной волн используют как истинные величины для расчета значений модуля Юнга и коэффициента Пуассона. Технический результат: снижение погрешности при измерении скорости распространения упругих волн в образцах керна. 1 ил.