Способ предотвращения пучения пород почвы в выработках

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предотвращения пучения пород почвы горных выработок, проводимых по пласту. Целью предложенного способа является снижение затрат труда на бурение разгрузочных скважин. Способ включает бурение по пласту разгрузочных скважин, образование зон пониженных напряжений за счет камуфлетного взрыва зарядов, расположенных в торцовой части скважины, в зоне бурения скважин определяют напряженное состояние массива с учетом глубины разработки, а массу заряду в скважинах устанавливают из зависимости, в которой используют коэффициент, учитывающий процесс отражения импульсных волн напряжений от границ раздела пласта и вмещающих пород и массу заряда в напряженно-деформированном массиве, определяемую в зависимости от глубины ведения горных работ. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предотвращения пучения пород почвы горных выработок, проводимых по пласту.

Известен способ предотвращения пучения пород почвы в выработках, который включает бурение основных и дополнительных скважин меньшей длины. После камуфлетного взрыва основных и дополнительных скважин в горном массиве образуются полости, разрушения, между которыми остается охранный целик повышенной несущей способности (Авт. св. СССР N 1395833, кл. Е 21 D 11/14).

Недостатком известного способа является то, что после взрывания зарядов основных и дополнительных скважин между зонами разрушения остается целик повышенной несущей способности. В области целика концентрируются напряжения, величины которых равны σ^m_y^ax= K_oγH, что не всегда позволяет предотвратить пучение почвы, особенно состоящей из пород низкой прочности. Предотвращение пучения почвы связано в этом случае с дополнительными затратами труда.

Известен также способ предотвращения пучения почвы горных выработок, взятый в качестве прототипа, включающий бурение по пласту основных и дополнительных скважин, образование зоны пониженных напряжений за счет разрушения угольного массива камуфлетным взрывом зарядов, расположенных в торцовой части разгрузочных скважин, при этом длину основных скважин выбирают из следующей зависимости , а длину дополнительных скважин выбирают равной длине забойки основной скважины, что исключает при взрывании зарядов в основных и дополнительных скважинах образование охранного целика повышенной несущей способности (авт. св. N 1691527 от 16.08.89).

Недостатком известного способа является то, что масса зарядов определялась без учета изменения напряженно-деформированного состояния массива в зависимости от глубины ведения горных работ. В связи с этим бурили дополнительные шпуры и взрывали их заряды, что обеспечивало разрушение угольного целика, остающегося между основными скважинами.

В связи с бурением дополнительных скважин затраты труда на бурение возрастают почти в 1,5 раза.

Целью предложенного способа является снижение затрат труда на бурение разгрузочных скважин.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном способе предотвращения пучения почвы, включающем бурение по пласту разгрузочных скважин, образование зон пониженных напряжений за счет камуфлетного взрыва зарядов, расположенных в торцовой части скважин, в зоне бурения скважин определяют напряженное состояние массива с учетом глубины разработки, а массу заряду в скважинах устанавливают из следующей зависимости: m_скв K_отр·m_(н) Предложенный способ по сравнению с прототипом позволяет сократить затраты труда на бурение разгрузочных скважин путем отказа от бурения дополнительных скважин.

Достигается это тем, что в известном способе, принятом в качестве прототипа, не более чем через 1,2 м (исходя из ПБ), бурились основные скважины, длины которых выбирались из зависимости , а между ними дополнительные, длина которых принималась равной длине забойки основных скважин. Величину заряда в скважинах брали исходя из "Руководства по ведению буровзрывных работ".

В предложенном же способе бурятся только основные скважины через 1 м каждая. Масса заряда в скважинах выбирается из зависимости: M_скв K_отр·m_(н) где K_отр 0,6 коэффициент, учитывающий процесс отражения импульсных волн напряжений от грани раздела пласта и вмещающих пород; m_(н) масса заряда в напряженно-деформированном массиве, определяемая от глубины ведения горных работ.

Построенная и реализованная в виде программного комплекса для ЭВМ методика теоретической оценки динамического разрушения угольного пласта в напряженно-деформированном массиве системой колоночных зарядов ВВ была применена для исследования разрушений в зоне между двумя идентичными одновременно подрываемыми колоночными зарядами.

Расчеты выполнялись при физико-механических параметрах, включающих вмещающие породы и угольные целики, соответствующие условиям Донбасса.

Колоночные заряды были составлены из ВВ типа Т-19 наиболее часто применяемого на буровзрывных работах в шахтах Донбасса. Глубина заложения пласта Н в расчетах варьировалась в пределах от 60 до 1400 м. Расстояние между осями колоночных зарядов колебалось в пределах от 0,4 до 4 м.

Исходя из этого были получены следующие результаты: Разуплотнение перемычки между скважинами обеспечивается при расстоянии между ними 1 м и при массе зарядов, величина которых, в зависимости от глубины залегания пласта, приведена в таблице.

Установление массы заряда ВВ в разгрузочных скважинах в зависимости от напряженно-деформированного состояния массива обеспечивает разрушение угля и вытеснение небольшой его части в область выработки. Это способствует образованию с обеих сторон выработки полостей, заполненных разрушенным углем, перемещению повышенных напряжений вглубь породного массива и за счет устранения дополнительных шпуров снижению трудоемкости способа.

Предлагаемый способ предотвращения пучения почвы горных выработок по сравнению с прототипом снижает затраты на бурение разгрузочных скважин, а следовательно, снижает и трудоемкость работ, связанных с поддержанием выработок.

Таким образом, отличительные признаки, приведенные в отличительной части формулы изобретения, обуславливают предложенному способу предотвращения пучения почвы выработки новые свойства по сравнению с известными решениями и, следовательно, эти признаки соответствуют критерию "существенные отличия".

На фиг.1 изображена схема расположения разгрузочных скважин для образования разгрузочной полости с обеих сторон выработки, примыкающей при отработке выемочного участка к выработанному пространству лавы, вид в плане; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Для подготовки и отработки обратным порядком выемочного участка лавы 1 первоначально на всю его протяженность проводят вентиляционный 2 и конвейерный 3 штреки, которые крепят металлической податливой крепью 4 постоянного сопротивления. Одновременно с проведением конвейерного штрека 3 с обеих его сторон для образования разгрузочной полости 5 бурят скважины 6, заряды которых взрывают совместно с зарядами забоя штрека. При продвигании очистного забоя лавы 1 в результате образования полости 5, выполненной разрушенным углем, с обеих сторон выработки опорное давление K_o= σ^m_y^ax/γH перемещается вглубь угольного массива, что создает зону пониженных напряжений со стороны угольного массива. Со стороны выработанного пространства выработок поддерживается жесткими или податливыми ограждающими средствами 7. Следовательно, как в целике, так и за лавой выработка (штрек) 3 оказывается в зоне пониженных напряжений с двух сторон, что предотвращает вытеснение (пучение) пород почвы в выработках.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет за счет совокупности отличительных признаков предотвратить пучение почвы в выработках, значительно сократив при этом затраты труда.

Пример. Необходимо определить массу заряда в разгрузочных скважинах, которые бурятся на глубине 1000 м.

Решение. Массу заряда в напряженно-деформированном массиве m_(н) - берем из таблицы. m_(н) 7,5 кг.

Тогда масса заряда в разгрузочной скважине на глубине 1000 м будет равна: m_скв 0,5 7,5 3,75 кг Предлагаемый способ позволяет в шахтных условиях по сравнению с прототипом снизить затраты труда на бурение разгрузочных скважин.

Формула изобретения

Способ предотвращения пучения пород почвы в выработках, включающий бурение разгрузочных скважин и образование зоны разрушения за счет камуфлетного взрыва зарядов, располагаемых в торцевой части скважин, отличающийся тем, что в зоне бурения скважин предварительно определяют напряженное состояние массива с учетом глубины разработки и зависимость массы заряда в напряженно-деформированном массиве от глубины ведения горных работ, а массу заряда в скважинах устанавливают из следующей зависимости
m_скв k_отр · m(н),
где К_отр 0,5 коэффициент, учитывающий процесс отражения импульсных волн напряжений от границ раздела пласта и вмещающих пород;
m(н) масса зарядов в напряженно-деформированном массиве на глубине ведения горных работ.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3