Способ управления труднообрушающейся кровлей при отработке газоносных пластов в лавах с механизированными комплексами



Способ управления труднообрушающейся кровлей при отработке газоносных пластов в лавах с механизированными комплексами
Способ управления труднообрушающейся кровлей при отработке газоносных пластов в лавах с механизированными комплексами
Способ управления труднообрушающейся кровлей при отработке газоносных пластов в лавах с механизированными комплексами
Способ управления труднообрушающейся кровлей при отработке газоносных пластов в лавах с механизированными комплексами

 


Владельцы патента RU 2472931:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" (RU)

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано в лавах с механизированными комплексами при отработке газоносных пластов с труднообрушающейся кровлей в широком диапазоне условий залегания угольных пластов. По мере подвигания лавы из специальных камер, пройденных над подготовительными выработками, со стороны выемочных штреков бурят навстречу друг другу скважины параллельно напластованию на расстоянии от нижней плоскости основной кровли до скважин, определяемом по формуле: lлнс=lз(1+√Kp)/(Kp-1), где Kp - коэффициент разрыхления пород основной кровли при взрывании их рыхлением; lз - расстояние от основной кровли до обрушившихся пород непосредственной, м; lнлс - линия наименьшего сопротивления воронки взрыва, м. Далее заряжают и взрывают их за линией крепи в выработанном пространстве. При каждом взрыве создают опору из высыпавшихся из воронок пород кровли по всей длине лавы, с помощью которой препятствуют свободному обрушению оторванной взрывом от массива плиты основной кровли. Техническим результатом способа является значительное повышение безопасности отработки газоносных пластов с помощью механизированных комплексов в широком диапазоне условий залегания угольных пластов. 4 ил.

 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано в лавах с механизированными комплексами при отработке газоносных пластов с труднообрушающейся кровлей в широком диапазоне условий залегания угольных пластов.

Известен «Способ управления труднообрушаемой кровлей», включающий создание бутовых полос в выработанном пространстве, одна из которых, центральная, выкладывается параллельно линии очистного забоя длиной 0,2Lл и шириной 0,2 установившегося шага обрушения основной кровли (патент SU №2177546, опубл. 27.12.2001).

Недостатком способа является высокая опасность ведения работ по возведению бутовых полос в выработанном пространстве, в котором трудно обеспечить нормальное проветривание зоны, где производятся работы, и существует опасность непланируемого обрушения кровли в месте возведения центральной бутовой полосы.

Известен «Способ управления труднообрушаемой кровлей в очистных забоях», отличающийся тем, что разрушение основной кровли на блоки, равные естественному шагу обрушения, производят до начала ведения очистных работ с оставлением пачки породы, прилегающей к угольному пласту. Скважины располагают таким образом, что при взрывании ВВ слои кровли над пластом угля остаются ненарушенными, которые предохраняют призабойное пространство от просыпания разрушенных пород при движении блока основной кровли (a.c. SU №311011, опубл. 09.08.1971).

Недостатком способа является то, что при обрушении больших блоков основной кровли происходит выдавливание ими скопившегося в выработанном пространстве метана в рабочее пространство очистных и подготовительных выработок выемочного участка, в результате создается опасная обстановка для находящихся в выработках людей.

Известен «Способ управления труднообрушаемой кровлей при разработке угольных пластов механизированными комплексами», при котором на заданном расстоянии отработки столба производят искусственную посадку жесткой кровли путем переориентации размещения образующихся блоков породы параллельно кромке забоя со смещением границы обрушения кровли в направлении завала за пределы рабочего пространства лавы. Для реализации метода бурят скважины в борт конвейерного штрека на расстоянии 0,8-1,0 м друг от друга, в которых размешают и взрывают заряды ВВ. При этом линия обрушения основной кровли смещается в сторону завала, вследствие чего механизированная крепь оказывается под защитой консоли основной кровли и не испытывает разрушительных нагрузок во время очередного обрушения основной кровли. В этом случае снижается трудоемкость бурения шпуров, так как эти работы производят не по породе, а по углю (патент RU №2151293, опубл. 20.06.2000).

Недостатком способа является то, что обрушение кровли происходит большими блоками, которые при падении на почву пласта выдавливают из выработанного пространства в призабойное и в подготовительные выработки скопившийся в завале метан, в результате создается опасная сетуация для работающих на участке людей. Этот фактор является основным недостатком рассматриваемого способа.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является «Способ управления труднообрушающейся кровлей в очистных забоях», принятый за прототип (авт.св. SU №313979, опубл. 07.09.1971). При осуществлении способа до начала очистных работ из штреков бурят скважины вертикальным веером и производят взрывание в выработанном пространстве после подвигания очистного забоя за линию скважин на величину радиуса взрывной воронки. Обрушение при взрыве плиты пород основной кровли происходит за линией крепи и поэтому исключается воздействие ее на механизированную крепь при первых осадках.

Недостатком является то, что способ не исключает выдавливание газа из выработанного пространства в призабойную зону лавы во время обрушения плиты основной кровли. По этой причине способ не обеспечивает безопасное ведение очистных работ в лавах при отработке газоносных пластов.

Техническим результатом является повышение безопасности отработки газоносных пластов в широком диапазоне условий.

Технический результат достигается тем, что в способе управления труднообрушающейся кровлей при отработке газоносных пластов в лавах с механизированными комплексами, включающем бурение скважин со стороны подготовительных выработок в породах кровли, заряжание и взрывание их за крепью в выработанном пространстве, создание опор из высыпавшихся из взрывных воронок пород, препятствующих свободному обрушению оторванной от массива плиты основной кровли, бурение скважин производят параллельно напластованию, а расстояние от нижней плоскости основной кровли до скважин определяют по формуле:

где Kp - коэффициент разрыхления пород основной кровли при взрывании их рыхлением;

lз - расстояние от основной кровли до обрушившихся пород непосредственной, м;

lлнс - линия наименьшего сопротивления воронки взрыва, м.

Бурение скважин параллельно напластованию на расстоянии, определяемом соотношением величин lз, lлнс и Kp, позволяет обеспечить создание более надежной опоры для оторванной от массива плиты основной кровли по всей длине лавы и тем препятствовать свободному опусканию ее при различных значениях вынимаемой мощности пласта и соотношении названных величин.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены следующие детали способа: фиг.1 - вертикальный разрез пород кровли по линии падения пласта выемочного участка в нормальной к пласту плоскости расположения скважин очередного взрыва; фиг.2 - вертикальный разрез пород кровли в нормальной к пласту плоскости расположения скважин после взрыва; фиг.3 - расположение искусственных опор из высыпавшихся при взрывах пород по мере подвигания лавы; фиг.4 - вертикальный разрез пород по линии падения пласта в зоне взорванной воронки.

Способ осуществляют следующим образом. Подготовку выемочного участка для отработки угольного пласта 1 (фиг.1), над которым залегает глинистый сланец (непосредственная кровля) 2, выше которого расположен песчаник 3, осуществляют парными штреками 4, 5, 6, 7. Над штреками через определенные расстояния проходят камеры 8 и 9. Из камер бурят скважины 10 параллельно напластованию на расстоянии 15 от пласта, которое определяют по приведенной формуле. Заряды в скважинах располагают по всей их длине. Исключение представляют участки скважин 11, заполненные забойкой. После взрывания скважин разрыхленные породы 16 (фиг.2) заполняют объем воронки и расположенный под ней зазор 14 между основной кровлей и почвой пласта или обрушившимися при подвигании лавы породами непосредственной кровли 12. Взрывание зарядов в скважинах производят периодически в выработанном пространстве лавы за механизированной крепью 17 (фиг.3) и путем рыхления пород основной кровли создают опоры 16, на которые опираются оторванные от массива плиты основной кровли и с помощью которых препятствуют свободному обрушению оторванной от массива по линии 18 (фиг.3) плит основной кровли. Вследствие этого газ (13), находящийся в выработанном пространстве перед взрывом, не выдавливается в призабойное пространство лавы и в подготовительные выработки, в которых находятся люди.

Взрывание удлиненных зарядов в скважинах производят методом рыхления. Радиус воронки 19 при взрыве пород рыхлением принимают равным половине величины линии наименьшего сопротивления 15, т.е. r=0,5lлнс (фиг.4).

Полное подбучивание пород основной кровли в зоне воронки обеспечивают путем соблюдения равенства:

где левая часть представляет увеличение объема пород основной кровли за счет их рыхления в объеме воронки, а правая - объем разрыхленных пород в зазоре ACEF.

Из подобия треугольников DBC и КСЕ находят выражения для определения величин

КЕ=FL=0,5lз,

Найденные выражения для r и КЕ подставляют в формулу (2) и находят квадратное уравнение для определения величины линии наименьшего сопротивления при взрывании породы рыхлением (расстояние от скважин до нижней плоскости пород основной кровли):

Решают уравнение (3) и находят искомое выражение (1).

Пример: mв=3,5 м - вынимаемая мощность пласта;

mн.к=2,0 м - мощность непосредственной кровли;

Kp=1,5.

В этом случае lз=mв+mн.к-Kp·mн.к=3,5+2,0-1,5·2,0=2,5 м.

Подставляя эти данные в формулу (1), получим:

Откуда следует, что скважины должны быть пробурены на расстоянии 11,1 м от пласта.

Применение способа позволяет значительно повысить безопасность ведения очистных работ при отработке газоносных пластов с помощью механизированных комплексов в широком диапазоне условий.

Способ управления труднообрушающейся кровлей при отработке газоносных пластов в лавах с механизированными комплексами, включающий бурение скважин со стороны подготовительных выработок в породах кровли, заряжание и взрывание их за крепью в выработанном пространстве, создание опор из высыпавшихся из взрывных воронок пород, препятствующих свободному обрушению оторванной от массива плиты основной кровли, отличающийся тем, что бурение скважин производят параллельно напластованию, а расстояние от нижней плоскости основной кровли до скважин определяют по формуле

где Kp - коэффициент разрыхления пород основной кровли при взрывании их рыхлением;
lз - расстояние от основной кровли до обрушившихся пород непосредственной, м;
lлнс - линия наименьшего сопротивления воронки взрыва, м.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу, используется при разработке указанных угольных пластов. .

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при отработке газоносных пластов в лавах с мехкомплексами. .

Изобретение относится к горному делу, к механизированной разработке мощных крутонаклонных угольных пластов. .

Изобретение относится к горному делу, к разработке мощных крутонаклонных угольных пластов. .

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для перехода горных выработок механизированным комплексом при разработке угольных пластов. .

Изобретение относится к комплексному освоению угольных месторождений и может быть применено при разработке угольных пластов, в составе угольного вещества которых присутствуют элементы платиновой группы металлов.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено при разработке полезного ископаемого. .

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способу разработки пластов малой и средней мощности системой разработки длинными столбами по простиранию.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при отработке угольных пластов при входе механизированного комплекса в демонтажную камеру в широком диапазоне условий залегания угольных пластов

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для вскрытия и разработки Эльгинского каменноугольного месторождения в Республике Саха (Якутия)
Изобретение относится к подземной разработке месторождений полезных ископаемых, склонных к газо- и геодинамическим явлениям, в частности к скважинной разработке угольных месторождений

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам вентиляции при подземной разработке свиты высокогазоносных пластов угля

Изобретение относится к горному делу, а именно к подэтажной разработке мощных крутых угольных пластов с разупрочнением межслоевой толщи угля: вибросейсмовоздействием, гидроразрывом, буровзрывным и др

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке свиты сближенных пологих и наклонных пластов угля, находящихся в условиях многолетней мерзлоты

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке мощных пологих пластов полезных ископаемых, главным образом угольных, слоевыми системами разработки в нисходящем порядке

Изобретение относится к горному делу, в частности к системам разработки сближенных высокогазоносных угольных пластов. Техническим результатом является повышение эффективности удаления метана, повышение нагрузки на очистной забой и повышение безопасности очистных работ по газовому фактору. Способ заключается в определении протяженности зон активного газовыделения, подготовку выемочных столбов путем проведения и крепления конвейерных и вентиляционных выработок по массиву горных пород, отработку выемочных столбов и удаление метана по дегазационным скважинам. При этом протяженность зон активного газовыделения определяют по изменению объемных деформаций массива горных пород. Причем значения объемных деформаций массива горных пород получают численными методами на основе анализа компонентов тензоров деформаций и напряжений с учетом временного фактора. Тензорной характеристикой является газопроницаемость горных пород в условиях естественного их залегания. Осуществляют оценку средних значений величин газопроницаемости массива горных пород по приведенному математическому выражению. После определения протяженности зон активного газовыделения, с учетом полученных данных, выбирают схемы бурения скважин, их диаметр и число. 6 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке пластов полезных ископаемых лавами, оборудованными очистными механизированными комплексами. Способ разработки пластов полезных ископаемых включает разделение отрабатываемого участка шахтного поля на столбы полезного ископаемого, подготовку столбов путем проведения участковых подготовительных выработок, отработку столбов лавами, оборудованными механизированными комплексами, и демонтаж механизированных комплексов в демонтажных камерах после прекращения в лавах очистных работ. При расстоянии между лавой и местом расположения демонтажной камеры, большем ширины зоны повышенных напряжений, возникающих впереди забоя лавы, на границе отрабатываемого столба впереди забоя лавы проходят вспомогательную демонтажную выработку. Производят ослабление пласта в области, прилегающей к вспомогательной демонтажной выработке со стороны лавы, путем, например, бурения по пласту скважин. Очистные работы в лаве продолжают до вскрытия ее забоем вспомогательной демонтажной выработки. При этом ширину зоны ослабленного пласта в области, прилегающей к вспомогательной демонтажной выработке со стороны лавы, определяют из выражения. Техническим результатом заявляемого способа является уменьшение затрат, связанных с демонтажем механизированного комплекса, сокращение времени выполнения демонтажных работ и повышение их безопасности. 2 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для безлюдной выемки крутых и наклонных пластов угля. Сущность изобретения заключается в том, что сначала проводят подготовительные полевые выработки - этажные откаточный и вентиляционный штреки с одинаковыми геодезическими отметками, блоковые квершлаги и аккумулирующие штреки с уклоном под самотечный гидротранспорт, бурят вскрывающие скважины под прямым углом к плоскости паста, затем гидравлическим способом вымывают щелевые врубы. Этажные откаточный и вентиляционный штреки проходят на одинаковых геодезических отметках для формирования схемы проветривания с горизонтальной депрессией. Площадь щелевых врубов увеличивают до инициирования процесса самообрушения нависающего массива в очистной камере. Дно очистной камеры формируют вымыванием щелевых врубов с уклоном, обеспечивающим накопление обрушенного угля самотеком. Обрушенный уголь магазинируют для управления сдвижением боковых пород в очистной камере. Смежные с выработанным пространством камеры отделяют ограждающими целиками. Негабариты дробят и периодически дозированно выгружают угольную массу в аккумулирующий штрек для обеспечения продвижения забоя камеры по восстанию. Техническим результатом изобретения является исключение утечек воздуха через выработанное пространство, снижение засорения угля обрушенными породами, повышение надежности функционирования очистных забоев и безопасности труда. 2 ил.
Наверх