PL214059B1 - Sposób wyznaczania skumulowanej energii sejsmicznej emitowanej ze sciany wydobywczej w kopalni i sredniej wartosci wspólczynnika absorpcji tej energii w pokladzie wegla, przed frontem sciany - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wyznaczania skumulowanej energii sejsmicznej emitowanej ze ściany wydobywczej w kopalni i średniej wartości współczynnika absorpcji tej energii w pokładzie węgla, przed frontem ściany, dla oceny zmian zagrożenia tąpaniami.

W zagrożonych tąpaniami kopalniach węgla kamiennego obligatoryjnie działają sieci sejsmoakustyczne, obserwujące zdarzenia zwane impulsami lub trzaskami, powstające w procesie pękania skał wskutek ciśnień w górotworze, przy czym jedna sieć obserwuje jedną ścianę wydobywczą. Zmiany energii emitowanej w kolejnych okresach czasu ΔΤ, w procesie pękania skał, a także zmiany wartości współczynnika γ absorpcji tej energii są skorelowane z naprężeniami w skałach i informują o zmianach zagrożenia sejsmicznego w obserwowanej ścianie. Każdy geofon sieci sejsmoakustycznej mierzy w każdym kolejnym okresie czasu ΔΤ, na przykład w kolejnych godzinach lub ośmiogodzinnych zmianach, skumulowany w tym okresie, wzmocniony i zmodyfikowany strumień energii, zwany powszechnie energią umowną EU fal sejsmicznych propagujących w otoczeniu tego właśnie geofonu. Wskutek tego sieć złożona z kilku geofonów mierzy w każdym okresie czasu ΔΤ kilka różnych wartości energii umownej EU, co utrudnia poprawną, jednoznaczną ocenę zmian zagrożenia. Energia umowna EU, w otoczeniu geofonu, nie jest jednak energią „fizyczną” E emitowaną ze ściany w procesie pękania skał wskutek ciśnień górotworu. Energia „fizyczna” E jest jedna w danym okresie czasu ΔΤ i to ona jest potrzebna do oceny zmian zagrożenia tąpaniami. Bezpośredni pomiar energii „fizycznej” E nie jest dotychczas możliwy. Do wyznaczenia energii „fizycznej” E konieczna byłaby znajomość energii umownej EU i współczynnika γ absorpcji energii „fizycznej” E. Znany z polskiego zgłoszenia nr P.378797 sposób wyznaczania współczynnika absorpcji zakłada, że większość źródeł fal występuje w rejonie skrzyżowania chodnika przyścianowego ze ścianą wydobywczą i że, gdy sieć sejsmoakustyczna składa się z dwóch czujników, to oba czujniki zainstalowane są w tym samym chodniku przyścianowym w określonej odległości od skrzyżowania. Wyznaczenie więc tym sposobem współczynnika absorpcji, a następnie wykorzystanie go do ustalenia energii „fizycznej” E doprowadziłoby do błędnych ocen zagrożenia tąpaniami. Zatem standardowy sposób postępowania w sejsmoakustyce nie umożliwia ustalenia obu wartości: E i γ równocześnie.

W sposobie wyznaczania skumulowanej energii sejsmicznej emitowanej ze ściany wydobywczej w kopalni i średniej wartości współczynnika absorpcji tej energii w pokładzie węgla, przed frontem ściany, według wynalazku, obserwuje się zdarzenia sejsmoakustyczne w danym obszarze i okresowo odczytuje się wartość energii umownej EU skumulowanej w czasie ΔΤ. Korzystnie, wartość energii umownej EU przyjmuje się za czas równy czasowi skrawania na danej zmianie roboczej lub w ciągu doby z wydobyciem, zarejestrowanej przez geofony standardowej sieci sejsmoakustycznej lub sieci równoważnej. Geofony te są zainstalowane w znanych odległościach od frontu ściany, co najmniej po jednym w każdym z dwóch chodników przyścianowych. Rozwiązując następnie układ znanych z fizyki, co najmniej dwóch równań wiążących zmierzone energie umowne EU z nieznanymi wartościami energii sejsmicznej E emitowanej ze ściany i współczynnika γ absorpcji, oblicza się wartość skumulowanej w okresie ΔΤ energii sejsmicznej E i średnią wartość współczynnika γ absorpcji, przed frontem ściany.

Sposób według wynalazku umożliwia dokładne, prawie natychmiastowe i co istotne, równoczesne ustalenie średniej wartości energii sejsmicznych E, które wystąpiły w ścianie w okresie ΔΤ oraz średniej wartości współczynnika γ absorpcji, przed frontem tej ściany. Pozwala to na niezwłoczne podjęcie działań prewencyjnych w przypadku otrzymania wyników dowodzących zwiększenia zagrożenia tąpaniami.

Przedmiot wynalazku jest dokładniej przedstawiony w przykładzie wykonania w oparciu o schematyczny rysunek ściany wydobywczej z chodnikami przyścianowymi, w których są zainstalowane geofony sieci sejsmoakustycznej.

Dla wyznaczenia średniej energii na froncie ściany wydobywczej 1 i współczynnika γ absorpcji przed frontem ściany wydobywczej, skrawanej kombajnem wykorzystano dwa geofony standardowej sieci sejsmoakustycznej. G1 w chodniku 2 podścianowym i G2 w chodniku 3 nadścianowym. Geofon G1 znajduje się w odległości eh = 70 m od frontu ściany, a geofon G2 znajduje się w odległości d₂ = 60 m od frontu ściany. Wartość energii umownej zarejestrowanej: geofonem G1 w okresie ΔΤ wyniosła EUt = 6265, a geofonem G2, w tym samym okresie czasu ΔΤ, wyniosła EU₂ = 5390.

Równanie wiążące energię umowną EU z energią E i współczynnikiem γ absorpcji ma postać:

PL 214 059 Β1

EU=E const d i r ¹ e ^γί (—)dx ^J r gdzie:

-r²=(d² + x²),

- const - stała określająca wzmocnienie aparaturowe = 187,3131,

- E - wartość średnia energii na froncie ściany, skumulowana w okresie ΔΤ,,

- γ - współczynnik absorpcji

Rozwiązując układ dwóch równań wiążących zmierzone energie umowne EUi i EU₂ z nieznaną wartością energii sejsmicznej E emitowanej ze ściany 1 oraz z nieznaną wartością współczynnika γ absorpcji otrzymujemy: E = 1000 [J] i γ = 0,015 [l/mj.

Claims (1)

1. Sposób wyznaczania skumulowanej energii sejsmicznej emitowanej ze ściany wydobywczej w kopalni i średniej wartości współczynnika absorpcji tej energii w pokładzie węgla, przed frontem ściany, znamienny tym, że obserwuje się zdarzenia sejsmoakustyczne w danym obszarze i okresowo odczytuje się wartość energii umownej EU skumulowanej w czasie ΔΤ, korzystnie równym czasowi skrawania na danej zmianie roboczej lub w ciągu doby z wydobyciem, zarejestrowanej przez geofony standardowej sieci sejsmoakustycznej lub sieci równoważnej, zainstalowane w znanych odległościach od frontu ściany, co najmniej po jednym w każdym z dwóch chodników przyścianowych i rozwiązując układ znanych z fizyki, co najmniej dwóch równań wiążących zmierzone energie umowne EU z nieznanymi wartościami energii sejsmicznej E emitowanej ze ściany i współczynnika γ absorpcji, oblicza się wartość skumulowanej w okresie ΔΤ energii sejsmicznej E i średnią wartość współczynnika γ absorpcji, przed frontem tej ściany.