Файл: Медведев, И. И. Газовыделения на калийных рудниках.pdf

Содержание газа в боровом штыбе, а следовательно, и показа­ ния акустического прибора зависят от крупности частиц соли (рис. 44). Установлено, что размеры частиц не должны быть мень­

мощью сит с соответствующими размерами отверстии производит­ ся отсев мелких зерен и от класса крупностью более 3 мм отбира­ ется навеска в 5 или 10 г. Естествен­ но, что чем больше испытывается проб, тем надежнее результат. Уста­ новлено, что показания акустического прибора с достаточной для практики точностью согласуются с данными хи­ мического анализа содержания газа.

Значение напряжения, полученное в

результате растворения пробы с помощью тарировочной кривой в принципе может быть переведено в соответствующее содержание газа, хотя относительную оценку можно производить и по вели­ чине напряжения.

Измерения одной пробы занимают 2—5 мин, таким образом, за короткий промежуток времени (например, за время обуривання забоя) можно исследовать большое число проб и до производства взрывных работ получить сведения о возможном выбросе.

На рис. 45, а, б показаны результаты измерений книстерзондом содержания газа в двух забоях рудника «Менценграбен» при пе­ ресечении скважинами выбросоопасиых зон в горизонтальном на­ правлении. Скачкообразное увеличение содержания газа характе­ ризует выбросоопасную зону, содержащую повышенное количест­ во связанных газов (заштрихованные участки иа рис. 45). На

120

небольших участках перед выбросоопасными зонами отмечается уменьшение содержания газа (зона, бедная газами, расположена

между трещиноватой зоной, богатой свободными газами и зоной, опасной по выбросу).

Рис. 45 Изменение содержания газа, замеренного в забоях рудника «Менцеиграбеп» акустическим методом [40]:

а — первый забой; б — второй забой

На рис. 46 показано изменение содержания газа в породе в горизонтальном направлении, замеренное при бурении разведоч-

Рнс. 46. Изменение содержания газа на участках, где произошли выбросы соли п углекислого газа [40]:

а — первый участок; б — второй участок; / — выброс; 2 — скважины

т

ных скважин. В месте, соответствующем максимальному содержа­ нию газа, при взрывании произошел выброс соли и газа.

В трех случаях, показанных на рис. 46, имели место сравни­ тельно небольшие выбросы (200 т и меньше). Максимальное со­ держание газа в керне разведочных скважин при первом выбросе составило 83, при втором — 84 и при третьем — 82 мл/кг. После выброса были отобраны образцы из пород, примыкающих к поло­ сти выброса. Среднее содержание газа в них оказалось равным

20—30 мл/кг.

Позднее были проведены массовые исследования по примене­ нию акустического метода. С помощью разведочных скважин дли­ ной 4—8 м удалось определить расположение выбросоопасных зон, а в некоторых случаях и оконтурить их (рис. 47).

Рис. 47. Оконтуриваиие выбросоопасиых зон разве­ дочными скважинами:

1—4 — контуры полостей выбросов

Дальнейшие исследования по возможности прогнозирования выбросов с помощью акустического метода были проведены обще­ ством «Mineralgebundene Gase» под руководством Гимма в 1961 г. на руднике «Маркс — Энгельс». Цель исследований заключалась в установлении возможности применения этого метода в горно­ геологических условиях, отличающихся от рудника «Менценграбен». На руднике «Маркс — Энгельс» частые выбросы происходи­ ли из спутника разрабатываемого пласта Хессеи, залегающего в кровле и отделенного от него слоем каменной соли мощностью 3 м.

Разведка зон, опасных по выбросу, производилась бурением вертикальных буровых скважин. Исследование породы пласта

122

Для прогнозирования подходит отдельное помещение, в котором нет шумовых помех (например, специально оборудованная камера

воколоствольном дворе).

Спомощью акустического метода, кроме прогнозирования вы­ броса, удалось доказать наличие защитной породной стенки перед зоной выброса в тех случаях, когда выбросоопасные зоны были полностью пересечены разведочными скважинами. Так, на рис. 46 показано изменение содержания газа в штыбе по длине скважи­ ны, пересекающей небольшую зону выброса. Молено видеть, что участок с высоким содержанием газа имеет ширину всего 1 м. Однако происшедший после взрывания выброс начался в 1 м пе­ ред этой зоной, где содержание газа было незначительным. Из

123

этого следует, что слой породы с незначительным содержанием га­ за, находящийся между забоем и выбросоопасной зоной, может действовать как защитная стенка.

На толщину защитной стенки в конкретных случаях влияют следующие факторы: содержание газа в газонасыщенной зоне и ее размер, вид связи газа с солыо, механические свойства газоносных пород, давление газа и напряженное состояние газонасыщенной зоны, прочность породы и напряженное состояние защитной стен­

ки.

В частности, существованием защитных стенок можно объяс­ нить и выбросы, происходящие в течение нескольких минут. Повидимому, в этих случаях между блпзрасположеипыми выбросо­ опасными участками имеются защитные стенки недостаточной толщины. Поэтому выброс из ближайшей к забою зоны разруша­ ет защитную стейку последующей зоны, затем происходит выброс из следующей зоны п т. д. В этих случаях порода защитной стен­ ки будет выбрасываться медленнее, чем порода выбросоопасного участка.

Вышеописанные работы были проведены на рудниках бассей­ на Верра. Принципиальная возможность применения этого метода для прогнозирования выбросов была проверена и для калийных рудников Южного Гарца. На рудниках «Томас Мюнцер» и «Карл Либкнехт» были испытаны пробы каменной соли, хартзальца и карналлита. Затруднения были в том, что при бурении шпуров длиной до 3 м удавалось получить очень мало штыба с круп­ ностью зерна более 3 мм. Кроме того, трудности возникали из-за

испытания акустического метода с целью прогноза выбросов кар­ наллита и газа в условиях карналлитового пласта В Соликамско­ го рудника. Для оценки газоносности по уровню шума при раство­ рении бурового штыба в воде был изготовлен прибор, состоящий из акустического стакана и шумомера. Исследования были прове­ дены в двух очистных забоях — камерах 15 и 17 блока 75. Отбор проб бурового штыба производился при бурении шпуров длиной

ленную навеску пробы. Уровни шума записывались в течение всего времени растворения. После обработки данных измерений были получены графики изменения уровня шума во времени при рас­ творении штыба (рис. 48). Из графиков видно, что уровень шумапри растворении штыба сильногазоносной породы выше, чем сла­ богазоносной. Более существенное различие в уровне шума харак­ терно для штыба класса — 5+3 мм: 8—И дБ по сравнению с 4—6 дБ для класса — 3+ 2 мм.

Исследования показали, что с помощью акустического метода на карналлитовом пласте можно выделять зоны с повышенной:

124