CS237499B1

CS237499B1 - Method of determination of anomalous manifestations of mountain pressures in the mine

Info

Publication number: CS237499B1
Application number: CS386684A
Authority: CS
Inventors: Karel Bubik
Original assignee: Karel Bubik
Priority date: 1984-05-23
Filing date: 1984-05-23
Publication date: 1985-08-15

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 .The invention relates to a method for determining anomalous manifestations of mountain pressures in a mine, i.e. gas, coal and rock bursts, mountain tremors, uncontrolled collapses and the like in a mine. In the area of interest of the mine, the volume of methane or methane and carbon dioxide is measured before each subsequent repetitive operation, or possibly during each subsequent repetitive operation, and is compared with the previous values and a risk indicator is determined.

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.The invention relates to a method for determining anomalous manifestations of mountain pressures, i.e. gas, coal and rock bursts, mountain shocks, uncontrolled caving, and the like in a mine.

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.A number of more or less effective and reliable forecasting methods are used to determine the risk of coal and rock bursts, or mountain shocks and uncontrolled caving. The most commonly used operating methods of local nature include, for example, the method of determining gas pressure and production of gas from wells, the method of determining temperature changes, isochoric and isobaric desorption, fragmentation and strength of coal, drill yield, method of detecting seismoacoustic manifestations detecting changes in mass, etc.

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.In addition to these operating methods, some laboratory procedures have been developed for these purposes. The best known are eg the method of determining the initial rate of desorption and sorption, the method of determining the volume and distribution of pores in coal, the amount of residual gas and others. Some of these methods are still in the development and validation stage and therefore do not provide the necessary assurance of operational applicability and reliability.

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.The biggest drawback of most forecasting methods is that they assess the state of stress or the risk of occurrence of anomalous manifestations of mountain pressures either from small coal samples and insufficient well depths, or even from pieces of coal taken directly from the face. laboratory procedures provide information on the state of danger with a considerable time delay, ie usually at a time when the work has advanced several tens of meters to the foregrounds.

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.These facts usually lead to subsequent misinterpretation of the results and often to considerably delayed and incorrect application of preventive measures and, above all, to misrepresentations of the effectiveness of the protection provided. A serious problem is also the lack of functional capability and considerable failure rate of sometimes complicated measuring systems or equipment in demanding mining operation and their purchase price.

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.The aforementioned disadvantages are eliminated by the method of determining anomalous manifestations of mountain pressures in the mine work according to the invention, which consists in measuring the volume of methane in the area of interest of the mine work before or after each repeat operation, or methane and carbon dioxide, which are compared to the previous values and a risk indicator is determined.

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.The greatest advantage of the proposed procedure is above all the simplicity and speed and absolute reliability of hazard determination. The necessary measuring equipment is very simple and always operatively applicable in every mining operation. In the area of interest of the mine work, eg in the face of a workplace with the expected danger, the determination of the percentage of methane and COj is made. From this data is then calculated the share gas indicator. This data expresses the relative rate of immediate danger of bursting of coal and rock gases prior to blasting, or the level of dangerous pressure activation of the pillar after blasting, with the possibility of subsequent occurrence of coal dumping or delayed, usually unexpected bursts of gas and coal. calm.

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.If the gas ratio is kept at a certain level without significant fluctuations, this means that there is no significant change in the pressure conditions in the foreground of the work and in this case there is no direct risk of bursting. Under these conditions, the zone of the additional mountain foot pressures is regularly shifted in the driving direction with the advancement of the face, and thus the gas conditions are characterized by a balanced course. If the additional foot pressures in the foreground are delayed due to the progress of the face, or vice versa, the total methane content of the face or the proportion of methane and carbon dioxide increases or decreases.

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.The method of determining the risk of gas and coal bursts, mountain shocks and other anomalous manifestations of mountain pressures is based on practical tests and established operational experience that the gas permeability of cracks and fissures in the head and ceiling of methane leakage is greater the deeper the zone . The behavior of carbon dioxide is quite different. Therefore, the risk of anomalous manifestations of mountain pressures during blasting or drenching is greater the greater the increase in the proportional gas indicator relative to the value of the same indicator determined before the previous takeover or before the previous swath was used.

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.In this state, the danger of approaching the foot pressure load, ie the formation of a rupture or other dynamic manifestation of the mountain pressure vault, is at the greatest seismic impulse. If the risk indicator is negative, there is a risk of spillage at the workplace. ejection of coal without intense dynamic manifestations. These phenomena occur after a previous intensive approach of foot pressures with hidden destructive manifestations of mountain pressures within the pillar and subsequent transfer of the mountain foot presses to the depth of the pillar. In order to reliably assess the risk of the relevant workplace, it is necessary to determine both gas components immediately at the mine face, resp. in an area where there is a risk of anomalous manifestation, and only when no other work is done in the face. In case the air stream from other mine workings is already supplied to the respective workplace, it is always necessary to subtract the content of individual components of the gas from the supplied stream before the determination of the gas indicators from the values found directly in the face. The same applies to workplaces and mines with the danger of pure methane bursts or mountain shocks. Here, the methane content is determined in the idle state of the workplace and this data is compared under the same conditions with the previous value found at the same workplace before the previous sowing or before the mowing. This results in the fact that the distribution of methane in the coal pillar and the mode of gas release into the mine work are mutually related, but the time course, depending on foot pressures, follows a completely different scheme than previously assumed.

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.In order to avoid anomalous manifestations of mountain pressures, ie the occurrence of gas and coal bursts, mountain shocks, caving, coal spills, the principle must be that punching and quarrying at hazardous workplaces must be such that the methane content on the face , respectively, showed only minimal changes.

Způsob stanovení nebezpečí výskytu anomálnich projevů horských tlaků podle vynálezu jsou demonstrovány na následujících příkladech, včetně následných projevů horských tlaků.The method for determining the risk of anomalous manifestations of mountain pressures according to the invention is demonstrated in the following examples, including subsequent manifestations of mountain pressures.

PřikladlHe did

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.At the workplace with the occurrence of mixed gas and coal bursts, the metering and metering of methane and 1% of carbon dioxide were measured during blasting operations. The calculated gas ratio for the prepared take-up of the take-up was therefore 0.9. The gas ratio before the previous occupation for the same gas components was calculated to be 0.5. The calculated risk indicator for the prepared launch of the new take has a positive value and is thus 0.4 and at the same time there is a high risk of rupture. After the blasting operation, a burst with 120 tons of coal ejected. If the risk indicator at this workplace was still around around 0.1, there were no bursts at this workplace. With a risk ratio between 0.2 and 0.3, there were less bursts at this workplace.

Příklad 2Example 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.In the workplace with the occurrence of pure methane bursts, the methane concentration was set at 0.6% before blasting. The methane concentration in the previous period was still around 0.4% and always free of rupture. At the previous shift before blasting, the methane content was set at 0.2%. The risk ratio thus reached a significant negative value at the critical time before the occupation of the take-up, namely 0.4. Also in this case, after blasting, gas and coal bursts occurred, with 120 tons of coal being ejected.

Příklad 3Example 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.The occurrence of uncontrolled collapse at the mixed rupture mine occurred at a time when the share gas indicator increased from 1.5 to 6 and the risk indicator at the given lining reached a positive value of 4.5. This is also an example for the possibility of subsequent bursts of gas and coal, eg in blasting operations.

PřikládáHe attaches

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.At another site of the same mine as in Example 3, there was a so-called coal discharge, ie anomalous manifestation of mountain pressures without evident dynamic manifestations in the face of gas and coal bursts at a time when 1.5 to 1.2 and the calculated risk ratio was 0.3. At the methane burst mine, several coal spills occurred at a time when the methane concentration dropped from 0.9 to 0.3 and the risk ratio was 0.6 before blasting.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Method for the determination of anomalous manifestations of mountain pressures and mine workings, the occurrence of which is proportional to the change in the risk indicator, with a change of more than 0.1 the assumption of anomalous manifestations of mountain pressures is characterized in that volume of methane or methane and carbon dioxide, which shall be compared with the previous values and a risk indicator shall be determined.