Способ локализации выбросов

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при проведении горных выработок по выбросоопасным породам буровзрывным способом. Цель изобретения - повышение надежности локализации выброса и снижение его динамического воздействия. Для этого предварительно в забое выработки отбирают пробы породы и определяют модуль упругости, коэффициент Пуассона, пористость пласта и давление газа в нем. В направлении проведения выработки бурят скважину и определяют длину L<SB POS="POST">з.р</SB> зоны разгрузки в призабойной части выбросоопасного пласта. По величине L<SB POS="POST">з.р</SB> и длине L<SB POS="POST">БВР</SB> шпуров для буровзрывных работ определяют расстояние L от забоя выработки до установки заградительной перемычки: L = 1,5 L<SB POS="POST">БВР</SB> - L<SB POS="POST">з.р</SB> (м). Перемычка не дает развиваться выбросу и локализирует его в начальной стадии. К каждой гибкой связи заградительной перемычки присоединяют упругий элемент с установленной по приведенной математической зависимости жесткостью по данным физико-механических свойств угля, давления газа, пористости, числа гибких связей, диаметра выработки, глубины заполнения выработки, пористости и показателя адиабаты. Упругий элемент с определенной жесткостью позволяет локализовать объем разрушения выбросоопасной породы и гасит кинетическую энергию движущейся массы. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5))5 Е 21 F 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4412146/23-03 (22) 1 8.04.88 (46) 15.04.90. Бюл. Ф 14 (71) Госуцарственный Макеевский научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (72) А.И.Бобров, Л.А.Вайнштейн, R. С Маевский и А. В, Агафонов (53) 622.832 (088.8) (56) Временная инструкция по безопас ному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа. — М.: ИГД им. А.А.Акочинаского, 1983, с. 163. (54) СП000Б ЛОКАЛИЗАЦИИ В 1БР000В (57) Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при проведении горных выработок по выбросоопасным породам буровзрывным способом. Цель изобретения - повышение надежности локализации выброса и снижение его динамического воздействия.

Для этого прецварительно в забое выработки отбирают пробы пороцы и опреИзобретение относится к горному делу и может быть использовано для снижения интенсивности выбросов при проведении горных выработок по выбро. соопасным породам буровзрывным способом.

Цель изобретения - повышение надежности локализации выброса и снижение его динамического воздействия.,SU„„ A1.2 деляют модуль упругости, коэффициент

Пуассона, пористость пласта и давление газа в нем. В направлении проведения выработки бурят скважину и опрецеляют длину L зоны разгрузки в призабойной части выбросоопасного пласта. По величине L> и длине 1. шпуров цля буровзрывных работ определяют расстояние L от забоя выработки до установки заградительной перемычки: Т. = 1,51. ьр — ?.з р (м). Перемычка не дает развиваться выбросу и локализирует его в начальной стадии. 1( каждой гибкой связи заградительной перемычки присоединяют упругий эле« мент с установленной по приведенной математической зависимости жесткостью Е по данным физико-механических свойств угля, давления газа, пористости, числа гибких связей, диаметра выработки, глубины заполнения выработки, порис.тости и показателя адиабаты. Упругий элемент с определенной жесткостью позволяет локализовать объем разрушения выбросоопасной породы и гасит кинетическую энергию движущейся массы, 3 ил, На фиг. 1 и 2 представлены поперечный и продольные разрезы выработки с установленной, перемычкой до произведения взрыва, (разрез А-А на фиг,1}; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1,положение после провоцирования выброса.

На фиг. 1-3 приняты следующие обозначения: шпуры 1 для установки

1557335 анкера, анкер 2, кольцо 3, гибкая связь 4 (цепь), упругий элемент 5 с жесткостью К, центральное крепежное кольцо 6, расстояние L от забоя до перемычки, длина L р шнуров для буровзрывных работ,.длина Ь р зоны разгрузки, угол рб установки анкеров в массив по отношению к плоскости забоя, разрушеная при выбросе поро- 10 да 7.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно в забое выработки отбирают пробы породы, изготавливают 15 образцы и по известным методикам опрецеляют модуль упругости Е, коэффициент Пуассона. ш, пористость горных пород и и давление газа. Установленные значени модуля упругости, коэффициента Пуассона, пористости. ,и давления газа принимают за плас! товые значения. Затем в направлении проведения выработки бурят скважину и определяют зону разгрузки (L < ) в 25 призабойной части выбросоопасного породного пласта. Зону разгрузки в призабойной части выбросоопасного по.родного пласта можно определить по расстоянию от забоя выработки до ин,тервала бурения, на котором отмечается образование блоков при бурении керновой скважины., По полученным значениям величины зоны Разгрузки (L ) и д „е mnypoB 35 для БВР (Ь эз .) ус 1; вдавливают расположения перемычки, Ь = 1 5Ь6вР Ьэ р. ° м которая не дает развиваться выбросу и локализует его в начальной стадии.

Указанное расстояние выбирается иэ следующих условий.

Коэффициент разрыхления горных пород в невыбросоопасных зонах сос- 45 тавляет порядка « 1,5, а коэффициент разрыхления пород, разрушаемых при выбросах, достигает 2,5. Таким образом, объем разрушенной горной масси при заданном постоянном сечении 5О выработки S будет составлять

Ч Я (1,5L> + 2,5(Ь вЂ” 1., )

Ъф

= S(2,5Ь - Ь ), м

Откуда длина выработки, засыпанная 55 разрушенной породой ье - Ьъ, м, V а окончательно с учетом подвигания забоя на Ььви Расстояние установки перемычки от забоя

Ь = 2э5Ь p — L> р = 1 ь5 6Bp Ьз.р

В месте .установки перемычки под углом

100 - 105О к оси выработки в направлении ее проведения по контуру выработки бурят шпуры 1 через определенные интервалы.

В них устанавливают анкеры 2, которые закрепляют в массиве быстротвердеющей смесью. К анкерам, с нарезанной на конце резьбой, навинчивают кольца

3, к которым диаметрально крепят гибкие связи 4. К каждой гибкой связи параллельно ей присоединяют упругий элемент 5, выбирающий избыток ее длины по отношению к диаметру 1 выработки и обеспечивающей ее предварительное натяжение. Жесткость упругого элемента с учетом глубины проведения выработки от поверхности определяют по зависимости

320 (ХН)

К= — -d (Ь -I. )

N j et Р 2Е

«(1 - — - ) + — — — 1-(- )

1 -p где d — диаметр выработки;

L: — расстояние qo места установки перемычки, м;

L — длина шпуров для взрывных ьве работ;

n — - пористость породы;

P - давление газа в пласте, Па;

m — - показатель адиабаты для газа;

9 - плотность породы, кг/м

Н вЂ” глубина залегания, м;

Е - модуль упругости породы, IIa -, - коэффициент Пуассона;

N — - число гибких связей.

Указанная зависимость получена на основании следующих предпосылок. Так как условие установки перемычки на расстоянии от забоя предопределяет объем разрушения выбросоопасной породы при сечении выработки S равный:

БВР 3 то разрушение породы в выбросоопасном слое породы сопровождается выпелением энергии упругого деформирования породы и газа, которые определяют кинетическую энергию рйзрушенной массы

1557335 6 (х - длина расстояния упругой составляющей перемычки) . Откуда

2 Е(Е Бвр

К

1 и х — масса разрушенной породы; — скорость движения разрушенной массы породы; — упругая энергия объема породы; энергия в IlopoB0M объеме песчанника газа при ади- абатическом расширении

Gg

S(L Бвр — L3f) 2Е х где m

С! 2 у п — Р к --(1 — ----) +—

2Е 1 — J4 тя-1

Р п -1

m — (--) Р, 2 х 1

i! - Й

20 2 тт (ввр L р. ) где S—

6 —

25 г 1 -1

Р— 1- (— -)

m-1 Р

P — давление газа в выl бросоопасном массиве;

P — конечное давление газа и при его расширении;

m — показатель адиабаты для газа;

Принимая, что 6, = Н (It — объемный вес породы, Н вЂ” глубина проведения выработки, м), в Р, = 0,01 (Н вЂ” 100ЯПа) и P = 0,1 МПа можно получить:

E газа где

V1=

=S(L

Бвр

Тогда записать

Q тп, V — (1 в р — L3p)"

m-I

5 Р 45 х — (1 — — — -) + — — — — (-- )

2Е 1-р ш-1 Р, г

К

К = ---1

N так как по условию локализации выбросов кинетическая энергия движущейся массы должна гаситься упругими элементами перемычки, суммарная жесткость

К1 которых определяется из управнения

1 ш, К,х

- — ч(т, - т, )х

2 F.

2: породы, с которой она воздействует на перемычку, т.е.

m,V ор + газа сечение выработки; компоненты напряжения; модуль упругости; коэфАиттиент Пуассона.

1„ )„- объем газа в выбросоопасном песчаннике с пористостью n. с учетом приведенного можно что

2р и Р, Р

«-(1 — «-) + ---- 1 ()

2Е - (m — 1 так как Б = х d (d — диаметр выработки), à x = 1 — d, где 1 — длина гибкой связи, которая определяется из зависимости 1 = d + 0,14 м. Окончательно получим выражение для суммарной жесткости перемычки в виде:

gô 2(ц, и Р, Р х --(1 - ----) + -- — — 1 — (--)

2Е 1-р m-1

К„= 320d (?.ввр — L3 ) х (Н) 2р 0,01 ° п(Н вЂ” 100) х — --(1 — — — -) + -«х

2Е 1 - 4 тп-1

fn-1 к (! — (0,1(Н вЂ” 100) Если перемычка состоит из N канатов, на каждом из которых находится один упругий элемент, то жесткость одного упругого элемента на гибкой связи должна составлять

Формула изобретения, Способ локализации выбросов, включающий установку заградительной перемычки.в забое выработки, определение модуля упругости, коэфАициента Пуассона, пористости пласта и давления газа в нем, буровзрывную отбойку, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности локализации выброса и снижения его дипами15S7335 где N

1 5Lssp 1 з. .

15 ческого воздействия, в призабойной части пласта определяют длину эоны разгрузки, а заградительную перемычку устанавливают на расстоянии не бо- 5 лее

Где L 6 р длина шпуров hf

Ьэ, — длина зоны разгрузки, и, от забоя выработки, при этом к каждой гибкой связи заградительной перемычки присоединяют упругий элемент с жесткостью К не менее, чем

К= — -d (L -L )х

N 6ь Р ъ.Р. число гибких связей; циаметр выработки, м; объемный вес горных пород, кг/м э глубина заложения выработки от поверхности, м; модуль упругости, Па; коэффициент Пуассона; пористость породы1 показатель адиабаты газа; начальное и конечное давление газа в массиве, Па, (Р, = 1 10 Па).

1557335

Составитель В.Сер Техред А.Кравчук

Корректор В.Кабаций

Редактор А.Долииич

Заказ 707 Тираж 378 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГЕНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101