Способ управления состоянием породного массива и устройство для его осуществления

 

Использование: в горном деле, для управления состоянием горного массива, управление горным давлением, предупреждение внезапных выбросов угля и газа в горных выработках . Цель - повышение интенсивности управления состоянием породного массива за счёт нагнетания жидкости при внедрении анкера в массив. Сущность изобретения: накоь нечник грловной части снабжен резцами, расположенными по его длине в шахматном порядке, причем поверхность образующей резцов передней части наконечника выполнена в виде усеченных конуса, а задней - в в иде цилиндрической поверхности, при этом в конусной части наконечника за задними гранями резцов выполнены каналы, сообщенные с центральным осевым отверстием, и расположены к нему под углом. Через эти каналы производится нагнетание жидкости одновременно с задавливанием анкера в массив. 2 С.Л.Ф-ЛЫ, 3 йл. СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Е 21 F 5/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 1 " 148@

ИЩ., ВНЬд

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4923621/03 (22) 25.02.91 (46) 23.04,93, Бюл.¹ 15 (71) Йнститут геотехнической механики АН

УССР (72) А.Ф.Булат, С.А,Габриелян и А.Т.Курносов (56) Управление свойствами и состояйием угольных пластов с целью борьбы с основнь|ми опасностями в шахтах. (Цикл научных исследований, 1962 — 1980 гг.).

Авторское свидетельство СССР № 929862, кл, Е21F5/00; Е21F7/00,1982, Способы и средства управления состоянием массива Научное сообщение ИТД им. Скочинского, r, Москва, 1987. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СОСТОЯНИЕМ

ПОРОДНОГО МАССИВА И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к горному делу, а именно к управлению состоянием горного массива, и может быть использовано для управления горным давлением, предупреждения внезапных выбросов угля и газа в горных выработках.

Цель изобретения состоит в повышении интенсивности управления состоянием породного массива за счет нагнетания жидкости при внедрении анкера. в массив.

Способ и устройство были провереййв лабораторных условиях. Для этого приготовлены углецементные смеси различной прочности, залитые в металлические трубы. диаметром 32 см, высотой 100 см, толщиной стенок 1 см. Задавались анкера с

„„5U„„1810578 А1

2 (57) Использование . в горном деле, для управ- ления состоянием горного массйва, управление горным давлением, предупреждение внезапных выбросов угля и газа в горных выработках. Цель — повышение интенсивности управления состоянием породного массива за . счет нагнетания жидкости при-внедрении анкера в массив. Сущность изобретения нако нечник головной час и снабжен резцами, расположенными по его длине в шахматном порядке, причем поверхность образующей

:резцов йередней части наконечника выпол: нена в виде усеченных койуса, а задней — в рида цилиндрической поверхности, при этом в конусной части наконечника за задними гранями резцов выполнены каналы, сообщенные с центральным осевым отверстием, и расположены к нему под углом. Через эти каналы производится нагнетание жидкости одновременно с задавливанием анкера в массив. 2 с. л.ф-лы, 3 ил, а диаметром наконечника 50 мм на прессе Со

ПР-25ОМ; водч нагнетали насосной уста- д новкой ИЗГО-1М, Были испытаны 3 типа наконечников.

Первый — обычный конусный наконечник без промывки (известный в прототипе), второ" — резцовый наконечник, поверхность ОР образующей резцов передней части которо- 1 го выполнена в виде конуса. а количество зубьев было 48 шт. Третий — резцовый наконечник, поверхность образующей резцов первой части которого выполнен в виде усеченного конуса, а количество зубьев было 24 шт.

Г1ри задавливании в блок средней прочностью о< 29 iver/см анкера с первым

1810578 а наконечником без нагнетания воды требо- направления. Та б я. аким о разом, одновременвались усилия Fmax = 15,5 т для внедрения ное.внедрение а ие анкера и подача, жидкости на 18 см за 14 мин. Далее анкер терял про- под давлением по ием позволяет снизить усилие дольную устойчивость, изгибался и нагнета- внедрения и у а и увлажнять массив, вследствие ние воды после внедрения анкера стало 5 чего происходит изменени ф ние в ы и зменение его физико-механических свойств, в частности, прочности, чередь позволяет сместить зону

При задавливанийанкера со вторым на- что в свою очередь кoíå÷íèêîì с одновременной подачей воды опорного давления в глубь массива. в блок средней прочности 35,5 кг/см на :, -Известно что гл ин н же р«<тичес ый „у „ны, глу ину 6 см за 34 мин понадобились уси- "0 грунты, в пески ниже кр - б

nw»x = т, а давление жидкости достиг-, чаСтицы песка перемещаются вн

Р— 170 атм — ны, при этом чем плотнее песок, тем больше ладания горизонтальных

При задавливании анкера третьим нако-, размеры эоны преобладан нечником с одновременной подачей воды в смещений частиц и блок средней прочностью 35,5 кг/см йа глу- "5 ладайия вертикальных перемещений, бину 41,5 см за 31 мин понадобились усилия Изобретен нь е енныи резцовый наконечник льно у . b горино

3 т, а давление жидкости не превы- позволяетзйачительно м сило — атм, тальные смещения частиц. Связано это с реднего давления при

При задавливании анкера с третьйм ти- тем, что величина средн г может значительно превосхопом наконечника с одновременной подачей 20 вдавливании может зн воды в блок средней прочностью a x< = 29 дить величину удельного давления, необхоест ления процесса кг/см на глубину 61 см за 17 мин, потребо-: димого"для осущеста — 15 вались усилия Fmax = 6,5 т, а давление воды резания. Таким образом и

„до — атм,, ...., ли работоспособность метода и устройства. ражен о щий вид анкера, Анализируя получейные данные, прихо- 25 На фиг,1 изображен б дим к выводу, что третий тип наконечника размещенного в порО КоМ м р дном массиве; на является оптимальным, как по усилиям за- фиг.2-. голо"; ф,3 ть анкера; на фиг.3 — вид давливания, так и по давлению нагнетаемой по стрелке А на фйг.2. жидкости: оба эти параметра значительно - Перфорированный анкер состоит из наасти и из хвостовой ниже, чем в первых двух случаях, Проиахо- 30 конечника головной част 1 дит это по следующим причинам, При внед- части 2 с . центральным отверстием 3 для рении анкера с первым типом наконечника, подачи жидкости, Наконечник головной чана его острие впереди массива образуется сти 1 снабжен резцами 4, расположенными ядро уплотнения с повышенной концентра-. no его длине в шахма ахматном порядке, прйчем ющеи резцов передней цией напряжений. Придальнейшем внедре- 35 поверхность образующей ез в нии анкера в массив наступает момент, части наконечйика выполнена в виде уседнеи — в виде цилиндрикогда наконечник смещается в сторону от ченного конуса аэа ядра,таккакусилиядлявнедрениянедоста- ческой поверхности, и и этом в к д р рушения ядра уплотнения и. части накойечника непосредственно за заезцов выполнены канала анкер выбирает путь наименьшего сопро- 40 днимй гранями резцов 4 выполн

° 5, сообщенные с центральным осевым отПри внедрении анкера со вторым типом верстием 3 и расположены к нему под углом, наконечника, основная часть массива впе- Анкер устанавли аю 6 в т в пласт со стороны реди анкера разрушается резцами и вымыва- . выработки 7. Способ и устройство работают ется жидкостью; однако наличие конусного 45 следующим образом. В пласт 6 из выработвыступа впереди наконечника првдопределя- ки 7 вдавливают анкера с одновременным ет формирование впереди наконечника яд- нагнетанием промывочной жидкости через ра уплотнения по аналогии с первым отверстиеЗ.Реэцы4срезаютмассив,апроть под давлением, выходя вариантом и соответственно характер про- мывочная жидкость по цесса внедрения. 50 иэ каналов 5, перемещивается со штыбом, а третьем типе наконечника такого вы- промывает и освобождае ждает от него резцы. ступа нет.. Поэтому при внедрении анкера Одновременно жидкость проникает в маспередние резцы начинают разрушать мас- . сив и разрыхляет его, начиная с самой кромсив, одновременно раэуплотняя его. Сре- ки забоя до зоны опорного давления. эанная стружка смывается подаваемой под 55 Использование предлагаемого метода и давлением жидкостью. Остальные резцы устройства позволяет: сократить время обрасширяют полученнуюскважину, освобож- работки массива; уменьшить усилие внед-, даясь от штыба с помощью нагнетаемой рения анкера; увеличить интенсивность жидкости. В этом случае наконечник внед- гидрорыхления массива эа с«е того, что ряется в массив не отклоняясь от заданного увлажненение его происхо ит < роисходит с сал1ого на1810578 чала внедрения — от кромки забоя и продол- перфорированный анкер, состоящий из нажается до зоны опорного давления и даль- конечника головной части и из хвостовой части с центральным. отверстием для подачи жидкости. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я - 5 целью повышения интенсивности управле1. Способ управления состоянием по- ния состоянием породного массива; макородного массива, включающий внедренйе в - нечник головной насти снабжен резцами, массив перфорированного анкера и нагне- .: расположенными по его длине в шахматном тание через него жидкости под давленйем; порядке, причем поверхность образующей о т л и ч а ю.шийся тем, что, с целью 10 резцов передйейчастй наконечника выполповышения интенсивности управления co- ., нена в виде усеченного конуса, а задней — в стоянием породного массива, нагнетание виде -цилиндрической йоверхности, при жидкости производится при внедрении ан- этом в конусной части йаконечнйка эа эакера в массив, : :,-: .. . : днимв,грвйями резцов выполнены" каналы, 2. Устройство для управления состояни- 15 сообщенные с центральными осевым отверем породного массива представляет собой стием, и расположены к нему под углом.

1810578

0(.

Составитель С. Габриелян

Редактор Л. Полионова Техред М.Моргентал Корректор С. Патрушева

Заказ 1431 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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