Патент на изобретение №2372485

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТАНОНОСНОСТИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области горного дела, в частности к способу определения метаноносности угольного пласта. При проходке выработки по пласту определяют в два этапа расход метана путем измерения в замерных пунктах выработки ее сечения, скорости движения воздушного потока и содержания в нем метана, влаги и золы, при этом измеряют время движения отбитого угля от забоя тупиковой выработки до ее устья, определяют расход метана на обоих этапах одновременно в забое и на устье выработки после прекращения и в процессе работы проходческого комбайна, отбирают пробу угля на устье проводимой тупиковой выработки дополнительно к отобранной в забое пробе угля с тем же периодом времени. Изобретение позволит увеличить точность определения метаноносности угольного пласта, повысить контроль эффективности дегазации и противовыбросных мероприятий, обеспечить безопасность горных работ за счет снижения вероятности взрывов метана и угольной пыли. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения метаноносности угольного пласта с целью определения исходного показателя для выбора способов интенсификации процессов дегазации и снижения газообильности горных выработок, борьбы с внезапными выбросами газа и угля, снижения вероятности возникновения взрывов метана и угольной пыли, а также для контроля эффективности дегазации и противовыбросных мероприятий.

Известен способ определения газоносности пласта. Сущность изобретения базируется на экспериментально установленной зависимости газовыделения из пробы и разности газоносности угля в момент отбора пробы и остаточной газоносности, соответствующей атмосферному давлению. Газовыделение из пробы замеряется в два этапа: первый – после отбора пробы из массива, второй – после установления сорбционного равновесия в сосуде с пробой. Приведена расчетная формула для определения газоносности [1].

Недостатком этого способа являются низкая точность определения газоносности пласта в связи с использованием герметичного сосуда для размещения пробы угля, установлением сорбционного равновесия остаточной газоносности отбитого угля (на поверхности), длительность процесса определения газоносности пласта.

Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату с целью определения исходного показателя для выбора способов интенсификации процессов дегазации и снижения газообильности горных выработок, контроля эффективности дегазации и противовыбросных мероприятий является способ определения метаноносности угольного пласта, включающий проходку выработки по пласту, определение в два этапа расхода метана путем измерения в замерных пунктах выработки ее сечения, скорости движения воздушного потока и содержания в нем метана, отбор проб отбитого угля и определение остаточного в нем содержания метана, влаги и золы [2].

Этому известному способу присущи следующие недостатки: низкая точность определения метаноносности пласта, величина которой используется для расчетов газообильности и параметров дегазации угольных пластов, из-за многооперационности и недостаточной точности получаемых данных для определения метаноносности угольного пласта.

Целью изобретения является повышение точности определения метаноносности пласта, чтобы обосновать параметры способов интенсификации процессов дегазации угольного массива и снижения газообильности горных выработок, осуществить контроль эффективности дегазации и противовыбросных мероприятий путем определения достоверной величины метаноносности угольного пласта.

Согласно изобретению эта задача решается тем, что в способе определения метаноносности угольного пласта, включающем проходку выработки по пласту, определение в два этапа расхода метана путем измерения в замерных пунктах выработки ее сечения, скорости движения воздушного потока и содержания в нем метана, отбор проб отбитого угля и определение остаточного в нем содержания метана, влаги и золы, измеряют время движения отбитого угля от забоя тупиковой выработки до ее устья, определяют расход метана на обоих этапах одновременно в забое и на устье выработки, причем на первом этапе – после прекращения работы проходческого комбайна и удаления отбитого угля из выработки, а на втором – в процессе его работы по истечении измеренного периода времени движения отбитого угля по выработке, отбирают пробу угля на устье проводимой тупиковой выработки дополнительно к отобранной в забое пробе угля с тем же периодом измеренного времени. На втором этапе определения расхода метана выемку угля комбайном производят непрерывно с постоянной производительностью. Численное значение остаточной метаноносности призабойной части пласта определяют сложением экспериментально определенных величин остаточной метаноносности отбитого угля и удельного объема метана, выделившегося из отбитого угля в процессе работы комбайна в течение времени движения отбитого угля от забоя до устья проводимой тупиковой выработки, а величину природной метаноносности пласта устанавливают с учетом величины остаточной метаноносности пласта и коэффициента естественной дегазации угольного массива выработкой.

Способ осуществляется следующим образом.

Проходят выработку по пласту. Определяют в два этапа расход метана путем измерения в замерных пунктах выработки ее сечения, скорости движения воздушного потока и содержания в нем метана. Отбирают пробу отбитого угля и определяют остаточное в нем содержание метана, влаги и золы. Измеряют время движения отбитого угля от забоя тупиковой выработки до ее устья. Определяют расход метана на обоих этапах одновременно в забое и на устье выработки, причем на первом этапе – после прекращения работы проходческого комбайна и удаления отбитого угля из выработки, а на втором – в процессе его работы по истечении измеренного периода времени движения отбитого угля по выработке. Отбирают пробу угля на устье проводимой тупиковой выработки дополнительно к отобранной в забое пробе угля с тем же периодом измеренного времени.

На втором этапе определения расхода метана выемку угля комбайном производят непрерывно с постоянной производительностью.

Численное значение остаточной метаноносности призабойной части пласта определяют сложением экспериментально определенных величин остаточной метаноносности отбитого угля и удельного объема метана, выделившегося из отбитого угля в процессе работы комбайна в течение времени движения отбитого угля от забоя до устья проводимой тупиковой выработки. Величину природной метаноносности пласта устанавливают с учетом величины остаточной метаноносности пласта и коэффициента естественной дегазации угольного массива выработкой.

Численное значение метаноносности угольного пласта устанавливают с использованием измеренных данных о метановыделениях в тупиковую выработку на этапах 1 и 2 и следующих математических зависимостей:

В формулах (1) – (6) приняты следующие обозначения терминов:

J_пов.p – метановыделение из обнаженных поверхностей пласта (расчетное), м³/мин;

J’_пов – метановыделение из обнаженных поверхностей пласта (измеренное), м³/мин;

J_c.в – метановыделение в выработку, привнесенное свежим воздухом от вентилятора местного проветривания, м³/мин;

J_к.p – метановыделение в выработку при работе проходческого комбайна по отбойке угля в забое (расчетное), м³/мин;

J’_к – метановыделение в выработку при работе проходческого комбайна по отбойке угля в забое (измеренное), м³/мин;

х_в – метановыделение из отбитого в забое угля, м³/т с.б.м;

t_в – время движения отбитого в забое угля до устья выработки, мин;

М_о.у– масса отбитого угля за время t_в, т;

j – производительность проходческого комбайна, т/мин;

x’ – содержание метана в угольном пласте в призабойной его части, м³/т с.б.м;

х_о.у – метаноносность отбитого комбайном угля, м³/т с.б.м;

х – метаноносность угольного пласта, м³/т с.б.м;

к_е – коэффициент естественной дегазации угольного массива в призабойной части, доли ед. Определяют в соответствии с рекомендациями нормативного документа.

Внедрение способа позволит увеличить точность определения метаноносности угольного пласта, что будет способствовать выбору способов и определению параметров для интенсификации процессов дегазации и снижения газообильности горных выработок, повышения качества контроля эффективности дегазации и противовыбросных мероприятий, обеспечения безопасности горных работ за счет снижения вероятности взрывов метана и угольной пыли.

Источники информации

1. Патент на изобретение РФ 2015348 С1, МПК 5 E21F 7/00, «Способ определения газоносности пласта». 1994 г. Бюл. 12.

2. Авторское свидетельство СССР 836365, М. Кл. 3 E21F 7/00, E21F 5/00, «Способ определения газоносности угольного пласта». 1981 г. Бюл. 21 (прототип).

Формула изобретения

1. Способ определения метаноносности угольного пласта, включающий проходку выработки по пласту, определение в два этапа расхода метана путем измерения в замерных пунктах выработки ее сечения, скорости движения воздушного потока и содержания в нем метана, отбор проб отбитого угля и определение остаточного в нем содержания метана, влаги и золы, отличающийся тем, что измеряют время движения отбитого угля от забоя тупиковой выработки до ее устья, определяют расход метана на обоих этапах одновременно в забое и на устье выработки, причем на первом этапе – после прекращения работы проходческого комбайна и удаления отбитого угля из выработки, а на втором – в процессе его работы по истечении измеренного периода времени движения отбитого угля по выработке, отбирают пробу угля на устье проводимой тупиковой выработки дополнительно к отобранной в забое пробе угля с тем же периодом измеренного времени.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на втором этапе определения расхода метана выемку угля комбайном производят непрерывно с постоянной производительностью.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что численное значение остаточной метаноносности призабойной части пласта определяют сложением экспериментально определенных величин остаточной метаноносности отбитого угля и удельного объема метана, выделившегося из отбитого угля в процессе работы комбайна в течение времени движения отбитого угля от забоя до устья проводимой тупиковой выработки, а величину природной метаноносности пласта устанавливают с учетом величины остаточной метаноносности пласта и коэффициента естественной дегазации угольного массива выработкой.