Способ контроля состояния угольного пласта

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСтИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН („) SU(„) да В 21 С 39/00

/ „

Q ! >

2 5g

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CQCP пО ЕЛАМ И О ГЕТЕИИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3735622/22-03 (22) 26.01. 84 (46) 30.01 86. Бюл. ¹ 4 (71) Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт горного дела им.A.À.Ñêoчинского (72) В.С.Ямщиков, B.Н.Кусова и. Н.Ф.Кусов (53) 622.35(088.8) (56) Эттшнер И.Л. Физическая химия газоносного угольного пласта.

M. Наука, 1981.

Ржевский В.В. и Ямщиков В.С.

Акустические методы исследования и контроля горных пород в массиве.

М.: Наука, 1973, с. 110 †1. (54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ

УГОЛЬНОГО ПЛАСТА, включающий излучение импульсов упругих волн в исследуемую область пласта, регистрацию упругих волн в двух точках пласта и сравнение характеристик принятых импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности контроля путем определения количества и давления газа в дегазируемом угольном пласте, определяют отношения энергий импульсов упругих волн до и после прохождения исследуI емого участка и время, прошедшее с начала дегазации, задают эталонное значение, затем полученные данные сравнивают с эталонными и по результатам сравнения судят о количестве и давлении газа в угле.

1208232

Изобретение относится к горному делу и предназначено для контроля процесса дегазации угольных пластов при их отработке.

Цель изобретения — повьппение информативности контроля состояния угольного пласта путем определения количества и давления газа в дегазируемом угольном пласте.

Способ контроля состояния угольного пласта основан на зависимости затухания упругих волн, распространяющихся в угле, от количества и давления сорбированного и свободногс

1 газов в порах угля.

На фиг. 1 показана зависимость относительного затухания импульсов упругих волн в угле от времени дегазации при различных начальных давлениях газа; на фиг. 2 — зависимость относительного затухания импульсов упругих волн в угле от количественного содержания газа при

t различных давлениях; на фиг. 3 зависимость относительного затухания, импульсов упругих волн в угле от времени дегазации, полученная в шахтных условиях.

Способ осуществляют следующим образом.

Для получения тарировочных зависимостей, показанных на фиг. 1 и 2, отбирают образцы угля из исследуемого пласта и в лабораторных условиях подвергают их насьпцению газом при различных давлениях и последующей дегазации. При этом в образцах возбуждают импульсы упругих волн и определяют затухание упругих волн путем измерения отношений энергий каждого импульса в точке возбуждения и на некотором фиксированном удалении от нее.

Отношение энергий импульсов определяют по изображению этих импульсов на ленте шлейфового осциллографа как отношение площадей изображений импульсов 5, и Б, взятых по абсолютной величине. Так как измерения в массиве производят на большей базе, с.оответствующим образом рассчитывают величину затухания упругих волн для каждого положения датчиков.

Полученные тарировочные зависимости проверяют при проведении исследований в шахтных условиях на дегазируемом пласте путем отбора проб угля, определения содержания

5 I0

29

ЗО

55 в них метана и измерения давления газа в пласте. одновременно с зондиро ванием пласта упругими волнами.

После получения тарировочных зависимостей производят измереция в угольном пласте. Датчики упругих волн располагают с двух сторон исследуемого участка в шпурах. Бозоуждение упругих волн производят ударом, молотка по пласту в точке, находящейся на прямой линии, соединяющей датчики. Измерение относительного затухания упругих волн 5, / 5, производят периодически по мере приближения очистного забоя к месту установки датчиков. Соотнося измеренные величины 5, / 5z с временем„ г<рошедшим с начала дегазации, rro тарировочной зависимости, показанной на фиг. 1, определяют давление газа в любой момент времени. По г..олученным значениям давление газа и измеренным значениям Б, / z по второму тарировочному графику, представленному на фиг. 2, определяют стношение объема газа к объему угля / V„ соответствующее количеству газа в угольном пласте.

Экспериментальную проверку акустического способа измерения параметров состояния газа в угольном массиве проводили на шахте "Юнком"

ПО "Орджоникидзеуголь" на пласте

"Девятка".

Сначала отобрали образцы угля из гласта "Девятка и исследовали в лабораторных условиях по описанной методике. В результате определили зависимость между величиной относительного затухания импульса и содерл<анием свободного и сорбционного газов в массиве при различных режимах насьпцения газом и напряженного состояния. Затем в производственных условиях с полевого штрека пробурили шпур с заглублением в угольный масс.ив на 0,5 м, установили датчик СПЭД и залили эпоксидной смолой. На вентиляционном штреке также пробурили шпур глубиной 0,5 м, в котором установили датчик СПЭД и залили эпоксидной смолой. Расстояние между датчиками 120 м от груди забоя по вертикальному штреку 20 м, а по откаточному 1ч м. По мере продвигания забоя по направлению к датчикам ежесуточно провоцили 4 замера через каждый б ч. Импульс инициировали с

1208232

Ф ьРй

ФР Yj / у

ВНИИПИ Заказ 214/42 Тираж 470 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 помощью удара молотком по пласту в вентиляционном штреке. Запись показаний датчиков, установленных в вентиляционном и откаточном штреках, производили с помощью сейсмостанции во взрывобезопасном исполнении

ШСА-2, обычного шлейфового осциллографа и магнитофона "Маяк" в обычном исполнении, Результаты замеров, проведенных указанным методом представлены на фиг. Э.

Затем определяли давления газа P и относительное содержание газа 4 / U (0 и Ч вЂ” соответственно объемы газа и угля в исследуемой пробе угля) в угольном пласте по прошествии 1, 5, 15 и 20 сут после начала дегазации. Для указанных моментов величины относительного затухания /r> ) -А,*20;

Нанеся тачки A,, . 4 с указанными координатами на тарировочный график, изображенный на фиг, определили какому давлению они соответствуют: A - P = 20 атм — 10 ати; A> — P = з атм.

Зная координаты 5, / 5 и опреде10 лив Р для каждой точки, по тарировочным зависимостям, показанным на фиг. 2, определили количественное содержание газа в единице объема угля. Получили, что 1, соответствует

Таким образом можно определить

Р и Ч / Vy пласта в любой момент дегазации 1

Предлагаемый способ позволяет определять давление и количество газа в угле путем интегрального определения искомых параметров в значительном объеме угля и применять

25 для этого метод неразрушающего контроля.