Способ предварительного ослабления массива в зоне геологического нарушения

 

1. СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОСЛАБЛЕНИЯ МАССИВА В ЗОНЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО НАРУШЕНИЯ, включающий бурение скважин впереди очистного забоя и температурное воздействие на массив, о -т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьппения эффективности и безопасности проводимых работ, температурное воздействие на массив производят циклично, при этом на первом этаже подают в -забойную часть скважины прогретый воздух с добавлением поверхностно-активных веществ для o6ecne4eHjiH оттаивания массива, а на втором осуществляют подачу в устье скважины холодного воздуха для промораживания массива, причем время промораживания равно времени протаивания , и изменяется обратно пропорционально коэффициенту температуропроводности пород. i (Л 2. Способ по п. 1,отличаю ,щ и и с я тем, что по истечении цикла направление движения.прогретой и холодной струй воздуха изменяют . vj Од 00 ел Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (! 3) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР, ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 ° щий цикла той и няют. (21) 3704236/22-03 (22) 23.02.84 (46) 30.08.85. Бюл.. У 32 (72) Ф.М. Киржнер, А.Ф. Галкин, П.Н. Васильев и Г.П. Довиденко (71) Институт. горного дела Севера

Якутского филиала СО АН СССР (53) 622.283.9(088.8) .(56) Авторское свидетельство СССР

У 883465, кл. E 21 D 11 /10, 1981. Авторское свидетельство СССР

В 732530,.кл. Е 21. С 37/18, 1980. (54) (57) 1. СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО

ОСЛАБЛЕНИЯ МАССИВА В ЗОНЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО НАРУШЕНИЯ, включающий бурение . скважин впереди очистного забоя и температурное воздействие на массив, о .т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения эффективности и (51)4 Е 21 D 11/00 Е 21 С 37/06 безопасности проводимых работ, температурное воздействие на массив производят циклично, при этом на первом этаже подают в забойную часть скважины прогретый воздух с добавлением поверхностно-активных веществ для обеспечения оттаивания массива, а на втором осуществляют подачу в устье скважины холодного воздуха для промораживания массива, причем время промораживания равно времени протаивания, и изменяется обратно пропорционально коэффициенту температуропроводности пород.

Способ по п. 1, о т л и ч а юс я тем, что по истечении направление движения прогрехолодной струй воздуха изме1176085

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам подготовки нарушенных пластов к переходу очистным забоем.

Целью изобретения является повышение эффективности и безопасности проводимых работ.

На фиг. 1 изображена общая схема подготовки эоны геологического нарушения к переходу; на фиг.2 — разрез 10

А-А. на фиг.1.

Способ осуществляется следующим образом, До подхода очистного забоя лавы

1 к геологическому нарушению 2 внача- 15 ле производят бурение спаренных скважин 3 и 4 перед зоной нарушения параллельно нарушению из выработки 5„ затем в .забойную часть скважины 4 подают прогретый воздух с помощью бурильной установки, которая оборудована вихревым энергоразделителем.

По окончании цикла прогрева и промораживания пород изменяют тепловой режим в скважинах путем изменения 25 положения полостей коллектора вих-, ревого энергоразделителя.

Затем аналогично подготавливается зона, находящаяся за нарушением 2, для чего используют скважины 6 и 7. N

Температура нагреваемого воздуха

60 — 150 С. Время протаивания мерзлых пород подготавливаемой нарушенной зоны при расстоянии между скважинами 35

3 м составляет примерно 38 ч,при расстоянии между скважинами 1 м — 21 ч.

Диаметр скважин принимается равным

0,1 м. Подача прогретого воздуха осуществляется с добавлением поверхност-40 но-активных веществ,:.которые позволяют повысить эффективность разрушения пород при внедрении влаги в микротрещины массива. После окончания цикла протаивания подготавливаемой нару- 45 шенной зоны ее промораживают подачей холодного воздуха в устье. скважины.

Влага в микротрещинах превращается в лед, дополнительно растрескивая нарушенную зону. Температура подавае-50 мого холодного воздуха достигает

-60 С, при этом время промораживания должно соответствовать времени протаивания с тем, чтобы автоматизировать процесс работы вихревого энерго-55 разделителя. Время промораживания изменяют обратно пропорционально температуропроводности пород.

Для определения длительности цикла прогрев — охлаждение используют понятие радиуса теплового влияния который в зависимости от времени и температуропроводности горных пород (а) определяется в безразмерных переменных по следующей формуле

О = 1+ 4а". (2) Используя зависимость (1) получают (3) пр "np ох "О откуда л

"oy арф пр (4) Из зависимости (4) при известных значениях a„ и а „легко определить необходимую длительность периода охлаждения п акр п

C = (, ол а рр о (5) где ар — температуропроводность

P горных пород при температуре

Т

Тр + Тр.

2 (6) а — температуропроводность горных пород при температуре

Tow + Трр

Т

О

Ф (7) При расчете (6) и (7) принято, что период прогрева предшествует периоду охлаждения„ а прогрев и охлаждение осуществляются одновременно. из нескольких скважин.

Время прогрева определяют из

sависимости (1) 2

4а а„р (8) где .ад = f (T pp)

Переходя к размерным переменным, получают 3 л

R np л

g np Т

Поскольку расстояние между скважинами остается неизмененным, то

ФЫ2

Составитель Л. Березкина

Редактор Л. Веселовская Техред А.Бабинец Корректор И. Эрдейи

Заказ 5324/36

Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1 176085 4

Зная зависимость а„ от температу- крепости 6-7 по шкале Протодьяконов», 1 ры определяют а„ (Тд ) и о „ . По из- то после их.разупрочнения предлагаемым, вестному Тд(и Т „находят То„ и вычис- способом крепость может быть снижена ляют значение а „ (Т „). По формуле . до 3-4,что позволяет производить выем(5) определяют значение „ .Данные ку пород в зоне нарушения без буроэависимости позволяют обратным путем взрывных работ с присечкой пород подобрать параметры T „и Тд, обеспе- выемочной машиной, а следовательно, чивающие эа данный промежуток времени обеспечить переход геологического прогрев " охлаждение пород между сква- нарушения комплексом без его демонжинами, пробуренными по предваритель- 10 тажа. но заданной сетке. Заранее подготовленные длинные

Применение предлагаемого способа выемочные столбы производят эаблагопозволяет производить раэупрочнение временно произвести работы по бурепород в зоне геологического нарушения. нию скважин, а также точно по времени

Если эти породы, представленные мерз- 15 подвигания очистного забоя осущестлыми песчаниками, имеют коэффициент вить разупрочнение пород.