Способ определения выбросоопасных участков угольного пласта при ведении горных работ в очистных и подготовительных выработках

Способ определения выбросоопасных участков угольного пласта при ведении горных работ в очистных и подготовительных выработках

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЮТЮЛЬСТВУ

CoIo3 Советскик

Социалмстическик

Республик

< 1861648 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 100180 (21)2867046/22-03 с присоединением заявки М— (51)М. Клз

E 21 F 5/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 07.09.81. Бюллетень М 33 (53) УДН 622.8313

:622.834 (088.8) Дата опубликования описания 07.0981 (72) Авторы изобретения

Г ,! 1, С. В. Инрер н Л. Г. Горелик

Всесоюзный. научно-исследовательский, инсти .ур гбрнбй геомеханикн и маркшейдерского дела (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСООПАСНЫХ

УЧАСТКОВ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА ПРИ ВЕДЕНИИ ГОРНЫХ

РАБОТ В ОЧИСТНЫХ И ПОДГОТОВИТЕЛБНЫХ ВЫРАБОТКАХ

Изобретение относится к горной проьыцпенности и может быть использовано для определения выбросоо-.:асных участков угольного пласта при. веде5 нии горных работ °

Известен способ прогноза выбросоопасности угольных пластов, основанный на измерении частотно-амплитудного спектра сигнала, возбужденного в забое акустической эмиссией, работой отбойного молотка, креплением

J или бурением. Показателем степени выбросоопасности угольного пласта является повышение частоты спектрального максимума сигнала на определенную величину (1 .

Недостатком этого способа является относительно невысокая точность из-за трудности определения местоположения спектрального максимума недетерменированного сигнала в допустимых пределах его изменения.

Известен способ определения выбросоопасных участков угольного пласта при ведении горных работ в очистных и подготовительных выработках, включакщий генерирование акустических колебаний в горный массив, измерение и запись с помощью приборов,характеристик акустического сигнала, посту- З0 пившего иэ горного массива, их анализ и определение выбросоопасных участков угольного пласта (2) .

Недостатком этого способа является его недостаточно широкая область применения.

Цель изобретения — повышение точности установления выбросоопасных участков угольного пласта и расширение области применения способа.

Поставленная цель достигается тем, что пермодически проводят спектральный . анализ акустического сигнала, поступившего из горного массива, определяют по спектру величину добротности горного массива, принятого за колебательную систему, и при значении добротности Q- горного массива, определенной при ведении горных работ в очистных выработках, болыаем или равном 10 ° участок угольного пЛаста относят к выбросоопасным, а при Эначении добротности Q горного массива, определенной при ведении горных рабОт в подготовительных выработках, болыаем или равном 8, участок угольного пласта также относят к выбросоопасным.

861648

Добротность горного массива, принятого за колебательную систему, определяют по формуле

0 (») — т-» 5 где Q — добротность горного массива; — частота с максимальной амплитудой в спектре сигнала, Гц; н f — минимальная и максимальная g

1 частоты в спектре с амплитудой равной 0,7 от максималь. ной амплитуды, Гц.

Сущность способа заключается в следующем.

В угольный пласт на расстоянии

5-10 м от источника упругих колебаний на глубину 2-6 м бурят скважину и помещают в нее сейсмоприемник любого типа, пригодный для регистрации 20 колебаний в э вуковом ди апаз оне частот. Сигнал, возбуждаем»й в забое выработки любым источником (выемочными или бурильны»и механизмами, механическим ударом или взрывом), про- 2я ходит через массив, поступает на сейсмоприемник и регистрируется на феррсмагнитной ленте, причем при эапйси сигнала в шахте выход сейсмопри.емника включают непосредственно .на вход магнитофона, а прн записи сигнала на поверхности передача сигнала осуществляется при помощи серийной аппаратуры ЗУА.

Спектральный анализ сигнала IIpoH3- 35 водят каждые 25 мин работы механизмов s забое или анализируют каждый взрыв или удар. Для спектрального анализа применимы любые спектроаналйэаторы параллельного или последовательного действия с полосой пропус- 40 кания около 30 Гц (+20%) и частотным диапазоном от 200 до 2500 Гц. Определение амплитуд частотных составляющих спектра сигнала производят череэ каждые 50 Гц, начиная с 200 Гц. В 4я случае использования. в качестве анализатора набора фильтров или избирательного усилителя, удовлетворяющих вышеприведенньв» характеристикам, применяется любой блок регистрации мак- и) симальной амппитуды сигнала, наприьер, импульсный вольтметр.

В табл. 1 и на фиг. 1 приведен частотно-амплитудный спектр сигнала от работы отбойного молотка в очистной выработки пласта hS - Прасковиевский на шахте им. газеты "Социалистический Донбасс" производственного объединения "Донецкуголь" (Дойбасс), в безопасной по выбросам зоне. Ампли-. туда частотных составляющих спектра 49 выражена в условных единицах, т. е. вычислена как отношение амплитуды данной частотной составляющей (А;) к максимальной амплитуде (А0) в спектре (А;/ А p) . Добротность горного масси- в» ва как колебательной системы олределяются по формуле (1) . Значения частот f „H Г, определяют по графику спектра как абсциссы точек спектра с амплитудой, равной 0,7 от максимальной амплитуды или по формуле:

50(0,7Ао А - )

О- А — A (а)

0-3iw

go(o,7»(o -А0»;) ! где fo, — первое значение частоты перед спектральным максимумом самплитудой меньшей или равной О, 7 Гц;

А, — значение амплитуды спектра

0-1 для частоты f„ycJI. ед. или мв»

А „, — значение амплитуды спектра для частоты, последующей эа,» „., усл. ед. или мв»

f . — первое значение частоты о+ после спектрального максймума с амплитудой меньшей или равной О, 7 Ад, Гц»

А,„— значение амплитуды спектра для частоты f „, усл. ед. или мв»

А „„— значение амплитуды спектра для частоты, предшествующей 0,.», усл. ед. или мв»

50 — шаг анализа спек.тра, Гц.

Добротность сигнала, определенная таким образом, равна 3,.5. В табл. 2 и на фиг. 2 приведена та же характеристика для того же пласта в выбросоопасной зоне. Добротность равна 11,5.

Способ применяется для прогноза выбросоопасности угольного пласта в любой выработке в процессе выемки угля отбойным молотком, комбайном, взрывным способом, при бурении шпу-. ров или скважин по углю» источником колебаний могут быть также удары по пласту, взрывы зарядов ВВ или детонаторов. Прогноз не зависит от естественной сейсмоактивности горного массива. Область применения предложенного,способа распространяется на все выработки, проходи»в»е на выбросоопасиых пластах, а сам способ не связан с измерением скоростных параметров сигнала и уровня естественной свйсмоактивности горного массива1

Способ позволяет увеличить точность определения выбросоопасных участков угольного пласта, прогно стическим признакам служит добротность, которая является мерой затухания сигнала в связи с напряженным состоянием пласта. Если увеличение выбросоопасности изменяет. положение спектрального максимума иа 20-30%, то добротность, а значит и затухание сигнала изменяется на 200-300% и больше, таким образом увеличивается точность определения выбросоопасных участков.

861648

А., усл.ед.

А;, мв

Гц

0,59

200

250

293

0,61

350 Гц О

0,60

288

300

480

1,00

° 350

0,85

408

400

0,23

550

1 0

0,20

0,11

50(0,7 — О, 23) 43

0,09

0,06

700

24 . О 05

3,5

0,06

750:

f2 fi

ЕО. 0,07

3,5

850

f -f

0,04

0,67

900"

1000

0,09

0i07

0,07

1100

0,03

0,03

250 117

300 97

Оо 17

0,14

FQ 450 Гц

0,25

400 173

1,00

450,, 690

500 138

0i 20;

1600.

1900

350 . 97 014.

Таблица 1 зоо + ззоо ;о о о оЗ вЂ” ззз г

1-0, 6

Таблица 2

4QQ 50(Q 7 0 25) + 43/ гц

1-0, 25

861648

Лродолжен ие т абл . 2, 97 0,14

90 0,13

117 О, 17

550

600

650

50(0 7-0, 2.) — 469 Гц

1 — 0,2

62 0,09

700

750

800

850

11,5

900

950

1000

1100

1200

1300

7 0,01

1400

7 0,01

1500

1600

1700

1800

1900 формула изобретения

55 0,08

48 0,07

48 0,07

48 0,07

28 0,04

35 0,05

28 0,04

21 0,03

14 0,02

1. Способ определения выбросоопасных участков угольного пласта при ведении горных работ в очистных .и подготовительных выработках, включающий генерирование акустических колебаний в горный массив, измерение и запись с помощью приборов характеристик акустического сигнала, поступившего из горного массива, их анализ и определение выбросоопасных участков уголь ного пласта, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности установления выбросоопасных участков угольного пласта и расширения области применения способа, периодически проводят спектральный анализ акустического сигнала, поступившего из горного массива, определяют по спектру величину добротности горного массива, принятого за колебательную систему, и при значении добротности Q горного массива, определен4 ной при ведении горных работ в очист5 ных выработках, большем или равном

10, участок угольного пласта относят к выбросоопасным, а при значении добротности О горного массива, определенной при ведении горных работ в подго о товительиых выработках, большем или равном 8, участок угольного пласта также относят к выбросоопасным.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а— 5 ю шийся тем, что добротность гор. ного массива, принятого за колебательную систему, определяют по формуле где Q — добротность горного массива; — частота с максимальной амплитудой в спектре сигнала, 65

861648

10 — минимальная частота в спект1 ре с амплитудой, равной 0,7 от максимальной амплитуды спектра, Гц; — максимальная частота в спектре с амплитудой, равной О, 7 от максимальной амплитуды спектра, Гц.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Иванов-Шиц Н. К. Спектральные характеристики сейсмоакустических сигналов как прогностический параметр динамических явлений. Рудничная аэрология и внезапные выбросы угля, породы и газа. Научные сообщения ИГД им. A. A. Скочинского, вып. 142. И., 1976, с. 27- 30.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2835952/22-03, кл. Е 21 F 5/00, 1979 (прототип).

861648

° ц ф ф а ъ ф/ рЫввк

Составитель А. Дудченко

Редактор С. Титова Техред ж. Кастелевич Корректор Г. Решетник

Заказ 6488/19 Тираж 463 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4