CS237499B1 - Způsob stanovení anomálních projevů horských tlaků v důlním díle - Google Patents

Abstract

Vynález se týká způsobu stanovení anomálních projevů horských tlaků v důlním díle, tj. průtrží plynů, uhlí a hornin, horských otřesů, neřízených závalů a podobně v důlním díle. V zájmové oblasti důlního díla se změří před každou další opakující se operací, případně i v průběhu každé další opakující se operace, objemové množství metanu nebo metanu a kysličníku uhličitého, které se porovnají s předcházejícími hodnotami a určí se ukazatel rizikovosti .

Description

Vynález se týká způsobu stanovení anomálních projevů horských tlaků, tj. průtrží plynů, uhlí a hornin, horských otřesů, neřízených závalů a podobně v důlním díle.

K stanovení nebezpečí výskytů průtrží plynů uhlí a hornin, případně horských otřesů a neřízených závalů, se používá celá řada více nebo méně účinných a spolehlivých metod prognózy. K nejužívanějším provozním metodám lokální povahy patří například metoda stanovení tlaku plynů a produkce plynů z vrtů, metoda stanovení teplotních změn, izochorické a isobarické desorpce, tříštivosti a pevnosti uhlí, výnosu vrtné drtě, metoda zjištování seismoakustických projevů a elektrické vodivosti^ šíření ultrazvukového vlnění, metoda zjištování změn objemu hmotnosti apod.

Vedle těchto metod provozní povahy byly vyvinuty pro tyto účely též některé laboratorní postupy. Z nejznámějších jsou to např. metoda zjištování počáteční rychlosti desorpce a sorpce, metoda stanovení objemu a distribuce pórů v uhlí, množství zbytkového plynu a jiné. Některé z uvedených metod jsou teprve ve stadiu vývoje a ověřovacích zkoušek, a neposkytují proto zatím potřebnou záruku provozní aplikovatelnosti a spolehlivosti.

Největším nedostatkem většiny metod prognózy je skutečnost, že posuzují stav napětí či nebezpečí výskytu anomálních projevů horských tlaků bud z malých vzorků uhlí a nedostatečné hloubky vrtů, nebo dokonce jen z kousků uhlí odebraných přímo z čelby, tedy z poloh velmi omezených rozměrů a hloubkového dosahu velmi často nepostihujících vlastní pozici předpokládaného vzniku nebezpečí, z oblasti budoucí kaverny apod. Laboratorní postupy poskytují navíc informace o stavu nebezpečí se značným časovým zpožděním, tj. zpravidla v době, kdy dílo postoupilo o několik desítek metrů do předpolí.

Tyto skutečnosti vedou zpravidla k následné nesprávné interpretaci výsledků a mnohdy k značně zpožděné a nesprávné aplikaci preventivních opatření a především ke zkresleným dedukcím o účinnosti provedené ochrany. Vážným problémem je též nedostatečná funkční způsobilost a značná poruchovost používaných někdy dost složitých měřicích systémů či zařízení v náročném důlním provozu a jejich pořizovací cena.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje způsob stanovení anomálních projevů horských tlaků v důlním díle podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že v zájmové oblasti důlního díla se změří před každou další opakující se operací, případně i v průběhu každé další opakující se operace objemové množství metanu nebo metanu a kysličníku uhličitého, které se porovnají s předcházejícími hodnotami a určí se ukazatel rizikovosti.

Největší výhodou navrženého postupu je především jednoduchost a rychlost a naprostá spolehlivost stanovení nebezpečí. Nezbytné měřicí zařízení je velmi jednoduché a vždy operativně použitelné v každém důlním provozu. V zájmové ojjlasti důlního díla např. v čelbě pracoviště s očekávaným nebezpečím se provede stanovení procentuálního podílu metanu a COj. Z takto zjištěných údajů se pak vypočítá podílový plynový ukazatel. Tento údaj vyjadřuje relativní míru bezprostředního nebezpečí výskytu průtrže plynů uhlí a hornin před trhací prací, či míru nebezpečné tlakové aktivace pilíře po trhací práci s možností následného výskytu výsypu uhlí nebo opožděné, zpravidla nečekané průtrže plynů a uhlí při následném vyuhlování, sbíjení, či v době klidu.

V případě, že se podílový plynový ukazatel udržuje na určité úrovni bez výrazných výkyvů, znamená to, že nedochází k výrazným změnám tlakových poměrů v předpolí díla a v tomto případě nehrozí přímé nebezpečí výskytu průtrže. Za těchto podmínek se totiž pásmo přídatných horských patkových tlaků s postupem čelby pravidelně přesouvá ve směru ražení, a tím i plynové poměry se vyznačují vyrovnaným průběhem. Jestliže se přldatné patkové tlaky v předpolí opozdi vzhledem k postupu čelby nebo naopak příliš zrychlí, dochází k poklesu nebo nárůstu celkového obsahu metanu u čelby nebo poklesu a nárůstu podílu metanu a kysličníku uhličitého.

Způsob stanovení nebezpečí průtrží plynů a uhlí, horských otřesů a jiných anomálních projevů horských tlaků vychází z praktických zkoušek a zjištěných provozních zkušeností, že plynopropustnost trhlin a puklin v počvě a stropu díla pro únik metanu je tím větší, čím hlouběji se přesouvá pásmo maximálních patkových tlaků. Chování kysličníku uhličitého má zcela odlišný průběh. Riziko výskytu anomálnich projevů horských tlaků při trhací práci či vyuhlování je tedy tím větší, čím vězší je nárůst podílového plynového ukazatele vzhledem k hodnotě téhož ukazatele stanoveného před předchozí zabírkou, či před vyuhlováním předchozího pokosu.

Za tohoto stavu je též nebezpečí přiblížení patkového tlakového zatížení, tj. vzniku průtrže či jiného dynamického projevu horské tlakové klenby, při náležitém seismickém impulsu největší. Při záporné hodnotě ukazatele rizikovosti hrozí na pracovišti výskyt výsypu, tzn. výhozu uhli bez intenzivních dynamických projevů. K těmto úkazům dochází po předchozím intenzívním přiblížení patkových tlaků se skrytými destruktivními projevy horských tlaků uvnitř pilíře a následným přesunem horských patkových tlaků do hloubi pilíře. V zájmu spolehlivého posouzení rizika příslušného pracoviště je nezbytné provádět stanovení obou složek plynů bezprostředně u čelby důlního díla, resp. u místa s nebezpečím výskytu anomálního projevu, a to vždy pouze v době, kdy se v čelbě neprovádějí žádné jiné práce. V případě, kdy je již na příslušné pracoviště přiváděn vzdušný proud z jiných důlních děl, je nutno vždy před stanovením plynových ukazatelů odečíst obsah jednotlivých složek plynů z přiváděného proudu od hodnot zjištěných přímo v čelbě. Stejně se postupuje na pracovištích a na dolech s nebezpečím čistých metanových průtrží, případně horských otřesů. Zde se stanoví v klidovém stavu pracoviště obsah metanu a tento údaj se porovná za stejných podmínek s předchozí hodnotou zjištěnou na stejném pracovišti před předchozí zabírkou či před předchozím vyuhlováním pokosu. Z toho rezultuje, že rozložení metanu v uhelném pilíři a režim uvolňování plynu do důlního díla mají sice vzájemnou návaznost, avšak časový průběh v závislosti na patkových tlacích probíhá podle zcela odlišného schématu než se dosud předpokládalo.

Aby nedocházelo k anomálním projevům horských tlaků, tj. výskytu průtrží plynů a uhlí, horských otřesů, závalů, výsypům uhlí, musí platit zásada, že ražení a dobývání na rizikových pracovištích musí probíhat tak, aby obsah metanu na čelbě, případně podílový plynový ukazatel nekolísal, respektive vykazoval jen minimální změny.

Způsob stanovení nebezpečí výskytu anomálnich projevů horských tlaků podle vynálezu jsou demonstrovány na následujících příkladech, včetně následných projevů horských tlaků.

Přikladl

Na čelbě pracoviště s výskytem smíšených průtrží plynů a uhlí bylo při trhací práci indikací naměřeno 0,9 i metanu a 1 % kysličníku uhličitého. Vypočtený podílový plynový ukazatel pro připravované vyuhlování zabírky činil tedy 0,9. Podílový plynový ukazatel před předchozí zabírkou u stejných složek plynů byl výpočtem stanoven na 0,5. Vypočtený ukazatel rizikovosti pro připravovaný odpal nové zabírky má pozitivní hodnotu a činí tedy 0,4 a znamená zároveň velké nebezpečí výskytu průtrže. Po provedené trhací práci došlo skutečně k výskytu průtrže s výhozem 120 t uhlí. Pokud se ukazatel rizikovosti pohyboval na tomto pracovišti stále přibližně kolem úrovně 0,1 k průtržím na tomto pracovišti nedocházelo. Při stanoveném ukazateli rizikovosti mezi 0,2 až 0,3 docházelo na tomto pracovišti k průtržím menší intenzity.

Příklad 2

Na pracovišti s výskytem čistých metanových průtrží byla před trhací prací stanovena koncentrace metanu na úrovni 0,6 %. Koncentrace metanu v předcházejícím období se pohybovala stále kolem 0,4 % a vždy bez výskytu průtrže. Na předchozí směně před trhací prací byl stanoven obsah metanu na úrovni 0,2 %. Ukazatel rizikovosti dosahoval tedy před vyuhlenim zabírky v kritické době značné negativní hodnoty, a to 0,4. Rovněž v tomto případě došlo po provedené trhací práci k průtržím plynů a uhlí s výhozem 120 t uhlí.

Příklad 3

K výskytu neřízeného závalu na dole se smíšenými průtržemi došlo v době, kdy podílový plynový ukazatel se zvýšil z 1,5 na 6 a ukazatel rizikovosti v předmětném porubu dosáhl pozitivní hodnoty 4,5. To je též příklad pro možnost následného výskytu průtrže plynu a uhlí, např. při trhací práci.

Přikládá

Na jiném pracovišti stejného dolu jako u příkladu 3 došlo k tzv. výsypu uhlí, tj. anomálnímu projevu horských tlaků bez evidentních dynamických projevů v čelbě typických při průtrži plynů a uhlí v době, kdy podílový plynový ukazatel před trhací prací se oproti předchozí zabírce snížil z 1,5 na 1,2 a vypočtený ukazatel rizikovosti činil 0,3. Na dole s metanovými průtržemi došlo k několika výsypům uhlí v době, kdy před trhací prací se koncentrace metanu snížila z 0,9 na 0,3 a ukazatel rizikovosti činil 0,6.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   Způsob stanoveni anomálních projevů horských tlaků y důlním díle, jejichž výskyt je úměrný změně ukazatele rizikovosti, přičemž při změně větší než 0,1 je předpoklad anomálních projevů horských tlaků, vyznačující se tím, že v zájmové oblasti důlního díla se změří před každou další opakující se operací, případně i v průběhu každé další opakující se operace, objemové množství metanu nebo metanu a kysličníku uhličitého, které se porovnají s předcházejícími hodnotami a určí se ukazatel rizikovosti.