Способ разработки выбросоопасных угольных пластов

Способ разработки выбросоопасных угольных пластов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано при разработке пластов, опасных по внезапным выбросам угля. Сущность изобретения: измеряют энергию отдельных актов акустической эмиссии, вычисляют величину в отношения между количествами импульсов акустической эмиссии с большой и малой энергией по математической формуле и при b 0,4...0,7 выполняют противовыбросные мероприятия, а при b 0,7...1,3 выполняют мероприятия по предотвращению опасных обрушений кровли. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Р; фй, с. д ь

:1 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! с>

1,0

О (Л ,(7с (21) 4852885/03 (22) 27.07.90 (46) 07,06.92. Бюл. М 21 (71) Комплексный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проблемам Центрального района Донбасса (72) В. С. Иванов, Б. M. Деглин и Н. В. Широких (53) 622.271(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 901567, кл. Е 21 F 5/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N 1578365, кл. Е 21 F 5/00, 1988.

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано при разработке пластов, опасных по внеза и н ы м вы 6 росам угля.

Известен способ механизированной выемки полезного ископаемого, включающий контроль за состоянием выбросоопасного пласта путем измерения шумности и подачу выемочного механизма. вдоль линии очистного забоя, по которому контроль за выбросоопасностью осуществляют в процессе подачи выемочного механизма, при этом для каждого пласта предварительно определяют зависимость шумности пласта от скорости подачи выемочного механизма в опасных и неопасных зонах, по которой устанавливают критический уровень шумности, а подачу выемочного механизма производят со скоростью, соответствующей шумности пласта ниже ее критического уровня, »5U„„1739056 Al (si)s E 21 F 5/00

9 1

1 (54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ВЫБРОСООПАСНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ (57) Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано при разработке пластов, опасных по внезапным выбросам угля. Сущность изобретения: измеряют энергию отдельных актов акустической эмиссии, вычисляют величину в отношения между количествами импульсов акустической эмиссии с большой и малой энергией по математической формуле и при b = 0,4...0,7 выполняют противовыбросные мероприятия, а при b = 0,7...1,3 выполняют мероприятия по предотвращению опасных обрушений кровли, 1 табл.

Недостатком этого технического решения является установление критических значений шумности для всего пласта, а не для конкретных его участков, что может быть причиной снижения безопасности или снижения эффективности работы. Кроме того, по данному способу не учитывается многообразие факторов, влияющих на выбросоопасность, и многообразие форм проявления повышенного горного давления.

Известен способ разработки выбросоопасных угольных пластов, включающий выемку угля в забое, регистрацию в процессе выемки угля активности акустической эмиссии, определение статистических и критических характеристик этой эмиссии и установление по ним ситуации в забое, опасной по газодинамическим явлениям, остановку выемки угля и применение мероприятий по устранению газодинамических явлений, по которому после остановки

1739056 выемки угля производят дополнительно определение активности акустической эмиссии и процентного отношения К активности акустической эмиссии после остановки выемки угля в забое к сумме указанной эмиссии и активности акустической эмиссии, зарегистрированной в процессе выемки угля, и при К < 40 применяют противовыбросные мероприятия, а при К > 407 применяют мероприятия против обрушения пород кровли.

Недостатком этого способа является неполный учет информации, содержащейся в физическом явлении акустической эмиссии, что ограничивает надежность установления состояния выбросоопасного пласта и вмещающих пород, Цель изобретения — повышение надежности установления состояния выбросоопасного пласта и. вмещающих пород и повышение безопасности работ за счет уточнения порядка проведения профилактических мероприятий по снижению опасности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки выбросоопасных угольных пластов использована зависимость энергии, выделяемой в каждом акте акустической эмиссии, от физико-механических свойств горных пород, в которых происходит локальное нарушение сплошности, заключающаяся в том, что измеряют энергию отдельных актов акустической эмиссии и вычисляют значение критерия b из соотношения a ÿè Ц

Ig Е где Š— энергия импульсов акустической эмиссии;

N(E) — частота появления импульсов с энергией Е; а — поправочный коэффициент, определяемый из уравнения регрессии IgN(E) по

IgE, и при b = 0,4„,0,7 выполняют противовыбросные мероприятия, а при Ь = 0,7...1,3— мероприятия по предотвращению опасных обрушений кровли, В качестве физической предпосылки для способа разработки вступает зависимость энергии, выделяемой в каждом акте акустической эмиссии, от способности горной породы накапливать потенциальную энергию деформаций и от механизма релаксации накопленных напряжений. Сравнение энергии импульсов акустической эмиссии из пласта и из вмещающих пород показывает, что статистические соотношения между импульсами различной энергии из угля и из породы существенно отличаются; для вы5

55 бросоопасных углей характерно преобладание большого количества импульсов малой энергии, а для пород кровли характерно выделение энергии в виде относительно редких событий с большой энергией в каждом отдельном событии. Таким образом, параметры статистического распределения частоты N(E) появления импульсов с энергией

Е зависят от среды, в которой происходит растрескивание. В соответствии с принятыми представлениями повышение активности акустической эмиссии связано с общим увеличением опасности ведения горных работ, Применение предлагаемого способа позволяет уточнить источник опасности и в случае, когда происходит преимущественное разрушение угольного пласта, выполнить профилактические мероприятия по предотвращению внезапных выбросов, а в случае, когда происходит преимущественное разрушение пород кровли, выполнить мероприятия по предотвращению опасных обрушений кровли.

Способ осуществляют следующим образом.

Устанавливают датчики акустической эмиссии и регистрируют ее. Измеряют энергию отдельных актов акустической эмиссии.

На технологически целесообразном временном интервале, например, ежесуточно или на каждый технологический цикл, определяют статические параметры распределения количества импульсов N(E) с энергией Е, Для этого подсчитывают общее количество импульсов и, определяют диапазон изменения энергии импульсов Е!,!! и Ем кс и делят диапазон Ем кс - Е!!!! на количество интервалов m = In п+1 Определяют количества событий N(E), попавших в энергетический класс каждого из m интервалов, и строят распределение IgN(E) = f(E), Поскольку в двойном логарифмическом масштабе зависимость lgN(E) = f(E) имеет линейный характер, критерий опасности b отражает крутизну наклона графика IgN(E) = f(E) и может быть найден из соотношения а — !ц N (Å

IgE

Например, на шахте "Красный Профинтерн" ПО "Орджоникидзеуголь" при входе забоя в зону, определенную прогнозом по активности акустической эмиссии как потенциально опасная, в течение суток зарегистрировали 33 импульса акустической эмиссии, Минимальная энергия импульса составила 0,6 10 Дж, а максимальная

24,2 10 Дж. Поскольку наклон распределения IgN(E) по Ig Е не зависит от коэффициента передачи. измерительного тракта, 1739056 пронормировали полученные данные, разделив их на условный уровень энергии, равн ый 1 10 Дж. Определили количество интервалов

m = Inn+ 1 = In33+ 1 =4 5 и разделили диапазон Емакс - Емин на 4 интервала. Количество событий, попавших в каждый из энергетических интервалов; приведено в таблице.

Построили распределение IgN(E) = 10

=f(IgE) = а — b IgE по данным таблицы и, по величине отрезка, отсекаемого прямой на оси ординат, определили величину вспомогательного коэффициента а, в данном случае а = 1,48, Задаваясь произвольным 15 значением IgE, находим IgN(E), например при Ig E = 1 Ig N(E) = 0,91, откуда ь — — -Ig N g о.от.

Ig E

Так как полученное значение 0,4 < Ь < 20

0,7, приняли решение и необходимости выполнять противовыбросные мероприятия.

При обследовании забоя нормативными методами и проведении профилактических мероприятий отмечались зажим и толчки 25 бурового инструмента, повышенный выход газа и штыба, т,е. заключение о необходимости выполнения профилактических противовыбросных мероприятий полностью подтвердилось. 30

Использование заявляемого способа разработки выбросоопасных угольных пластов позволяет повысить надежность установления состояния выбросоопасного пласта без привлечения дополнительных 35 средств контроля массива и целенаправленно выполнить мероприятия по предотвращению опасных состояний, что повышает безопасность горных работ, Таким образом, практическая реализа- 40 ция предлагаемого решения заключается в измерении энергии отдельных актов акустической эмиссии, построении распределения количества событий данного энергетического класса по диапазону изменения энергии, 45 вычислении критерия b, определении вида опасного состояния и выполнении профила ктических мероприятий, соответствующих виду опасного состояния, Достоверность достижения постав- 50 ленной цели подтверждается широкими горно-э кспериментал ьн ыми работами, выполненными с привлечением нормативных способов контроля массива.

Преимущества предлагаемого способа по сравнению с известным заключаются в более полном учете информации, поступающей по каналам звукоулавливающей аппаратуры, связанной с физической природой разрушения угольного пласта и вмещающих пород, что позволяет повысить надежность установления опасного состояния.

Применение предлагаемого способа разработки выбросоопасных угольных пластов. целесообразно при разработке комплекса профилактических мероприятий по борьбе с внезапными выбросами и опасными обрушениями кровли на конкретном пласте, что позволяет повысить эффективность и безопасность ведения горных работ, Формула изобретения

Способ разработки выбросоопасных угольных пластов, включающий выемку угля в забое, регистрацию в процессе выемки угля акустической эмиссии, определение статистических и критических характеристик этой эмиссии и установление по ним ситуации в забое, опасной по газодинамическим явлениям, остановку выемки угля и применение мероприятий по устранению газодинамических явлений, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности установления состояния выбросоопасного пласта и вмещающих пород и повышения безопасности работ, измеряют энергию отдельных актов акустической эмиссии и вычисляют величину соотношения между количествами импульсов акустической эмиссии с большой и малой энергией из соотношения а lg Ще}

Ig E где а — поправочный коэффициент, определяемый из уравнения регрессии IgN(E) по

IgE;

Š— энергия импульсов акустической эмиссии;

N(E) — частота появления импульсов с энергией Е при b = 0,4-0,7 выполняют противовыбросные мероприятия, а при Ь=0,7-1,3 выполняют мероприятия по предотвращению опасных обрушений кровли.