СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОПАСНОСТИ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1. Способ прогнозирования опасности газодинамических явлений в массиве горных пород, включающий вращательное бурение разведочных скважин в массиве горных пород, раздельное измерение количества газа и штыба, выделяющихся из скважин при бурении, оценку глубины скважины, построение профилей количества газа и штыба в зависимости от глубины скважины и времени, по которым определяют вид опасности газодинамических явлений, отличающийся тем, что бурение каждой из разведочных скважин осуществляют с предварительной герметизацией их устья, измерение количества газа и штыба проводят с герметизацией измерительных каналов непрерывно и одновременно с бурением скважин при оставлении бурового става в скважине, при этом оценку глубины скважины ведут путем непрерывного измерения ее текущей глубины, на профилях количества газа и штыба в зависимости от глубины скважины определяют средние значения и среднеквадратические отклонения количества газа и штыба, и на отрезках глубины скважины, где удельное количество штыба больше средних значений на величину среднеквадратического отклонения судят о наличии зон повышенного горного давления на этих же отрезках глубины скважины, а на отрезках глубины скважины, где удельное количество газа больше средних значений на величину среднеквадратического отклонения судят о наличии зон повышенной газоносности на этих же отрезках глубины скважины, интегрированием профиля количества газа в зависимости от глубины скважины определяют среднюю газоносность штыба в месте проведения разведочной скважины, и в случае, когда величина средней газоносности превышает величину пороговой газоносности, определенную по формуле:
2
g=0,25·d·l·π·ρ·G,
3
где g - пороговая газоносность, м/кг;
d - диаметр скважины, м;
l - текущая глубина скважины, м;
3
G - предельная газоносность, м/кг;
3
ρ - плотность штыба, кг/м,
и при совпадении зон повышенного горного давления и повышенной газоносности судят о наличии зон, опасных по газодинамическим явлениям, в которых определяют сорбционную способность штыба прерыванием бурения и определением текущего количества выделившегося газа во времени аппроксимацией кинетики газовыделения функцией вида:
0
-t/τ
Q=Q·exp,
где Q - текущая скорость газовыделения, л /с;
0
Q - начальная скорость газовыделения, л/с;
t - текущее время, с;
τ - постоянная времени, с,
и, при значениях постоянной времени менее 250 с, эти зоны относят к особо опасным.
2. Устройство для определения опасности газодинамических явлений в массиве горных пород, содержащее выполненный в виде емкости газоотделитель, взаимосвязанный со средством ввода продукции скважины, снабженный выполненным в виде патрубка средством для отвода газа, взаимосвязанным с измерителем количества газа, блок управления и вычисления, отличающееся тем, что средство ввода продукции скважины выполнено в виде полого корпуса с установленным на нем индикатором глубины скважины, снабженного установленным в одном торце цилиндрическим наконечником с эластичной камерой, охватывающей его с внешней стороны и закрепленной в другом торце внешней обоймой подшипника, на внутренней обойме которого закреплен газовый затвор, выполненный в виде набора чередующихся эластичных пластин с фасонными вырезами, соосно смещенных относительно друг друга с возможностью образования канала для подачи бурового става в скважину, при этом емкость, с размещенным в ее стенке патрубком для отвода газа, расположена на внешней боковой поверхности полого корпуса и снабжена размещенным в ней лабиринтным разделителем потоков газа и штыба, в котором выход для потока штыба взаимосвязан с установленным в емкости накопителем штыба, взаимосвязанного с измерителем количества штыба, а выход для потока газа взаимосвязан с патрубком для отвода газа, причем информационный выход индикатора глубины скважины подключен к первому информационному входу процессора блока управления и вычисления, измеритель количества штыба - ко второму информационному входу процессора, информационный выход измерителя количества газа - к третьему информационному входу процессора, а выход процессора подключен к индикатору зависимостей количества газа и штыба от глубины скважины и от времени и сорбционной способности штыба.