Способ управления труднообрушаемой кровлей

 

1. (ЛЮСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРУДНООБРУШАЕМОЙ КРОВЛЕЙ, включающий бурение смещенных по вертикали пучков параллельно сближенных скважин, размещение зарядов в скважинах с оставлением промежутков между ними и одновременное их взрывание,о т л и чающийся тем, что, р целью повьппения эффективнрсти управления . труднообрзтпаемой кровлей за счет одновременного создания трещин в ней, вьшележащий пучок скважин смещают относительно нижележащего пучка в пределах угла полных сдвижений пород, а заряды в скважинах одного пучка размещают в шахматном порядке по отношению друг к другу с заполнением оставленных промежутков водой, причеУ скважины в пучке бурят в плоскости , параллельной напластованию пород кровли. 2.. Способ по П.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что расстояние между скважинами в пучке принимают равным радиусу трещинообразования, а между пучками - не более двух радиусов трещинообразования. 3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что величину промежутка между зарядами в скважине определяют из вьфажения: г 2R/3 + 1з, где R - расстояние между скважинами, равное радиусу трещинообразования , м; is - длина заряда, м, а величину смещения зарядов в скважине одного пучка относительно друг друга принимают равной R/3.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (11 4 Е 21 С 41/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

13 (21) 3689764/22-03 (22) 12.01.84 (46) 15.10.87. Бюл. И 38 (71) Государственный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и проектный угольный институт (72) Л.M.Ãóñåëüíèêîâ, В.П.1Иишкин, А.Н.Осипов и П.П.Кретов (53) 622.275(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 883440, кл. Е 21 С 41/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 160134, кл. E 21 С 41/06, 1964. (54) (57) 1 . СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ . ТРУДH00$PYIUAEM0A КРОВЛЕЙ, включающий бурение смещенных по вертикали пучков параллельно сближенных скважин, pasмещение зарядов в скважинах с оставлением промежутков между ними и одновременное их взрывание, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения" эффективности управления труднообрушаемой кровлей за счет одновременного создания трещин в ней, вышележащий пучок скважин смещают относительно нижележащего пучка в

Ъ пределах угла полных сдвижений пород, а заряды в скважинах одного пучка размещают в шахматном порядке по отношению друг к другу с заполнением оставленных промежутков водой, причеМ скважины в пучке бурят в плоскости, параллельной напластованию пород кровли.

2. Способ по п.l о т л и ч а юшийся тем, что расстояние между скважинами в пучке принимают равным радиусу трещинообразования, а между пучками — не более двух радиусов трещинообразования.

3. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что величину промежутка между зарядами в скважине определяют из выражения:

r o 2%ГЗ+ 1, где R - расстояние между скважинами, равное радиусу трещинообразования, м;

19 — длина заряда, м, а величину смещения зарядов в скважине одного пучка относительно друг друга принимают равной Rf3.

l 173827

Изобретение относится к горной промьппленности и может быть использовано для управления труднообрушаемой кровлей при разработке пластовых полезных ископаемых.

Цель изобретения — повьппение эффективности управления труднообрушаемой кровлей эа счет одновременного создания трещин в ней.

На фиг.1 изображена схема расположения скважин в выемочном столбе; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1 на фиг.4 — узел I на фиг.1 (схема взаимодействия зарядов в параллельно сближенных скважинах).

Способ осуществляется следующим образом. В труднообрушаемые породы кровли впереди очистного забоя бурят смещенные по вертикали пучки 1 параллельно сближенных скважин 2 таким образом, что скважины 2 в пучке 1 располагаются в плоскости, параллельной напластованию пород кровли, с расстоянием между ними, равным радиусу трещинообразования R. Расположенные по мощности разрушаемой кровли пучки 1 образуют ряды скважин 3.

Количество пучков 1 в ряду 3 определяется мощностью, прочностью кровли, наличием и расположением ослабленных контактов по наслоению.

Каждый вышележащий пучок 1 (фиг.2) скважин 2 смещают относительно нижележащего пучка 1 в пределах угла полных сдвижений пород . Расстояние между пучками принимают не более двух радиусов трещинообразования R (фиг.3), а ряды скважин 3 располагают через требуемый шаг обрушения раэупрочняемой кровли (участок а,фиг.2).

По окончании бурения скважин 2 в ряду 3 (участок б, фиг;2) приступают к последовательному заряжанию и одновременному взрыванию скважин в пучках, начиная с нижнего, в следующем порядке.

В параллельно сближенные скважины

2 нижнего пучка 1 досылают заряды взрывчатого вещества 4 и 5, которые размещают в скважинах в шахматном порядке по отношению друг к другу с оставлением промежутков между ними для заполнения их водой, причем заряды 4 и 5 в скважинах 2 одного пучка

1 смещают относительно друг друга на расстояние, равное Rlf3, с величиной

Расположение скважин 2 в пучке 1 в плоскости, параллельной напластованию пород кровли, обеспечивает создание трещин в ней, а именно как откольных трещин, перпендикулярных или наклонных к слоистости массива, так и послойных трещин.

В результате одновременного создания откольных и послойных трещин монолитная кровля делится.на блоки не только менее естественной их длины, но и толщины (участок в, фиг.2).

Кроме того, размещение зарядов 4 и 5 в скважинах пучка 1 рассредоточено в шахматном порядке .по отношению друг к другу с величиной смещения

КОЗ и заполнением оставленных пропромежутков между зарядами к в каждой скважине не менее 2RE3+1, где

R — расстояние между скважинами, равное радиусу трещинообразования, м; ..)

1 — длина заряда, м.

После заряжания скважин в пучке 1 их герметизируют, заполняют водой в качестве забойки и одновременно вэрыl0 вают.

Аналогично осуществляется заряжание и взрывание скважин каждого последующего пучка в ряду. Заряжание и взрывание следующего ряда производят

15 впереди забоя вне зоны опорного давления.

Механизм воздействия на разупрочняемый массив предлагаемого способа управления труднообрушаемой кровли

20 сводится к следующему (фиг.4).

При одновременном взрывании зарядов 4 и 5 в параллельно сближенных скважинах пучка 1 .вокруг каждой из них в начальный момент за счет энергии взрыва (ударных волн) образуются концентрические и преимущественно радиальные трещины. При последующем взаимодействии ударных волн происходит наиболее интенсивное разрушение

З0 породы между стенками параллельно сближенных скважин 2. Общая зона разрушения, образованная сближенными зарядами 4 и 5, имеет форму эллипса

6, большая ось которого совпадает с

ЗБ линией 7 наименьшего сопротивления между скважинами. В этой зоне отмечается развитие двух основных систем трещин: параллельных и перпендикулярных (наклонных) относительно линий

40 7 наименьшего сопротивления между скважинами.

1173827 при движении отраженных волн, тб эффект экранирования позволяет за счет дополнительно отраженной энергии волн увеличить количество созданных при взрыве трещин, их раскрытость и соответственно повысить эффективность разупрочнения труднообрушаемой кровли.

Параметры размещения зарядов в параллельно сближенных скважинах, определяющие рассмотренные оптимальные условия взаимодействия зарядов, выражаются через следующие соотношения.

При одновременном взрывании зарядов 4 и 5 в параллельно сближенных скважинах для исключения влияния saрядов 4 на заряд 5 до момента экранирования ударной волны и прихода отраженной волны от заряда 5, кратчайшее расстояние между зарядами 4 и 5 должно быть не менее пути, который проходит ударная волна от заряда до параллельно сближенной скважины и обратно, то есть 2R, где R — расстояние между параллельно сближенными скважинами, равное радиусу трещинообразования.

Тогда, необходимая величина смещения 1 заряда 4 от заряда 5 составит 1 =(2R) - R или 1=R13, а величина промежутка между зарядами r должна быть равной 2R 3 + 1 .

Эффективность управления труднообрушаемой кровлей в предлагаемом способе повышается также за счетформирования оптимальной схемы обрушения подработанного массива, заключающийся в том, что вышележащий пучок скважин смещают относительно нижележащего пучка в пределах угла полных сдвижений пород у .

Расположение крайних в рядах скважин в плоскости угла полных сдвижений пород способствует обрушению нижних слоев кровли непосредственно за крепыш, при этом смещение блоков вышележащих слоев 10, обладающих большей кинематической энергией за счет высоты обрушения, происходит на образованную породную подушку Il без динамического эффекта и ударных нагрузок на крель 12.

Предлагаемый способ создает безопасные условия за счет снижения величины одновременно взрываемого заряда в одной скважине и сохранения устойчивости нижних слоев непосредмежутков межцу зарядами r в скважине не менее 2% 3 + 1> водой, что повышает эффективность разупрочнения кровли за счет рационального исполь5 эования энергии взрыва путем взаимного экранирования зарядов и наложения ударных волн между скважинами и по оси каждой скважины.

Взаимодействие зарядов, располо- 10 женных в шахматном порядке с указанными величинами смещений и промежутков в параллельно сближенных скважинах, происходит следующим образом (фиг.4, направление ударных волн показано стрелками).

При одновременном вэрывании всех зарядов в пучке 1 использование части скважины 1 в качестве экрана 8 для зарядов 4 и 5, расположенных соответственно напротив в соседней скважине, до подхода к участку — экрану

8 ударных волн (показано сплошной стрелкой) от выше и ниже расположенных зарядов 4 позволяет сконцентрировать энергию отраженных волн (показано пунктирной стрелкой) в направлениилиний 7 наименьшего сопротивления между параллельно сближенными скважи- g0 нами. После отражения ударных волн от участка скважины — экрана 8, в результате взаимодействия зарядов 4 вдоль оси скважины, расположенных по концам промежутка 21 + 1g, на участке экрана 8 при наложении ударных волн возникают узловые точки 9, которые можно рассматривать как фиктивный заряд, взаимодействующий с фактическим зарядом 5, расположенным 40 в другой скважине, при этом их взаимодействие смещается во времени. Узловые точки 9 в центре промежутка возникают не менее двух раз: при рас- пространении ударных волн по массиву, прилегающему к скважине, и по воде, заполняющей скважину.

В результате экранирования. возникает концентрированный поток ударных волн с вектором, направленным в плос- 5О кости, проходящей через оси скважин

2 пучка 1, который усиливается после воздействия на него прямых ударных волн от зарядов, расположенных,по границам промежутка скважины без заряда, и от узловых точек 9.

Так как основное разупрочнение массива происходит под действием рас" тягивающих напряжений, возникающих

1173827

Фиг,!.

11 Q

Риа. 8

Е-б ственной кровли в очистных забоях, а также. обеспечивает эффективную и безаварийную работу серийных механизированных комплексов в условиях труднообрушаемЫх кровель с высокой нагрузкой на очистной забой. г

1 173827

Техред g. Ходанич Корректор С.Черни

Редактор Н.Сильнягина

Заказ 4939 Тираж 452 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 ю г

Производственно-полиграфическое предприятие,г. Ужгород, ул. Проектная, 4