Способ оценки удароопасности горных пород

 

Изобретение может быть использовано при разработке угольных, рудных и нерудных месторождений, опасных по динамическим проявлениям горного давления. Сущность изобретения: контроль за удароопасным состоянием горных пород осуществляют путем непрерывного замера давления жидкости в системе ее подачи в шпур через промывочный канал в боровой штанге. Если значение давления жидкости поднимается до уровня критериального или превысит его участок горных пород относят к удароопасным. За критериальный показатель принимают давление жидкости, возникающее при бурении удароопасных горных пород.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке угольных, рудных и нерудных месторождений, опасных по динамическим проявлениям горного давления.

Известен способ оценки удароопасности горных пород по дискованию выбуриваемого из скважин керна [1]. Недостатки способа связаны с его трудоемкостью и малой оперативностью.

Известен способ оценки удароопасности горных пород по выходу буровой мелочи из шпуров [2].

Известный способ принят за прототип и включает следующие операции: в пласт на глубину, равную ширине защитной зоны, бурят шпур; через каждый метр подвигания забоя шпура определяют объем буровой мелочи; полученный с каждого буримого интервала объем буровой мелочи сравнивают со значениями, соответствующими категории удароопасности; определяют категорию удароопасности на каждом интервале шпура. Недостатки известного способа заключаются в низкой безопасности, трудоемкости операций, их малой оперативности и в неприменимости на месторождениях, где используется бурение горных пород с промывкой шпуров.

Целью изобретения является повышение безопасности работ и оперативности оценки за счет непрерывного контроля геомеханического состояния горных пород в забое буримого шпура.

Это достигается тем, что в процессе бурения определяют значение давления жидкости в промывочном канале буровой штанги, а за критериальный показатель принимают давление жидкости, возникающее в промывочном канале при бурении удароопасных горных пород, при этом относят горные породы к удароопасным, если давление жидкости при бурении достигает или превышает критериальное.

Способ осуществляется следующим образом. На участке горных пород бурят шпур с подачей жидкости через промывочный канал в буровой штанге. Непрерывно контролируют давление этой жидкости по мере бурения шпура на требуемую глубину. Если давление достигает или превысит критериальное значение, участок горных пород считают удароопасным. Критериальное значение давления в системе подачи жидкости через промывочный канал буровой штанги получают при тех же параметрах бурения шпура на участке горных пород с известной категорией удароопасности.

Физическая сущность способа заключается в следующем. При бурении шпуров в промывочный канал буровой штанги подают жидкость для очистки его от породной мелочи. На неудароопасном участке горных пород при очистке шпура от продуктов разрушения жидкость подается под небольшим начальным давлением. На удароопасном участке интенсивно выделяется мелочь и происходит заштыбовка шпура. При заштыбовке шпура снижается поступление в него воды и в системе подачи жидкости в промывочный канал буровой штанги поднимается давление. Автором экспериментально установлено, что косвенным путем по подъему давления в системе подачи жидкости в шпур можно судить о количестве выделяющегося из его забоя штыба. Большое количество штыба и соответственно повышенное давление в системе подачи жидкости в промывочный канал характеризует опасное по динамическим явлениям состояние горных пород.

Способ был реализован на шахте "Заполярная" производственного объединения "Воркутауголь" при подготовке к отработке угрожаемого по горным ударам пласта Тройной. При проходке штрека бурильной установкой СБУ-2 бурили шпуры на глубину до 10 м. В процессе бурения в шпур подавали воду под начальным давлением 0,25 МПа. Непрерывно контролировали давление воды в промывочном канале буровой штанги. На некоторых участках проведения штрека происходила заштыбовка шпура и засорение промывочного канала. В системе подачи жидкости в промывочный канал давление поднялось до 0,8 МПа. На этих участках штрека пласт Тройной относили к удароопасным, т.к. это значение давления превысило критериальное, которое равнялось 0,7 МПа. Ранее этим же станком СБУ-2 и при аналогичных параметрах скорости бурения и усилия подачи бурили шпуры в угольном целике пласта Тройного с категорией удароопасности, которую определили по замерам объема выбуриваемого штыба (см. вышеприведенную инструкцию). При этом давление воды в системе подачи жидкости в промывочный канал буровой штанги поднималось с начального значения 0,25 МПа до 0,7 МПа. Это значение принимали за критериальное.

По мере бурения шпуров непрерывно контролировали значение давления воды и сравнивали с критериальным значением 0,7 МПа. При достижении этого значения и при его превышении участок пласта считали удароопасным и производили профилактические мероприятия.

Предлагаемый способ позволяет получить следующие преимущества: повышается безопасность горных пород, т.к. способ позволяет дистанционно контролировать удароопасное состояние пласта; повышается оперативность оценки за счет непрерывности контроля; снижается трудоемкость работ за счет исключения ручных операций; расширяется область использования способа на все месторождения полезных твердых ископаемых с применением всех типов бурильных установок.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЦЕНКИ УДАРООПАСНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий бурение шпура, замер значения реакции горных пород на технологическое воздействие буровой штанги и сравнение полученного значения с критериальным показателем, отличающийся тем, что в процессе бурения определяют значение давления жидкости в промывочном канале буровой штанги, а за критериальный показатель принимают давление жидкости, возникающее в промывочном канале при бурении удароопасных горных пород, при этом относят горные породы к удароопасным, если давление жидкости при бурении достигнет или превысит критериальное.