Комплексный геофизический прогноз выбросоопасности угольных пластов


Аннотация:

В статье обосновывается показатель выбросоопасности призабойного пространства угольного пласта, регистрируемый комплексом геофизических методов, контролирующих основные факторы, обусловливающие выбросоопасность. Показано, что таковыми являются горное давление, внутрипластовое давление газа и прочность угля. Обоснование основано на анализе известных признаков предвыбросного состояния забоя выработки. В качестве таковых выбраны два следующих. Первый признак — начало развития трещин в призабойном пространстве под действием горного давления и внутрипластового давления газа, что приводит к созданию блочной структуры впереди забоя выработки. Второй признак — начало выдавливания нескольких блоков угля в устье полости выброса. Для данной двухэтапной модели создания выбросоопасной ситуации обоснованы физические критерии начала каждого этапа, выраженные через параметры горного массива, характеризующие основные факторы выбросоопасности. Для их контроля обоснован следующий комплекс геофизических методов. Для контроля напряженного состояния горного массива предложен спектрально-акустический метод, основанный на анализе спектра акустического сигнала, генерируемого работающим горным оборудованием. Для контроля внутрипластового давления газа предложено использовать газоаналитический метод, основанный на регистрации концентрации метана у забоя выработки аппаратурой газового контроля. Прочность угля предложено периодически определять прочностномером, действие которого основано на измерении глубины внедрения стального конуса в уголь пружинным механизмом.

Текущий прогноз показателя выбросоопасности комплексным геофизическим методом заключается в оценке напряженного состояния призабойного пространства спектрально-акустическим методом, критическое значение которого непрерывно корректируется данными газоаналитического метода и периодическими показаниями прочности наиболее перемятой угольной пачки.


Подпишитесь чтобы читать статьи полностью

Год за

16 848 р.

Подписаться
Подписка - это:
  • Возможность читать полные тексты статей за последние 3 года (недоступны без подписки)
  • Свежий номер до его печатного издания
  • Удобное чтение с любого типа устройств (Компьютеры, планшеты, смартфоны)
Список литературы:
1. Ходот В.В. Внезапные выбросы угля и газа. — М.: Гос. науч.-техн. изд-во лит-ры по горному делу, 1961. — 364 с.
2. Петухов И.М., Линьков А.М. Механика горных ударов и выбросов. — М.: Недра, 1983. — 280 с.
3. Информационный бюллетень Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. — М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2018. — № 4 (97). — 60 с.
4. Годовой отчет о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2017 году. — М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2018. — 420 с.
5. Чернов О.И., Пузырев В.Н. Прогноз внезапных выбросов угля и газа. — М.: Недра, 1979. — 296 с.
6. Ольховиченко А.Е. Прогноз выбросоопасности угольных пластов. — М.: Недра, 1982. — 278 с.
7. Основы теории внезапных выбросов угля, породы и газа. — М.: Недра, 1978. — 164 с.
8. Coal and gas outburst dynamic system/ Fan Chaojun, Li Sheng, Luo Mingkun et al.// International Journal of Mining Science and Technology. — 2017. — № 27 (1). — P. 49–55.
9. Cheng F., An. Y., Wang L., Li W. A numerical model for outburst including the effect of absorbed gas on coal deformation and mechanical properties// Computers and Geotechnics. — 2013. — Vol. 54. — P. 222–231.
10. Numerical analyses of the major parameters affecting the initiation of outburst of coal and gas/ S. Xue, L. Yuan, Y. Wang, J. Xie// Rock Mechanics and Rock Engineering. — 2014. — № 47 (4). — P. 1505–1510.
11. International symposium-cum-workshop on management and control of high gas emission and outbursts in underground coal mines. 20–24 march, 1995. URL: https://trove.nla.gov.au/work/21066735?q&versionId=25075853 (дата обращения: 01.01.2019).
12. Зыков В.С. Внезапные выбросы угля и газа и другие газодинамические явления в угольных шахтах. — Кемерово: Институт угля и углехимии СО РАН, 2010. — 333 с.
13. Предупреждение газодинамических явлений в угольных шахтах: сб. док. — Сер. 05. — Вып. 2. — 4-е изд., испр. — М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2011. — 304 с.
14. Инструкция по прогнозу динамических явлений и мониторингу массива горных пород при отработке угольных месторождений: федер. нормы и правила в обл. пром. безопасности. URL: http://files.stroyinf.ru/Index2/1/4293750/4293750519.htm (дата обращения: 01.01.2019).
15. Shadrin A.V. Geophysical criterion of pre-outburst crack propagation in coal beds// Journal of Mining Science. — 2016. — Vol. 52. — Iss. 4. — P. 670–682.
16. Мирер С.В., Хмара О.И., Шадрин А.В. Спектрально-акустический прогноз выбросоопасности угольных пластов. — Кемерово: Кузбассвузиздат, 1999. — 92 с.
17. Шадрин А.В., Дегтярева М.В. Акустический двухчастотный метод контроля напряженного состояния горного массива// Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. — 2013. — № 1.2. — С. 55–59.
18. Shadrin A., Diyuk Yu. Geophysical criterion of pre-outburst coal outsqueezing from the face space into the working. URL: https://doi.org/10.1016/j.IJMST.2018.11.001 (дата обращения: 01.01.2019).
19. Амосов И.И., Еремин И.В. Трещиноватость углей. — М.: Изд-во АН СССР, 1960. — 110 с.
20. Cherdantsev N.V. Modelling the trajectory of a fracture that moves under the Influence of the fluid pressure in hard rock roofs of in-seam working. URL: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/206/1/012005/pdf/ (дата обращения: 01.01.2019). DOI: 10.1088/1755-1315/206/1/012005
21. Черданцев Н.В. Об одном варианте расчета траектории движения трещины, нагруженной внутренним давлением, в кровле пластовой выработки// Безопасность труда в промышленности. — 2017. — № 12. — С. 5-10.
22. Христианович С.А. О волне выброса// Изв. АН СССР ОТН. — 1953. — № 12. — С. 1679–1688.
23. Христианович С.А. О волне дробления// Изв. АН СССР ОТН. — 1953. — № 12. — С. 1689–1699.
24. Пат. 2661498 Рос. Федерация. Способ спектрально-акустического прогноза выбросоопасности угольных пластов/ А.В. Шадрин, А.А. Контримас, Ю.А. Диюк. Бюл. № 20.

Журнал входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней кандидата и доктора наук, сформированный ВАК Минобрнауки России. Публикуются статьи по следующим отраслям и группам научных специальностей: 01.04.00 — физика; 05.26.00 — безопасность деятельности человека; 02.00.00 — химические науки.

Журнал включен в Российский индекс научного цитирования (РИНЦ) и в международные базы данных: Scopus, Chemical Abstracts Service (CAS), EBSCO Publishing, Ulrich's Periodicals Directory.

подробнее

DOI: 10.24000/0409-2961-2019-1-42-48
Год: 2019
Номер журнала: Январь
Ключевые слова : выбросоопасность влияющие факторы модель потери устойчивости метод прогноза спектральный анализ сигнала
Авторы:
  • Шадрин А.В.
    Шадрин А.В.
    д-р техн. наук, вед. науч. сотрудник, avsh-357@mail.ru Институт угля ФИЦ УУХ СО РАН, Кемерово, Россия