Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ОЦЕНКИ ВЫБРОСООПАСНОСТИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЧАСТИ МАССИВА ПРИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ ВЫЕМКЕ УГЛЯ
СПОСОБ ОЦЕНКИ ВЫБРОСООПАСНОСТИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЧАСТИ МАССИВА ПРИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ ВЫЕМКЕ УГЛЯ

СПОСОБ ОЦЕНКИ ВЫБРОСООПАСНОСТИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЧАСТИ МАССИВА ПРИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ ВЫЕМКЕ УГЛЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: для создания безопасных условий труда при разработке газоносных и выбросоопасных угольных пластов. Сущность изобретения: измеряются объем газа, выделившегося в выработку в течение последних 10 мин работы комбайна, и объем газа, выделившегося в течение первых 10 мин после окончания его работы. Затем определяется показатель оценки выбросоопасности Ha. Оценку выбросоопасности призабойной части массива осуществляют путем сравнивания с критическим значением 0,8, при Hа. > 0,8 - состояние призабойной части масссива считают неопасным по внезапным выбросам, а при Hа> 0,8 Hа≅ 0,8 0,8 - вибросоопасным. 2 ил., 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2027016
Класс(ы) патента: E21F5/00
Номер заявки: 5029752/03
Дата подачи заявки: 17.10.1991
Дата публикации: 20.01.1995
Заявитель(и): Карагандинское отделение Восточного научно- исследовательского института по безопасности работ в горной промышленности (KZ); Институт горного дела им.А.А.Скочинского (RU)
Автор(ы): Антонов Александр Васильевич[KZ]; Новиков Геннадий Иванович[KZ]; Хейфец Арнольд Григорьевич[RU]; Ходжаев Рустам Ривкатович[KZ]; Зыков Виктор Семенович[RU]; Полевщиков Геннадий Яковлевич[RU]; Боровков Юрий Алексеевич[KZ]; Пузырев Владимир Николаевич[RU]
Патентообладатель(и): Институт горного дела им.А.А.Скочинского (RU)
Описание изобретения: Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для создания безопасных условий труда при разработке газоносных и выбросоопасных угольных пластов.
В горной промышленности известен способ оценки выбросоопасности по динамике газовыделения во времени, который осуществляется путем измерения на определенном метровом интервале пробуренного шпура начальной скорости газовыделения (gн) и измерения на этом же интервале спустя 5 мин величины скорости газовыделения (gt5). При gt5/gн > 0,65 зона пласта является неопасной по выбросам, а при gt5/gн≅0,65 - выбросоопасной.
Недостатки способа - его нетехнологичность в виду необходимости бурения шпуров длиной до 6,5 м, а также низкая достоверность, обусловленная разной квалификацией и добросовестностью исполнителей.
Наиболее близким техническим решением является автоматизированный способ контроля состояния массива в призабойной части выбросоопасного угольного пласта, который заключается в том, что в каждой выработке определяется безопасный предел газоносности призабойной части угольного пласта Хб, ниже которого внезапные выбросы не происходят. В дальнейшем определяют газоносность призабойной части угольного пласта при выемке угля Хп.з и газоносность призабойной части угольного пласта после выемки угля Хп.з.'. Контроль состояния угольного забоя осуществляют путем сравнения Хп.з. и Хп.з.' с Хб, так что при Хп.з. < Хб и Хп.з.' < Хбсостояние забоя считают неопасным по выбросам, а при Хп.з.≥Хб, Хп.з.'≥Хб- опасным.
Недостатком способа является то, что при определении Хп.з.' обратная зависимость величины снижения газоносности от протяженности зоны разгрузки не соответствует положению о том, что уменьшение зоны разгрузки влечет за собой увеличение опасности внезапного выброса и, наоборот, увеличение зоны разгрузки свидетельствует о снижении выбросоопасности пласта. Величина Хп.з.' не дает объективной характеристики изменения во времени газовыделения в выработку после остановки комбайна. Недостатком также является то, что газоносность угла Хп.з на предыдущем цикле выемки условно переносится на следующий цикл.
Цель изобретения - повышение оперативности и достоверности оценки выбросоопасности призабойной части массива при механизированной выемке угля.
Поставленная цель достигается тем, что измеряются объем газовыделения в выработку при выемке угля в течение последних 10 мин до ее окончания и объем газовыделения в течение первых 10 мин после окончания выемки. Затем определяют показатель оценки выбросоопасности Напо формуле:
Ha = Qп/Qp, где Qп - объем газовыделения после окончания выемки в течение первых 10 мин, м3;
Qр - объем газовыделения во время выемки в течение последних 10 мин, м3.
При На > 0,8 призабойная часть пласта оценивается как неопасная по внезапным выбросам, а при На≅0,8 - как выбросоопасная.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ существенно отличается от известного и, таким образом, соответствует критерию изобретения "новизна". Известны технические решения, в которых определяют начальную скорость газовыделения на метровом интервале контрольного шпура и скорость газовыделения спустя 5 мин, и затем их отношение сравнивается с критериальным значением. Однако этот способ оценки выбросоопасности основан на бурении шпуров длиной до 6,5 м и не обеспечивает оперативности, технологичности и достоверности прогноза, которые достигаются в заявляемом техническом решении. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия".
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. В выработке на исходящей струе воздуха на расстоянии 30-50 м от угольного забоя устанавливаются (датчик ДМТ-3) аппаратура контроля метана (АКМ) и датчик скорости воздуха ИСВН, которые периодически переносятся к забою для соблюдения указанного расстояния.
Информация о работе комбайна (время начала работы и окончания) поступает с датчика ППТ-1. Данные от датчиков ДМТ-3, ИСВН и ППТ-1 с помощью телеметрии передаются на стойки СПН, установленные на поверхности, и фиксируются самописцами Н-372. Одновременно информация с датчиков передается на ЭВМ шахтной службы АСУ ТП и фиксируется в ее памяти на магнитных дисках. На каждом цикле выемки определяется объем газовыделения в выработку в течение последних 10 мин работы комбайна по выемке угля Qр и объем газовыделения в выработку в течение первых 10 мин после окончания выемки угля Qп по формулам:
Qp = - 10Iф м3 и Qп = - 10Iф м3, где Ci и Qi - соответственно концентрация метана (%) и расход воздуха (м3/мин) в призабойном пространстве выработки в i-тую минуту работы комбайна;
Iф - фоновое газовыделение в выработку, за которое принимается минимальный уровень газовыделения, установившийся в ремонтную смену, м3/мин;
Cj и Qj - соответственно концентрация метана (%) и расход воздуха (м3/мин) в призабойном пространстве выработки в j-тую минуту после окончания выемки угля;
ti, tj - интервал квантования во времени значений концентрации метана, ti = tj = =1 мин.
Затем определяется показатель оценки выбросоопасности На по формуле
На = Qп/Qр.
Оценка выбросоопасности призабойной части массива осуществляется путем сравнения показателя оценки выбросоопасности На с критическим значением, равным 0,8, и при На > 0,8 призабойная часть массива оценивается как неопасная по внезапным выбросам, а при На≅0,8 - как выбросоопасная.
Обработка результатов производится на ЭВМ по заданной программе.
Выбросоопасные зоны характеризуются высоким градиентом давления газа в призабойной области. Вследствие этого газовыделение в выработку при отбойке угля и сразу после ее прекращения имеет высокую величину. Однако как только отбойка прекращается, оно начинает резко снижаться, поскольку трещины вблизи забоя быстро истощаются, а приток газа из глубины массива вследствие низкой проницаемости нарушенного угля, сжатого вмещающими породами, в выбросоопасных зонах очень низкий. Поэтому через 5-10 мин после окончания отбойки газовыделение становится значительно ниже газовыделения в процессе отбойки угля.
Исследованиями, проведенными на шахтах ПО "Карагандауголь" установлено, что наибольшая сходимость результатов определения выбросоопасности по характеру газовыделения в выработку во времени (100% в неопасных зонах и 95,9% в опасных зонах) наблюдается при принятии 10-минутных периодов времени, в течение которых производится измерение объемов газа, выделившихся во время работы комбайна и после его остановки (см.таблицу).
На фиг. 1 представлены значения показателя На, полученные в опасных зонах (крестики), где наблюдалась бурная реакция пласта при бурении контрольных и опережающих скважин в виде выбросов газа и штыба из скважины, а также в неопасных зонах (черные точки), где массив при бурении скважин вел себя спокойно. Граничным значением, отделяющим выбросоопасные и невыбросоопасные зоны, является величина показателя На= 0,75. Доверительная граница выбросоопасной зоны с вероятностью 0,98 определена по формуле:
εx = где t - коэффициент, равный 2,42;
σx - среднеквадратическое отклонение при t = 2,42;
n - количество измерений.
При полученном значении εx = 0,05 с учетом верхней границы доверительного интервала (На + εx) граничным значением, отделяющим выбросоопасные и невыбросоопасные зоны, является значение показателя оценки выбросоопасности На = 0,80. Если На > 0,80 - призабойная часть массива оценивается как неопасная по выбросам, а если На≅0,80 - как выбросоопасная.
Применение способа показано на примере проведения 2-го восточного вентиляционного штрека пласта Д6 гор. +120 шахты им. В.И.Ленина объединения "Карагандауголь". Исследования проводились на протяжении 80 м подвигания забоя выработки. Пласт Д6 "Кассинский" мощностью до 6,5 м отнесен к особо выбросоопасным с глубины 320 м. Выработка проводилась на глубине 390-400 м.
На фиг. 2 приведены результаты исследований.
На верхнем графике показано применение нормативного показателя выбросоопасности R, на нижнем - изменение показателя На в зависимости от подвигания забоя. Результаты исследований показывают достаточную сходимость результатов с нормативным способом прогноза выбросоопасности и с фактическим состоянием угольного забоя при проведении выработки.
Таким образом, предлагаемый способ оценки выбросоопасности призабойной части массива при механизированной выемке угля позволяет по сравнению с прототипом повысить надежность и достоверность способа за счет исключения условных допущений и введения полной автоматизации сбора и обработки информации, передаваемой из забоя.
Формула изобретения: СПОСОБ ОЦЕНКИ ВЫБРОСООПАСНОСТИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЧАСТИ МАССИВА ПРИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ ВЫЕМКЕ УГЛЯ, включающий определение объемов газовыделения в выработку во время и после окончания выемки угля, определение времени работы механизма, отличающийся тем, что измеряют объем газовыделения в выработку при выемке угля в течение последних 10 мин до ее окончания, объем газовыделения в течение 10 мин после окончания выемки и определяют показатель оценки выбросоопасности Hа по формуле
Ha= Θпp ,
где Θп - объем газовыделения после окончания выемки угля в течение первых 10 мин,
Θp - объем газовыделения до окончания выемки угля в течение последних 10 мин;
и при Hа > 0,8 призабойная зона пласта оценивается как невыбросоопасная, а при Hа ≅ 0,8 - выбросоопасная.