Способ управления кровлей на выбросоопасных пластах

 

Изобретение относится к горной пром-сти и позволяет повысить эффективность и безопасность управления кровлей (К) на выбросоопасных пластах за счет исключения возможности создания в призабойной части очистного забоя пласта зон повышенных концентраций напряжений. При отработке полого выбросоопасного пласта по - сплошной системе разработки призабойную часть закрепляют секциями крепи. Откаточный штрек (ОШ) 2 проходят с опережением очистного забоя 1 .Затем в очистном забое 1 определяют шаг посадки основной К. Длину очистного забоя 1 условно разбивают на ряд участков по склонности К к обрушаемости и повышенным напряжениям. На ОШ 2 устанавливают места е и ж будущего разлома К при ее посадке в выработанном пространстве. Из ОШ 2 параллельно очистному забою 1 бурят в К скважины . Их бурят последовательно в местах разлома К по мере перемепения линии забоя 1 о Затем осуществляют торпедирование К. По мере выемки пласта сейсмоакустическим методом определяют повышенные концентрации напряжений в массиве, что говорит о наличии породных консолей. Для ликвидации указанных консолей из забоя 1 бурят скважины параллельно линии забоя 1 по длине консоли, заряжают их и взрывают. При мощной К скважины бурят в несколько рядов в вертикальной плоскости и в них предварительно подают воду с добавками ПАВ. 4 з.п. ф-лы, 4 ил. Ј (/) d О tn ND СЛ О ГО

„„SU„„1652

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51)5 Е 21 С 41/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4685000/03 (22) 03.05 ° 89 (46) 30,05.91. Бюл. ¹ 20 (71) Институт геотехнической механики АН УССР (72) В.Н.Потураев, С.П.Минеев, Л.А.Вайнштейн, В.С.Бабенко и А.А.Рубинский (53) 622.27 1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1120112, кл. Е 21 Г5/00, 1983.

Временная инструкция по выбору способа и параметров разупрочнения труднообрушаемой кровли на выемочных участках. Л,: ВНИПИ, 1976, с.7-24, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КРОВЛЕЙ НА

ВЫБРОСООПАСНЫХ ПЛАСТАХ (57) Изобретение относится к горной пром-сти и позволяет повысить эффективность .и безопасность управления кровлей (К) на выбросоопасных пластах за счет исключения возможности создания в призабойной части очистного забоя пласта зон повышенных концентраций напряжений. При отработке полого выбросоопасного пласта по сплошной системе разработки призабойИзобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при отработке угольных пластов, опасных по газодинамическим явлениям °

2 ную часть закрепляют секциями крепи.

Откаточный штрек (ОШ) 2 проходят с опережением очистного забоя 1.Затем в очистном забое 1 определяют шаг посадки основной К. Длину очистного забоя 1 условно разбивают на ряд участков по склонности К к обрушаемости и повышенным напряжениям. На ОШ 2 устанавливают места е и ж будущего разлома К при ее посадке в выработанном пространстве. Из ОШ 2 параллельно очистному забою 1 бурят в К скважины. Их бурят последовательно в местах разлома К по мере перемещения линии забоя 1. Затем осуществляют торпедирование К. По мере выемки пласта сейсмоакустическим методом определяют повышенные концентрации напряжений в массиве, что говорит о наличии породных консолей. Для ликвидации указанных консолей из забоя 1 бурят скважины параллельно линии забоя 1 по длине консоли, заряжают их и взрывают, При мощной К скважины бурят в несколько рядов в вертикальной плоскости и в них предварительно подают воду с добавками ПАВ. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Целью изобретения является повышение эффективности и безопасности управления кровлей на выбросоопасных пластах за счет исключения воэможности создания в приэабойной части

1652562 пласта зон повышенных концентраций напряжений.

" Па фиг. 1 приведен фрагмент очистного забоя; на фиг, 2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 — эскиз обрушения породной консоли кровли в очистном забое; на фиг„ 4 — разрез

Б-Б на фиг.3.

На схеме показаны забой 1 уголь,ного пласта, штрек 2, деревянное крепление 3, бутовая полоса 4, линия

5 обрушения пород кровли в очистное пространство, линия 6 посадки пород кровли в прошедшем цикле, секции 7 крепи (Р 1-10), ожидаемые линии 8 посадок пород кровли в следующих циклах, скважины 9, полости 10 с зарядами ВВ для торпедирования, толща 11 пород кровли, обрушаемая при посадке, проектная линия 12 обрушения пород кровли без предварительного торпедирования пород, фактическая линия 13 обрушения кровли при производстве ранее торпедирования 25 породного массива зарядами ВВ, скважины 14 пробуренные в консоли непол7 ного обрушения пород кровли, зоны 15 разрушения пород.

Способ осуществляется следующим образом.

При отработке полого выбросоопасного угольного пласта по сплошной системе отработки разрушение угля осуществляют выемочным комбайном.

Штрек охраняют деревянным креплением

3 и бутовой полосой 4. Приэабойную часть угольного пласта закрепляют секциями крепи. При отработке угольного пласта откаточный штрек 2 про- 40 ходят с опережением очистного забоя 1.

В очистном забое определяют шаг посадки основной кровли 1 . Длину очистного забоя условно разбивают на ряд участков IIo склонности Hx K обру 45 шаемости кровли: 0 — б, б-в, в-г.

0 — б — участок устойчивой кровли в зоне бутовой полосы; б-в — участок зависания консоли кровли (участок повышенных концентраций напряжений); в-г — участок стабильных напряжений в призабойной части пласта. Длину этих участков определяют по маркшейдерским замерам или на основании статистики по визуальным наблюдениям.

На откаточном штреке в его опережении устанавливают места е и ж будущего разлома кровли пласта при ее посадке в выработанном пространстве.

Со штрека параллельно очистному забою бурят в кровлю пласта скважины.

Скважины бурят последовательно в точке е, ж, и т.д., по мере перемещения линии очистного забоя при добыче угля.

-. При большой мощности пород кровли скважины 9 для ее предварительного торпедирования бурят в вертикальной плоскости в несколько рядов. Высоту заложения зарядной части 10 скважины над угольным пластом определяют по формуле

h a h < + (0,5-0,6)R + (4-5)ш, где h — мощность легкообрушаемых

ob пород (ложная кровля, непосредственная кровля и; пр.), м, R — радиус увлажнения пород, м;

m — - мощность угольного пласта, Мт а углы наклона к плоскости пласта сооружаемых из,подготовительных выработок. скважин определяют из соотношения где Екр 1 .н соответственно, ширина

aî зоны крепления,. бутовой полосы и повышенных концентраций напряжений, м, h „„- высота от подошвы пласта до устья скважины в откаточном штреке, м.

Затем осуществляют торпедирование кровли пласта, этим самым перерезают монолитный массив пород кровли. При пересечении очистным забоем перерезанной зоны породная консоль после принимает вид линии 13, причем при определенных условиях эти кривые сливаются по траектории участка кривой с-g (штрихпунктирная линия) или участка кривой с-k-g (сплошная линия).

При выемке угля комбайном в зоне ожидаемого разлома кровли пласта 13 регистрируют сейсмоакустическую активность угольного массива с помощью шахтной аппаратуры ЗУА-4.

Вычисляют среднесуточную (средненедельную) сейсмоактивность массива (А ) и одновременно фиксируют ее истйнное (конкретное в каждый момент времени) значение. В некоторый моПосле осуществления торпедиро40 вания пород кровли пласта выемку угля в забое осуществляют как в обйчных зонах, до формирования зависания породной консоли в кровле следующего цикла.

Формула изобретения

1. Способ управления кровлей на выбросоопасных пластах, включающий ,возведение вдоль штреков бутовых полос, контроль за состоянием и выбросоопасностью горного массива, бурение из штреков скважины, торпедирование кровли, о т л и ч а ю щ к йс я тем, что, с целью повышения эффективности и безопасности управления кровлей на выбросоопасных пластах за счет исключения возмож50

165256 мент времени возникают аномальные

1 всплески сейсмоактивности (A> ), говорящие о повышении процесса азупрочнения пород (угля) в призабойной зо5 не пласта. При отношении этих значений порядка 4, 5 и более процесс разупрочненпя принимает опасный характер, т.е. критерий опасности сос ир Аср» 4,5, 10

При регистрации повышенной сейсмоакустической активности массива производят отстой забоя (прекращают выемку). Затем выемку продолжают. Если интенсивность сеисмоимпульсов по от15 ношению к среднему значению остается не менее 4,5, то значит существуют повышенные концентрации напряжений в массиве эа счет наличия породной кон- 0 соли (с-k-g), Контроль за нахождением консоли осуществляют визуально.

Для ликвидирования этих консолей как зоны повышенных напряжений в призабойной части пласта из забоя лавы осуществляют бурение скважин 14 параллельно забою по длине консоли на участке с-g. Посредством взрывания в этих скважинах зарядов ВВ образуется зона 15 разрушенных пород, ко30 торой и ликвидируют консоль.

При мощной кровле пласта для повышения радиуса торпедирующего действия взрывных зарядов ВВ в скважинах 9, 14 в них предварительно подают гидроагент — воду с добавками

ПАВ. Гидрообработку породного массива осуществляют перед каждым циклом взрывания зарядов ВВ.

2 6 ности создания в призабойной части очистного забоя пласта зон повьппенных концентраций напряжений, определяют шаг посадки кровли и участки ее зависания в очистном забое, разбивают очистной забой по длине на ряд чередуЬщихся участков по склонности к обрушаемости пород кровли и повышенным напряжениям, а бурение скважин и торпедирование кровли ведут на участках повышенных напряжений параллельно ожидаемой линии обрушения кровли впереди очистного забоя с дагом, равным шагу посадки кровли.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что участки зависания породных консолей в очистном забое выявляют сейсмоакустическим методом.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что при неполном обрушенчи консолей кровли в зонах с повышенными концентрациями напряжений, указанные консоли дополнительно торпедируют иэ очистного забоя.

4. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что перед торпедированием кровли в скважинь. нагнетают гидроагент, причем зарядную часть скважины ориентируют в зонах слоистости и наличия ослабленных межслоевых контактов кровли.

5, Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что при большой мощности кровли в вертикальной плоскости бурят не менее двух рядов скважин, при этом высоту заложения зарядной части нижней скважины над угольным пластом принимают равной

h (h +(0506)R +(4 5)ш

) — o6 . чб

2 где Ь < — мощность легкообрушаемых о пород кровли, м, R е — радиус увлажнения пород, I м, m — мощность угольного пла-, ста, м, а углы наклона скважин к плоскости определяют из соотношения

Q = arctg . р

В.д oS где Lg„ — ширина бутовой полосы, м, 1„ — ширина зоны крепления в очистном забое, м

1652562

Фиг. 1

A-А

Ly — ширина зоны ожидаемых повышенных концентраций напряжений, м, Ь вЂ” высота от подошвы пласта до устья скважины в штреке, м, )652562

Составитель С.Сопилко

Техред JI,Ñåðäþêoâà

Корректор Л.Патай

Редактор З.Ходакова

Заказ 2185 Тираж 311 Иодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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