Способ определения удароспасности и выбрососпасности угольных пластов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Лополнительное к авт. свид-ву— (М) М. Кл. е 21 7 5/00

Е 21 С 39/00 (22) Заявлено 210475 (23) 2126120/22-03 с нрисоединением заявки Ph (23) Приоритет (43) Опубликовано05.06.78. Бюллетень pk 21

Государственный комитет

6оеета Миниетроа СССР ио делам изаеретеиий и открытий (53) УДК

622. 087 (088. 8) (45) Дата опубликования оинсания 10,05.75

P2) Авторы изобретении

Б.Т. Акиньшин, И.М. Петухов и Е.В. Мольский (7е} Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДАРООПЬСНОСТИ И

BbISPOCOOIIACHOCTH УГОЛЬНЫХ ПЛАС1ОВ таю О 01W е е)(Ф„(О,О1Ь 11

Изобретение относится к горнодсбы вающей.промышлеиности, к определению

Ударо-и выбросоопасности угольных плас-. тов и может быть использовано при отнесении пластов к опасньм или безопасным 5 по горным ударам или выбросам.

Известен способ прогноза выбросоопас ности угольных пластов, основанный на определении комплекса показателей физико-механических, физико-химических и 10 других свойств угольного пласта: глубины недения работ, характеристики

Вмещающих пород, нарушенности пласта, .приведенной прочности угля, давления газа, наскальной скорости газоотдачи, 15 влажности и др. Llj.

Однако йолучение достаточной и достоверной информации при определении перечисленного комплекса показателей весьма затруднительно и требует больших затрат времени и.средств.

Применительно к проблеме горных ударов известен способ определения удароопасности участков буроугольных пластов, основанный на измерении и сравне- ( нии естественной влажности проб угля, извлекаемых из напряженного угольного массива (2).

Характеристика естественной влажности угля, присущая как удароопаснос" ти, так и выбросоопасности пластам, в различных геологических и |горнотехнических условиях изменяется (н зависимости от марки угля и его пористости, объемного и удельного весов) в широких пределах и на одних пластах может характеризовать удароопасные или выбросоопасные услония, а на других нет. Неоднозначность этого показателя затрудняет получение достоверной информации.

Целью изобретения является повышение достоверности .прогнозирования горных ударов и внезапных выбросов угля и газа °

Поставленная цель достигается тем, что определяют величину максимальной гигроскопической влажности угля Uv для данного участка шахтопласта и по зависимости определяют степень нодонасыщения угля максимальной гигроскопической влагой„ после чего угольные пласты относят ндибо к удароопасньек, либо к выбросоопасным пластам путем сравнения показателей водонасыщения максимальной

609914 угля;.-игроскопической влагой и естественной влажностью с критическими значе1 ниями этих показателей, а сравнением измеренных покаЗателей между собой определяют степень опасности по гор ныМ или внезапным выбросам угольных пластов.

При этом угольные пласты относят к опасным по горньм ударам по соотношению: кр() кр(2) ma. » кр (1) е е - е причем, максимальную степень вероятнос-) ти горного удара определяют при следующем соотношении: с КР(2) »Р(2) е « е "4е«с 0

Угольные пласты относят к опасным по внезапным выбросам угля и газа при соотно)))ении; 25 е- е р (<) ma.к кр (2) причем, максимальную степень вероятнос-„ ти внезапного выброса определяют по соотношению: тпах ma» (5 с g д с т где 4 — объемный вес угля; г — весовая влажность обра зцов е

à — удельный вес угля;

9 к — весовая максимальная гигГ (r) роскопическая влажность образцов; ое))G „ — значения степени водонасыщения угля на исследуемом участке соответственно естественной и максимальной гигроскопической влагой; о р " хб — соответственно нижнее и верхнее значения степени естественного водонасыщения угля и равны 0,3

0,35 и 0,8 — 0,85 соответственно; (5 Р ") — О, 4 — О, 5 — критическое значение степени насыщения угля мак- 50 симальной гигроскопической влагой для удароопасных пластов; („p(- 0,13 — 0,2 — критическое значение степени насыщения угля максимальной гигроскопической влагой для выбросоопасных пластов.

Способ заключается в слег(ующем. B процессе бурения разведочных скважин (с земной поверхности ниже эоны газового дренажа, а из голых выработок за зону отжатого угля) с интересующе" го нас участка пласта отбирают с помощью известных методов пробы угля в виде кернов, отдельных кусочков с ненарушенной структурой и просто в виде буровой мелочи. Керны, кусочки или буровая мелочь сразу же герметизируют .во избежание их подсыхания или допол нительного увлажения.

Находят естественную влажность (и е) угля, высушивая навески угля при температуре t=105 †1 С до постоянного веса и относят потери угля в весе к весу абсолютно сухой навески.

По образцам (кернам) полУчают объемный вес (||) угля, например, методом гидростатического взвешивания с парафинированием.

Определяют исходную влажность образцов угля (Wp), по которым определяли объемные веса, подобно вышеописанному.

Находят удельный вес угля (9 ) пикнометрическим методом.

Используя уже высушенные при

105-110аС навески угля, определяют максимальную гигроскопическую влажность (\М „"а"). Для этого абсолютно сухие навески угля помещают в закрытый эксйкатор, на дно которого наливают, например; 10: — íûé раствор серной кислоты.

Тем самым в эксикаторе искусственно создается относительная влажность воздуха, равная 95-98Ъ. Пробы выдерживают в эксикаторе до достижения последними постоянного веса, что свидетельствует о состоянии равновесия между влажностью угля и относительной влажностью воздуха в эксикаторе. Эта влажность угля и является его максимальной

mà» гигроскопической влажностью (VV„ ).

Она отыскивается из выражения где (, — вес абсолютно сухой пробы, высушенной при t = 105-110 С; а,. — постоянный вес пробы пос1 к. ле выдерживания ее в эксикаторе.

Определяют численное значение степени водонасыщения угля на исследуемом участке при его влажности, равной естественной (Ме ) и максимальной гигроскопической:

6

Р (1 0,01 Ме)(1 g (1+() 01

raa.x 0 01Ж (1+QrO1 4 Е)(1 (1 (, ) Сравнивают полученные значения 3е и Д " критическими )оказателями.(цифровые данные по которым приведены выше), характерными для пластов, опасных по горным ударам или внезапным выбросам угля и газа, и относят пласт в соответствующий режим опасности, а сравнением измеренных показателей между собой определяют степень опасности по горным ударам или внезапным выбросам угольных пластов.

Исследования, проведенные на различных месторождениях, показали, что

609914

Составитель Э. Руднева

Техред N. Келемеш Корректор E. Папп

Редактор И, Квачадзе

Заказ 2984/27 Тираж 734 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 использование данного способа позвоI ляет оперативно выявлять пласты, склонные к проявлениям различных динамических и газодинамических явлений и четко. разграничивать их в сложных ситуациях.

За счет получения более надежной информации о состоянии угольного пласта и упрощения методики прогноза горных ударов и внезапных выбросов угля и газа существенно повышается безопасность труда горняков в шахтах.

Формула изобретения

1. Способ определения удароопасности и выбросоопасности угольных пластов, основанный на измерении и сравнении естественной влажности проб угля, извлекаемых из наПряженного угольного массива, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности прогнозирования горных ударов и внезапных выбросов угля и газа, определяют величину максимальной гигроскопической влажности угля для. данного участка шахтопласта и по зависимости определяют степень водонасыщения угля максимальной гигроскопической . влагой, после чего угольные пласты относят либо к удароопасным, либо к выбросоопасным пластам путем сравнения показателей водонасыщения максимальной гигроскопической влагой и естественной влажностью с критическими значениями этих показателей, а сравнением измеренных показателей между собой определяют степень опасности по горньм удараМ или внезапным выбросам угольных пластов.

2. Способ определения удароопасности и выбросоопасности угольных пластов по п. 1, отличающийся тем, что угольные пласты относят к опасным по горным ударам по соотношению: е 4 к г - г

«р (М р (g) nmx кр qg) причем максимальную степень вероятности горного удара определяют по следую щему соотношению:

3. Способ определения удароопасности и выбросоопасности угольных пластав аппо и. 1., отличающийся тем, что угольные пласты относят к опасным по внезапным выбросам угля и газа при соотношении: кр (i) ma i кр (1) е е

Г г причем максимальную степень вероятности внезапного выброса определяют по соотношению: где lf — объемный вес угля; "е — весовая влажность образцов угля; ц — удельный вес угля1 1 "- весовая максимальная гигроскопическая влажность образцов; беи ᄠ— значения степени водомщь насыщения угля на исследуемом участке соответственно естественной и максимальной гигроскопической влагой; бе Р б - соответственно нижнее и верхнее значения степени естественного водонасыщения угля и равны 0,3—

0,35 и 0,8 — 0,85 соответственно;

4 — 0,5 — критическ значение степени насыщения,,угля максимальной гигроскопической влагой для удароопасных пластов;

С "Р - 0,13 — 0,2 — критическое значение степени насыщения угля максимальной гигроскопической влагой для выбросоопасных пластов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Руководство по прогнозу выбросоопасности шахтопластов и отдельных эон Донбасса. М., ИГД им. A.À. Скочинского, 1969, с. 3.

2. Авторское свидетельство СССР

1е 368400, кл. E 21 С 39/00, 1973.