Способ акустического прогноза выбросоопасности угольного пласта

Способ акустического прогноза выбросоопасности угольного пласта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

CoIo3 Соаетсиик

Социалистические

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к аат. санд-ау (22)Заявлено 11 11.79 (21) 2835952/22-03 (52)M. Кл. с присоединением заявки )Й

Е 21 F 5/00

Е 21 С 39/00

3Ьаударетеекаый квинтет

СССР (23) Приоритет ае делан кзоеретемкй

1 н OtlpblTNfl

Опубликовано 07. 10. 81. Бюллетень J5 37

Дата опубликования описания 07.10.81 (53) УДК 622 .817(088.8) (72) Авторы изобретения

С. В. Мирер и Л. Г. Горелик

t

f ч

Всесоюзный научно-исследовательский институт торной геомеханики и маркшейдерского р(ела (71) Заявитель (54.) СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО ПРОГНОЗА

ВЫБРОСООПАСНОСТИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА

Изобретение относится к горной промышленности, преимущественно угольной, и может быть:использо- -. вано для прогноза выбросоопасности угольного пласта с целью предот .вращения внезапных выбросов угля

S горных пород и газа.

Известен способ контроля состояния горного массива, заключающийся в том, что анализируют характеристики сигнала, возбуждаемого в горном .тф массиве, различньвеи механизмами, в частйости, изменение корреляционной функции между скоростью звука и трещиноватостью горных пород),13 . тб

Однако этот способ не позволяет определить степень выбросоопасности угольных пластов из за отсутствия связи мвжду напряженным состоянием массива и скоростью звука в нем на глубинах свыше 300 м, в то время как внезапные выбросы угля и газа имеют место при глубинах разработки более 350-409 м. Кроме того, не представляется возможным определить скорость звука, генерированного очистным механизмом, в процессе передвижения последнего по выработке. Этот способ рассчитан для добычи полезноГ

ro ископаемого открытым способом при постоянных базах между источникам и приемником звука. Известный способ рассчитан на оценку трещиноватости породных блоков перед их выемкой, в этом случае скорость звука действительно зависит от трещиноватости.

Выбросоопасншв пласты на существующих глубинах разработки не обладают трещиноватостью, способной повлиять на скорость звука.

Укаэанные недостатки позволяют применить данный способ для оценки выбросоопасности угольных пластов.

Известен способ акусгического прогноза выбросоопасности угольньпе пластов, основанный на измерении частот искусственного сигнала, генерированного в горном массиве выемочным ме.3

870743

20 где f„ — предыдущее единичное значение частоты искусственно го сигнала, Гц, Г +,1- последующее значение частоты искусственного сигнала, Гц.

Способ осуществляют следующим образом. ханизмом. Оценка выбросоопасности угольного пласта производится по величине коэффициента вариации единичных значений частоты сигнала около ее средней величины 2 .

Для применения этого способа на шахтах необходимо специальное элект" ронное устройство, позволяющее выполнить автоматически операции IIo вычислению коэффициента вариации. 10

Кроме того, коэффициент вариации, характеризует разброс значений частоты около ее среднего уровня и недостаточно точно отражает скорость изменения этой величины, что снижает точность прогноза. Корреляционное отношение между коэффициентом вариации и средним значением частоты искусственного сигнала равняется

0,7-0,75, что свидетельствует о сильной связи между этими величинами, в то время как выбросоопасность угольных пластов не зависит от абсолютного значения частоты, а определяется скоростью изменения напря- И женнодеформированного состояния призабойной области угольного пласта в процессе выемки угля.

Целью изобретения является повышение точности прогноза и упвоще- 3О ние алгоритма прогноза выбросоопасности.

Это достигается тем, что в качестве акустической характеристики измеряют скорость перепада частот искусственного сигнала через отношение последующих значений частоты и по величине этого отношения определяют степень выбросоопасности угольного пласта, при этом угольный пласт б относят к выбросоопасным при) значении отношения последующих значений частот и равном величине

1,6 или превышающим ее, а отношение последующих значений частоты

4S определяют по формуле

В угольный пласт на расстоянии

10-20 м впереди очистного забоя на глубину 2-6 м эабуривают сейсмоприемник любо.о типа, пригодный для регистрации колебаний в звуковом диапа-. зоне частот. Сигнал, генерируемый выеб мочным механизмом в процессе выемки угля, проходит через массив, поступает на сейсмопривмник и регистрируется на ферромагнитной ленте. Выход магнитофона включают на вход стандартного частотомера типа "ЧЗ, который позволяет определить частоту сигнала в герцах с установленным временем индикации в 2 с. Время счета равно 10 с, определяют отношения последующих значений частоты.

Измеряют скорость перепада частот искусственного сигнала через отношение последующих единичных значений частоты и по величине этого отношения определяют степень выбросоопасности угольного пласта, при этом угольный пласт относят к выбросоопасным при значении отношения последующих значений частот и равном величине 1,6 или превышающим ее, а отношение последующих значений частоты определяют по формуле где f — предыдущее единичное зна1 чение частоты искусственного сигнала, Гц, — последующее значение часто1+1 ты искусственного сигнала, Гц.

Пример . Сущность выполнения прогноза изложена в таблицах построенных на примерах пласта К Ащ 1 реевский-запад на шахте "Красный

Октябрь" производственного объединения "Орджоннкидзеуголь" и пласта

6-й южной лавы на шахте им. Шевченко производственного объединения

"Красноармейскуголь" (Донбасс ).

В табл. 1 показана выборка единичных значений частоты f и отношений последующих ее значений в безопасный период отработки пласта. В табл.

2 показаны те же характеристйки для пласта К" перед внезайным выбросом угля и газа интенсивностью )50 т, Предложенный способ позволяет прогнозировать выбросоопасность угольных пластов в процессе выемки угля и

r 1 независимо от естественной сейсмо

870743 активности пластов, т.е. всех угольных пластов, включая пласты несейсмоактивные (с нулевой шумностью), а также без измерения скорости звука в горном массиве.

Предложенный способ опробирован в . 1977-1979 годах на шахтах им. газе ты "Социалистический Донбасс" ПО "До.Нецкуголь1Ф !Молодогвардейская и йо

fI и

Красноуголь, им. Шевченко )IO "Красноармейскуголь", "Красный Октябрь"

ПО "Орджоникидзеуголь".

Преимущество изобретения состоит в том, что способ позволяет упростить автоматический процесс выдачи прогноза выбросоопасности,и повысить точность прогноза.

Т а б л и ц а

Продолжение табл, 1

142

320

l,0O

1,03

143

330 .

16 144

145

330

1, 00

340

l,03

Таблица 2

15, пп

650

2.

660

1,02

I!f))I пп

640

1,03

6 10

l,00

1,05

440

1,02

590

l,03

560

420!,05

1,05

li00

4 I0

410

° ° °

1,00

t,02

1 02

1,08

l 05

7

310

340

1,06

),48

230

31) 170

1,35

312

313

1,65

280

10, 430

I 05

430

1,54

314

° ° ° °

° ° ° ° °

4)0

l 05

1, 12

3)5

316

° Ф °

° е ° °

1,08

460

320

129

° °

° ° °

° ° °!,03

li00

330

130

° Ф

° ° ° ° °

° ° Ф

)3I

330

1,16

380

4%

376

1,03

1,03

1,03

320

132

133

134

540

1,42

2,00

270

377

1,04

260

378

l,03

310

)35

136!,37

190

379.

l 03

320

),06

390

380

331

382

383

1,00

1,00

320

137

1,06

2,29

320

138

l 39

1,00

),00

),00

410

l,06

° °

° °

)40

° °

° °

320

141

870743 8 ее, а отношение последующих значений, частоты определяют по формуле

Составитель Э. Руднева

Редактор С. Титова Техред А. Савка Корректор Ю Макаренко

Заказ 8520/37 Тираж 466 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж -35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Способ акустического прогноза выбросоопасности угольного пласта, включающий генерирование искусственного акустического сигнала, в массив горных пород выемочным механизмом, измерение его акустических характеристик и определение по ним состояния горного массива, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точ- 10 ности прогноза и упрощения алгоритма прогноза выбросоопасности, в качестве акустической характеристики измеряют скорость перапада частот искус- ственного сигнала через отношение пос- 1з ледующих значений частоты и по вели«, чине этого отношения определяют степень выбросоопасности угольного пласта, при этом угольный пласт относят к выбросоопасным при значении отношения последующих значений частот и равном величине 1,6 или превышающим

\ где 1 - предыдущее единичное значе ние частоты искусственного сигнала, Гц;

f — последующее значение частоИ1 ты искусственного сигнала, Гц.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе l. Вепринцев В. И. Определение трещийоватости массива горных пород с помощью шумовых акустических волн.-, "Технология добычи угля подземным способом",1975, У 6, с. 41-42.

2. Авторское свидетельство СССР

У 718608, кл. E 21 F. 5/00, 1978 (прототип).