SU1723341A1

SU1723341A1 - Способ предотвращени внезапных выбросов угл и газа

Info

Publication number: SU1723341A1
Application number: SU904829512A
Authority: SU
Inventors: Леонид Абрамович Вайнштейн; Геннадий Иванович Колчин
Priority date: 1990-05-28
Filing date: 1990-05-28
Publication date: 1992-03-30

Abstract

Использование: горнодобывающа промышленность , технологи разработки выбросоопасных угольных пластов в очистных и подготовительных выработках. Сущность изобретени : предварительно определ ют частоты собственных колебаний и добротность слоев углевмещающих пород, производ т импульсное воздействие на угольный массив с частотой, равной или кратной частоте собственных колебаний породного сло с максимальной добротностью, определ ют изменение частоты собственных колебаний этого сло , поддерживают частоту воздействи равной или кратной этой частоте при ее изменении и прекращают воздействие при снижении добротности указанного сло до величины, при которой скорость газоотдачи угольного пласта ниже безопасного по выбросам уровн .3 ил. w w Ё

Description

Изобретение относитс к горной промышленности и предназначено дл обеспечени безопасности при ведении очистных или подготовительных работ на выбросоопас- ных угольных пластах.

Известен способ разработки крутых вы- бросоопасных пластов, заключающийс в генерировании синфазных поверхностных волн системой вибраторов, действие которых обеспечивает интерференционный максимум на участке неоднородности пласта.

Недостатками указанного способа вл ютс низка эффективность воздействи возбуждаемых колебаний на массив вследствие несогласованности их частоты с частотой собственных колебаний слоев горных пород, а также отсутствие контрол за частотой собственных колебаний массива, котора измен етс по мере изменени напр женного состо ни в степени расслоени массива.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ, заключающийс в определении частоты собственных колебаний и добротности слоев углевмещающих пород, воздействии на массив импульсами с частотой , равной или кратной частоте собственных колебаний выбранных слоев горных пород,

Однако импульсное воздействие на массив горных пород с частотой, равной или кратной частоте собственных колебаний выбранного сло , приводит к перераспределению горного давлени , вследствие чего частота собственных колебаний сло измен етс . Дальнейшее воздействие на

VI

ю со

СА)

массив заранее определенной частотой резко снижает его эффективность. Кроме того, к снижению эффективности воздействи ведет и отсутствие контрол за состо нием сло горных пород. После по влени в нем серии трещин его добротность резко снижаетс .

Цель изобретени - снижение выбросо- опасности угольного массива путем управлени процессом воздействи .

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу предотвращени выбросов угл и газа, заключающемус в предварительном определение частоты собственных колебаний и добротности слоев углевмещающих пород, импульсном воздействии на угольный массив с частотой, равной или кратной частоте собственных колебаний породного сло с максимальной добротностью, определ ют периодически частоту собственных колебаний сло с максимальной добротностью и ее изменение в процессе импульсного воздействи , поддерживают частоту воздействи равной или кратной этой частоте при ее изменении и прекращают воздействие при снижении добротности сло до безопасного уровн .

На фиг.1 приведены графики изменени горного давлени Р и частоты собственных колебаний в слое песчаника, залегающего в кровле угольного пласта; на фиг.2 - крива изменени добротности сло с течением времени по мере воздействи на угольный пласт; на фиг.З - схема, по сн юща сущность изобретени .

Горна выработка 1 вскрывает угольный пласт 2, который перекрыт слоем 3 песчаного сланца и слоем 4 песчаника, а в почве залегает слой 5 песчаника. На кровле вблизи забо закреплен сейсмоприем- ник 6, который соединен с аппаратурой 7, регистрирующей сейсмоакустический сигнал и определ ющей резонансные частоты и добротность слоев. Между кровлей и почвой помещена распорна стойка 8 с источником 9 импульсных сигналов, частота которых регулируетс с пульта 10.

Способ осуществл ют следующим образом .

В горной выработке 1, котора вскрывает выбросоопасный угольный пласт 2 и вмещающие породы (слои 3 и 5), вблизи забо креп т сейсмоприемник 6. Предпочтительна ориентаци оси максимальной чувствительности - параллельно напластованию. Така ориентаци оси обеспечивает оптимальный прием поперечных колебаний, сопутствующих возникновению резонанса в слое горных пород. К сейсмоприемнику б подсоедин ют аппаратуру 7 типа Резонанс дл определени амплитудно-частотной характеристики сейсмоакустического сигнала и добротности сло .

На рассто нии 2-5 м от сейсмоприемника осуществл ют импульсное воздействие на слои горных пород и при помощи аппаратуры определ ют резонансные частоты , вычисл ют мощности слоев, разделенных ослабленными механическими

0 контактами, и их добротность из соотношений:

2500

5

h

Q

fp

Ар

АО

(1)

(2)

где h - мощность резонирующего сло ; fp - резонансна частота; Q - добротность сло ;

Ар - амплитуда резонансной частоты; АО - амплитуда на нулевой частоте. Дл импульсного воздействи на массив выбирают слой hi, имеющий высокую добротность Qi и залегающий вблизи угольного пласта. Как правло, таким слоем вл етс непосредственна кровл . На фиг.1 это слой песчаных сланцев, залегающий непосредственно над угольным пластом. Дл импульсного воздействи на массив на

рассто нии d от забо устанавливают распорную стойку 8. Рассто ние d выбирают равным мощности сло hi, что соответствует длине волны на резонансной частоте. Экс перименты показывают, что на участке от

точки возбуждени колебаний до забо , равном мощности сло (hi), амплитуда резонансных колебаний резко возрастает, а затем медленно уменьшаетс , поэтому рассто ние d hi, вл етс оптимальным. На

распорной стойке креп т источник 9 импульсов , управл емый по частоте устройством 10. Таким источником может служить пневматический вибратор, магнитострик- тор или любой другой достаточно мощный

источник колебаний.

В соответствии с резонансной частотой f p сло , который выбран дл импульсного воздействи , и реальным диапазоном источника импульсов выбирают кратность воздействи на массив такой, чтобы частота f1 - Kf p при К 1,0; 1/2; 1/3; 1 /4 была доступна дл данного типа источника колебаний при максимально возможном К. Устройством 10 устанавливают частоту f1 и включают источник 9 колебаний. Одновременно при помощи сейсмоприемника 6 и аппаратуры 7 регистрируют упругие колебани и определ ют частоту собственных колебаний f p и добротность Qi сло . Измен ют частоту воздействи на массив в соответствии с измен ющейс f1p, добиваютс максимальной амплитуды сейсмоакустических колебаний на приборе 7 и вычисл ют исходное значение добротности сло Qi. Периодически, вначале через 5,0-10,0 с, а затем через 0,5- 1,0 мин, определ ют добротность Qi1 и анализируют характер ее изменени . Как правило, вначале Q растет и достигает Омакс. а затем начинает уменьшатьс . Вычисл ют коэффициент эффективности (Э) воздействи на массив из соотношени

Ъ QlMflKC(n

э (3)

где Qi - текущее значение добротности сло после достижени СИмакс.

Воздействие на массив прекращают после того, как коэффициент эффективности воздействи Э достигнет необходимого уровн . Этот уровень определ ют при помощи начальной скорости газовыделени - нормативного способа определени зоны разгрузки и прогноза выбросоопасно- сти. Уровень Э считают достаточным, если нормативным способом установлена полна безопасность осуществлени очередного цикла выемки угл или проходки горной выработки. Импульсное воздействие на массив также прекращают, если величина Э измен етс незначительно. В данном случае после остановки вибровоздействи необходимо убедитьс в безопасности забо , использу нормативный способ. Если безопасность забо не обеспечена, то выбира0

5

0

5

0

ют второй слой и осуществл ют воздействие на массив с частотой f2p.

Предлагаемый способ обеспечивает импульсное воздействие на массив в наиболее эффективном режиме совпадени частоты воздействи с измен ющейс резонансной частотой сло горных пород, кроме того, он обеспечивает оперативную оценку эффективности импульсного воздействи на массив и позвол ет оптимизировать врем воздействи .

Claims

Формула изобретени Способ предотвращени внезапных выбросов угл и газа, включающий предварительное определение частоты собственных колебаний и добротности слоев углевмеща- ющих пород, импульсное воздействие на угольный массив с частотой, равной или кратной частоте собственных колебаний породного сло с максимальной добротностью , отличающийс тем, что, с целью снижени выбросоопасности угольного массива путем управлени процессом воздействи , определ ют периодически частоту собственных колебаний сло с максимальной добротностью и ее изменение в процессе импульсного воздействи , поддерживают частоту воздействи равной или кратной этой частоте при ее изменении и прекращают воздействие при снижении добротности указанного сло до величины, при которой скорость газоотдачи угольного пласта ниже безопасного по выбросам уровн .

35

1t

8

10

i мин.

«Риг. г

«

. ,

. . .- . . . - , .«.

, . . , ,«.,

.

,

. . - .

ч

i

ФагЗ