Относительная оценка напряженности краевых частей угольного пласта

19.05.2018
При внедрении инструмента или исполнительного органа выемочной машины (буровой штанги, бара, канатной пилы) в напряженную краевую часть пласта в нем происходит перераспределение напряжений. В зависимости от свойств пласта, степени его напряженности и скорости изменения напряжений это перераспределение может происходить спокойно или сопровождаться толчками, хлопками, зажатием инструмента. Поэтому для оценки напряженного состояния массива пород и угля, а также степени удароопасности отдельных участков угольного пласта применяются методы, позволяющие регистрировать и количественно оценивать характер поведения угля и породы при внедрении в них бурового инструмента или исполнительного органа выемочной машины и при внедрении штампа в стенки или забой скважины.

Этим же целям отвечают методы, основанные на регистрации изменения некоторых физических характеристик угольного пласта, рассмотренные ранее.

На схеме 1 систематизированы способы оценки относительной напряженности краевой части пласта, которые могут быть использованы для выяснения степени удароопасности отдельных участков угольных пластов.

He вдаваясь в описание всех способов относительной оценки напряженного состояния краевой части пласта, рассмотрим физическую природу результатов наблюдений, получаемых с их помощью (рис. 4).

В процессе бурения скважины в напряженной части пласта возникают условия для установления предельно напряженного состояния угля вокруг скважины (участок С на рис. 4,а). Бурение на этом участке сопровождается повышенным выходом штыба (кривая 3), сейсмоакустической активностью (кривая 4), повышением крупности штыба (кривая 5), снижением усилия подачи. На этом же участке имеет место снижение усилий вдавливания штампа в торец или стенку пробуренной скважины (кривая 6).

На рис. 4,б пояснено изменение усилий подачи при бурении скважины. Предположим, что кривая 1 отражает необходимые усилия подачи бурового инструмента в том случае, когда бурение ведется в ненапряженном участке пласта. Кривая 2 показывает долю участия потенциальной энергии пласта в усилиях, необходимых для разрушения угля резцом. Произведя, далее, алгебраическое сложение усилий подачи, необходимых для бурения ненапряженного пласта угля, и усилий, которые могут быть компенсированы участием энергии самого пласта, можно получить кривую 3, отражающую изменение фактически необходимых усилий подачи для разрушения угля при проведении опытов в условиях напряженного пласта. Интересным является участок «об», в пределах которого может происходить саморазрушение торца и стенок скважины под действием напряжений, запасенных пластом угля.