SU1719659A1

SU1719659A1 - Способ прогноза метанообильности выемочных участков угольных шахт

Info

Publication number: SU1719659A1
Application number: SU894757960A
Authority: SU
Inventors: Дмитрий Васильевич Кузьмин; Александр Иванович Прокопенко; Сергей Александрович Шевцов; Владимир Евгеньевич Шевцов; Виктор Радионович Овчаренко
Priority date: 1989-11-14
Filing date: 1989-11-14
Publication date: 1992-03-15

Abstract

Изобретение относитс к горной промети и м.б. использовано при прогнозировании газовыделени на эксплуатируемых горных предпри ти х. Цель - повышение точности прогноза метанообильности выемочных участков (ВУ) угольных шахт за счет количественного учета вли ни всех типовтектонической деформации (ТД) угольных пластов и угленосных отложений. Определ ют гипсометрический план поверхности отрабатываемого угольного пласта путем построени подземной маркшейдерской опорной сети на площад х ВУ. Разбивают контур ВУ на профили. Количество профилей составл ет не менее количества границ среднемес чного подвигани забо . В пределах каждого профил рассчитывают величину ТД. Устанавливают зоны пониженных ТД. В пределах этих зон провод т дополнительные шахтные наблюдени за изменением абсолютной метанообильности с последующим определением относительной метанообильности ВУ. По полученным данным рассчитывают среднее -значение относительной метанообильности, соответствующее средним- значени м пониженных ТД. После этого в пределах каждого профил рассчитывают пронозное значение поправочного коэффициента и уточненное прогнозное значение относительной метанообильности ВУ. 3 ил., 1 табл. + . Ј

Description

О

о ел ч

Изобретение относитс к горной промышленности и может быть использовано при прогнозировании метановыделени эксплуатируемых угольных шахт.

Цель изобретени - повышение точности прогноза в деформационных зонах за счет количественного учета вли ни всех ти- пов тектонической деформации угольных пластов и угленосных отложений.

На фиг.1 представлена схема выемочного участка шахты, где 1 - профили дл расчета параметра Т; 2 - изогипсы поверхности

почвы отрабатываемого угольного пласта; 3- граница мес чного подвигани забо .

На фиг.2 представлено изменение тектонической деформации (Т)и относительной метанообильности (q0 ) в пределах выемочного участка, где 5 - крива , отражающа поведение параметра до1; 6 - крива , отражающа поведение параметра Т; 7 - профили дл расчета параметра Т.

На фиг.З представлена зависимость 8 изменени относительной метанообильности (qo) от интенсивности тектонической дедеформации (Т) отрабатываемого угольного пласта в пределах выемочного участка 3 южной лавы.

Способ прогноза метанообильности выемочных участков угольных шахт осуществл ют следующим образом.

Путем построени подземной маркшейдерской опорной сети на площад х выемочных участков, дл которых составл етс прогноз, определ ют гипсометрический план поверхности кровли или почвы отрабатываемого угольного пласта (фиг.1). Исследуемую площадь действующих выемочных участков разбивают равномерной сеткой профилей (показаны на фиг.1 и 2), количество которых в пределах исследуемой лавы равно количеству границ среднемес чных подвиганий забо . В пределах выделенной сетки профилей (см.фиг.2) производ т расчет тектонической деформации Т по формуле

р J-P Т у -е е ,

(1)

где у - региональный наклон угленосных отложений, в условных единицах, определ ют

УЙГ-р

Ah- сечение изогипс, м;

Am- рассто ние между изогипсами, м;

Ф удельна кривизна угольного пласта 1/м2, отражающа степень его деформированное™ , определ ют по формуле

Ф

К,

I

где I - длина искривленной части пласта, м,- Кср - средн кривизна искривленной

части пласта в двумерном;пространстве,

1/м;

К - кривизна угольного пласта,

определ ют по формуле

d2 dx2

-ШГ

(3)

Р - дизъюнктивна нарушенность угольного пласта, угленосных отложений, определ ют из выражени

Р А -Ц(4)

где А - стратиграфическа амплитуда разлома , м;

L- прот женность разлома по простиранию , м;

а, /3- коэффициенты уравнени св зи (а- 0,1; ft 3,), м2 и 1/м2 соответственно .

Дл определени коэффициентов урав- нени св зи был обработан большой экспериментальный и фактический материал по выемочным участкам шахт (более 100 объектов ), отрабатывающих различные угольные пласты.

Результаты расчета параметра Т приведены в табл.1.

При прохождении очистных забоев выемочных участков через зоны пониженных тектонических деформаций производ т шахтные наблюдени за изменением абсолютной метанообильности выемочных участков и определ ют мес чные значени относительной метанообильности д0 дл выемочных участков шахты с учетом добычи угл . Расчет QO производ т по известной формуле.

Qo о.пл + Рвп,(5)

где дл - относительное газовыделение из разрабатываемого пласта, м3/т, qnn К™, (x-xi),(6)

Кпл - коэффициент, учитывающий вли ние системы разработки на метановыделе- ние из пласта;

х - природна метаноносность пласта, м3/т,

xi - остаточна метаноносность углей при выдаче их за пределы выемочного участка , м /т

Рвп реп + Qnop + Кру (х-Хо)

(7)

Чип - относительное газовыделение из выработанного пространства, м /т;

qcn - относительное газовыделение из сближенных пластов (спутников), м3/т;

Чпор - относительное газовыделение из боковых пород, м3/.т;

Кру - коэффициент, учитывающий мета- новыделение из целиков невынимаемых пачек угл , отн.ед,;

х0 - остаточна метаноносность углей, м3/т.

Наход т св зь между относительной метанообильностью и тектонической деформацией выемочного участка по формуле (см-. фиг.З) до а-1пТ + Ь (8)

значени коэффициента а и свободного члена b: a 10,07, ,53 при значении коэффициента коррел ции г 0,8408.

Полученные в результате дополнитель- ных шахтных наблюдений и последующих расчетов данные об .изменении тектонической деформации и относительной метанообильности выемочного участка свод тс в таблице.

На основе полученных данных, отраженных в таблице, устанавливают зоны пониженных тектонических деформаций, которые соответствуют минимальным фактическим значени м в пределах выемочного участка (см. профили 1-5 по табл. и фиг.2).

Дл нахождени в пределах каждого профил прогнозного значени поправочного коэффициента 7 и последующего расчета в пределах каждого профил уточ- ненного прогнозного значени относительно метанообильности выемочного участка q определ ют среднее значение относительно метанообильности выемочного участка q, соответствующее среднему значению пониженных тектонических деформаций То (исходные данные вз ты в таблице , 1-5 расчетные профили),,

ц 11.8 + 11,8 + 11.8-+ 12.3 + 12.3

Ро

12,0 м3/т,

при этом среднее значение пониженных тектонических деформаций равно25

Т0

0.132 +0.132 +0.133 +0.152 +0,152

...5 :

0,1402.

Применительно к конкретным положени м очистного забо выемочного участка расчетного профил 7 (см.табл.) определ ют значение поправочного коэффициента

.,07.п(АЩ)2,29

Затем к полученной величине прогнозного значени относительной метанообиль- ности q0 прибавл ют прогнозное значение поправочного коэффициента 7дл соответствующих стадий отработки выемочного участка, пересекающего определенные деформационные зоны, и получают уточнен- ное прогнозное значение относительной метанообильности выемочного участка в пределах расчетного профил

q q0 + ff- 12,0 + 2,29 14,29. (10) :

. v I..

Фоpмул а изобретени Способ прогноза метанообильности выемочных участков угольных шахт, включающий определение природной метано- носности угольных пластов и вмещающих пород, определение гипсометрических пла5

10 5

0

5

0

5

0 5:

0

5

нов угольных пластов, нанесение на них значений природной метгноносности угл , определение оносительной метанообильности выработок шахтопласта из математического выражени , от л и ч а ю щи и с тем, что, с целью повышени точности прогноза в деформационных зонах за счет количественного учета вли ни всех типов тектонической деформаций угольных пластов и угленосных отложений, производ т построение подъемной маркшейдерской опорной сети на площад х выемочных участков, определ ют гипсометрический план поверхности кровли отрабатываемого угольного пласта, разбивают контур плана выемочного участка на профили, количество которых принимают не менее количества границ среднемес чного подвигани забо , в пределах каждого профил определ ют величину тектонической деформации из соотношени

Р J3P

Т у -е е

где Т - тектоническа деформаци , усл.ед.; у- региональный наклон угленосных отложений , усл.ед.;

К Ф -р,- удельна кривизна угольного

пласта, отражающа степень его деформированное™ , 1/м2;

Кср - средн кривизна искривленной части пласта в двумерном пространстве, 1 /м;

I -длина искривленной части пласта, м;

Р - дизъюнктивна нарушенность угольного пласта, угленосных отложений, м2;

а, / - эмпирические коэффициенты уравнени св зи, м2, 1/м2 соответственно, выдел ют по полученным результатам зоны пониженных тектонических деформаций, в пределах этих зон провод т определение среднего значени относительной метанообильности участка до, соответствующего средним значени м пониженных тектонических деформаций Т0, и рассчитывают уточненное прогнозное значение относительной метанообильности выемочного участка в пределах каждого профил по формуле .

q qo + о, где о- поправочный коэффициент, м /т;

a-a Mn{Ti/T0);

а- Эмпирический коэффициент.уравнени св зи, м /т;

TI - текущее значение тектонической деформации в пределах профил , усл.ед..

1 2

-375

-425

- Г

М

о

0,20,3

Фиа.3

Claims

Формула изобретения

Способ прогноза метанообильности выемочных участков угольных шахт, включающий определение природной метаноносности угольных пластов и вмещающих пород, определение гипсометрических пла нов угольных пластов, нанесение на них значений природной метгноносности угля, определение оносительной метанообильности выработок шахтопласта из математического выражения, о т л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения точности прогноза в деформационных зонах за счет количественного учета влияния всех типов тектонической деформаций угольных пластов и угленосных отложений, производят построение подъемной маркшейдерской опорной сети на площадях выемочных участков, определяют гипсометрический план поверхности кровли отрабатываемого угольного пласта, разбивают контур плана выемочного участка на профили, количество которых принимают не менее количества границ среднемесячного подвигания забоя, в пределах каждого профиля определяют величину тектонической деформации из соотношения

Т = γ -е е >

где Т - тектоническая деформация, усл.ед.; γ-региональный наклон угленосных отложений, усл.ед.;

пласта, отражающая степень его деформированное™, 1 /м²;

Кер ~ средняя кривизна искривленной части пласта в двумерном пространстве, 1 /м;

I - длина искривленной части пласта, м;

Р - дизъюнктивная нарушенность угольного пласта, угленосных отложений, м²;

α, β - эмпирические коэффициенты уравнения связи, м², 1/м² соответственно, выделяют по полученным результатам зоны пониженных тектонических деформаций, в пределах этих зон проводят определение среднего значения относительной метанообильности участка до, соответствующего средним значениям пониженных тектонических деформаций То, и рассчитывают уточненное прогнозное значение относительной метанообильности выемочного участка в пределах каждого профиля по формуле .

q = q_o + σ, где σ- поправочный коэффициент, м³/т; σ-a ·Ιη(Τι/Τ₀);

а - эмпирический коэффициент.уравнения связи, м³/т;

Τι - текущее значение тектонической деформации в пределах профиля, усл.ед..

7 1719659 8

Пример, N Расчетные профили, N Относительная метанообильность выемочного участка, м³/т Текущее значение тектонической деформации, Τι Прогнозное значение поправоч-; ного коэффициента, σ Рассчитанная по шахтным дополнительным наблюдениям, q₀ Уточненное прогнозное значение, q 1 1 11,8 11,39 0,132 -0,41 2 2 11,8 11,3.9 0,132 -0,41 3 3 11,8 11,47 0,133 -0,33 4 4 12,3 12,81 0,152 -0,51 5 5 12,3 12,81 0,152 -0,51 6 6 14,2 14,0 0,171 2,00 7 7 14,2 14,29 0,176 2,29 8 8 14,5 14.85 0,186 2,85 9 9 15,9 “ 17,50 0,242 ' 5,50. 10 10 16,2 17,58 0,244 5,58 Ί1 11 16,7 17,66 0,246 5,66 12 12 15,3 16,31 0,215 4,31 13 13 15,3 16,72 0,224 4,72 14 14 15,3 16,49 0,219 4,49 15 15 17,5 18,60 0,270 6,60 16 16 25,9 16,69 0,301 7,69 17 17 17,5 19,69 0,301 7,69 LJL· 18 16,8 16,72 , 0,224 4,72

8i £i 9i Si W £i Si ii 01

Фиг.3