Способ проведения выработки по выбросоопасным пластам

 

ОЙ КСАЙЙЕ 75О1О7

ИЗОЬРЕУЕЙ Кя

Союз Советсккк, Социалистические

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. с вид-ву (22) Заявлено 13.02.78 (2l ) 2581935/22-03 (51) M. 1(д. с присоединением заявки ¹

E 21 F 5/00

Гаоударатввииый коиитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 23.07.80. Бюллетень ¹ 27 (53) УДК 622. .817.9(088.8) по делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 26.07.80 (72) Авторы изобретения

О. В, Ковалев и В. В. Мещеряков

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт галур гни (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ВЫРАБОТКИ

ПО ВЫБРОСООПАСНЫМ ПЛАСТАМ комбайнами 11.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при ведении горных работ на выбросоопасных пластах.

Известен способ предупреждения газодинамических явлений путем бурения дегазационных шпуров в кровле выработок непосредственно в процессе выемки полезного ископаемого проходческими

Сйнако эффективность дегазационного бурения для предотвращения внезапного выброса этим способом невысокая.

Известен способ ограничения скорости подвигания забоя с целью обеспечения более полного дренирования газа из массива горных пород $2).

Недостатком способа является ограничение скорости проходки выработок по всему пласту, вне зависимости от действительной выбросоопасности его участков и зон.

11ель изобретения — повышение безопасности и производительности горных работ.

Указанная цель достигается тем, что в выбросоопасном пласте устанавливают выбросоопасные зоны, определяют время снижения величины выбросооласности до безопасного уровня и скорость проходки ограничивают только в выбросоопасных зонах по формуле

Л -8, см/с, RL где с — расстояние от буровой установм ки до рабочего места машиниста комбайна, см;

Ð вЂ” расстояние между шнурами, задаваемое паспортом npo(g < с к ), з. — время снижения величины выбросоопасности до безопасного уровня, с.

Причем время снижения величины выбросоопасности определяют по формуле и

ОДА 6() h

Q ° 1

0,01й (б р(р (я а) ат

Теоретическими и экспериментальными

35 исследованиями установлено, что время снижения выбросоопаспости до безопасного приближения определяется выражени—

О 04 ° - 3 (6

1=1

ОД5 6Д h 5

5 Ь с»(" г, оая(ар(ь" оотв(Ор)аh6 з „

45 с где А =П1,Ы Ci"- постоянная среды, с/ет;

3, (»» — пористость; — коэффициент вязкости, сП;

К вЂ” коэффициент проницае5О мости, Q; » — фильтреционная характеристика среды, так называемый начальнь и градиент, ат /см;

55 — радиус шнура, см.

Если через 7, „обозначить расстояние от буровой устайовки до рабочего месте машиниста комбайна, то максимальнаяя скорость продвигания забоя М „

p„= N (д (»о /a t )), 3 7 501

QО4 «Ъqt Д ygjg « ),4 7 и о 6

Гяа ааряр/аро;й- постоянная проны, c/àò, 1 3

m — пористость; (о — коэффициент вязкостн сП;

К вЂ” коэффициент проницаемости,g;

Р,, — атмосферное давлеш е, ат; („— фильтр ационная характеристика среды, ат /см, »г- — радиус шнура, см; — предел прочности породы при

Р растяжении, кг/см;

h — расстояние от контура кров-. О ли выработки до газоносного слоя, см; с — полупролет выработки, см;

5 — величина выбросоопасности.

Вместе с тем, величину выбросоопасности определяют по формуле 2 c о/а Я

$s ) г где p — давление газа в загерметизис рованной части шнура через время, равное после reF— метизаш и, ет, — время, прошедшее после герметизации шпура до начала производства измерения давления, с.

Способ осуществляют следующим обPBGO M, Определение величины выбросоопасности пород кровли и контроль за ее сниже— нием производится способом прогнозирования выбросоопасности, в основу кото— рого положено определение давления газа в массиве (а значит и выбросоопасности, так как на калийных месторождениях выбросоопасность определяется в основном давлением природных газов) по скорости нарастания давления газа в загерметизированной части дегезационноГО шнур аа

Величина выбросоопасности определяется выражением р (1) где Р, — давление газа в породах кровли, определяемое по скорости изменения давления газа дР /д t. в загерметизированной части шпуре, ат, т.е.

07 4. где (» — давление газа в загерметизированной части шнуре через время, равное t после герметизации, ат.

Р =- критическое давление газа, способное вызвать газодинамическое явление, ат.

И свою очередь, критическое давление газа определяется выражением

Р ) (3)

2о где r> — коэффициент, определяемый размерностью входящих в формулу величин; так как его величина близка к единице, в дальнейшем в расчетах коэффициент опускаетсяо

Г(з) — предел прочности породы при растяжении, кг/см; — расстояние от контура кровли выработки до газоносного слоя см

c(— полупролет выработки, см.

Как видно из выражения (1), область массива, прилегающая к шнуру, в котором производится определение величины выбросоопасности, считается выбросоопасной, если » > " И) или, с учетом выражений (2) и (3), ZajW(/д )

Ь»5 ($)

Р-, 2

5 7 в выбросоопасны х зонах должна быть ограничена величиной, определяемой выражением е -е, ™ ° „смlс (7 )

21 где 9 — расстояние между шнурами, задаваемое паспортом проходки (E> < B ),см; - время снижения выбросоопасности до безопасного уровня, определяемое из формулы (6).

Йопустимая скорость проходки, /ï см/мии

Пролет выработки, 2а, см

Способ проведения выработки

Расстояние до газово го скоп

Предел прочности породы при рас тяже нии, «6 Л, кг/cM

Величина выбГазодинамическая характеристика пород росоопасности, 5 ления, h, см

Г "1775.10 сП 2

К =10-4 5

m =0,01

Q =1 ат /см

$ --2,0 м

243,2

100

Комбайн типа 320

ПК-8

6,5

0,56

Комбайн типа Урал (условноо) 614,3

13,9

120

520

То же

Комбайн типа

Урал или прочно при проходке

"вприсвчку" (условно) 316;5

40,8

120

600

0,7

Пример . Ha пласте АБ Верхнекамского месторождения вскрыта выбросоопасная область с величиной выбросоопасности около пяти единиц. Отработка пласта произведена комбайном ПК-

55 при пролете выработки 320 см. Исходя из геологического строения, установлено, что наиболее газоносный слой пород расПараметры, входящие в уравнения (6) и (7), определяются для подготовленного к отработке участка пласта заранее. В процессе проходки очистных и подготовительных выработок непосредВ процессе отработки выбросоопаснооных калийных пластов проходческо-очистными комбайнами непосредственно в забое ведется контроль за выбросоопасностью пород кровли выработок. В случае вскрытия забоем выбросоопасной зоны применяется специальное защитное дегазациоиное бурение шпуров в породах кровли.

50107 6 ственно в забое ведется контроль выбросоопасносности пород кровли. При вскрытии выбросоопасной зоны скорость дальнейшей проходки ограничивают в соот ветствии с выражением (7). После пересечения выработкой выбросоопасной зоны скорость проходки увеличивают до обычных величин

Величина Ч может быть заранее эата о булирована для различных горногеологических условий и различных параметров систем разработки.

B таблице в качестве примера приведены результаты расчета максимально д возможной по условиям безопасности скорости проходки выработки в выбросоопасных зонах с различной величиной выбросоопасности

7 7 501 положен на расстоянее)е е) = 100 см От кс2н-тура кровли выработки. Средняя велич111еа начального градиента на этом участке равна 5 = 1,0 ат 1 см, коэффициенг проницаемости К =- 10 Д, коэффициент по-— сЕ ристости rn = 0,01, предел прочнссти Но.— роды при растяжении (бр = 10 кг/см, На комбае"пее ПК-8 буровая установка расположена на расстоянии Г,= 2.00 см от рабочего места машиниста комбайна. Ее)

После вскрытия выбросоопасной зоЕеы с комбайна произведено .защитное д газационное бурение с расстоянием между шнурами с, = 20 см. Скорость дальней- шей проходки ограничивается в сэответ-= )5 ствии с формулой (7).

Величину безопасной скорости находят из таблицы с учетом конкретных гор- ногеологических условий.

Как видно из табл)еце1, в дашеом слу2 чае скорость проходки в выбросоолас-. ной области должна быть не выше

6,5 см/миее. Через 20 см проходки с этой скоростью бурят следующий защит25 ный дегазационный шпур, определяют ве— личину выбросоопасности и в соответствии с ней ограничивают скорость 1Ipo ходки выработки на отрезке до следу)о-щего защитного дегазащЕонного шнура

30 и т.д. Ограничешее скорости проходки снимают при достиже)еие1 об;Еасти с вяичиной выбросоопасности меньшей ед111еиееы, т.е. пе опаской по газодинамическим яь— лениям.

Опытно-промышленная апробац ея спо-35 соба проведения выработки по выбросоопасным калийным пластам также выполнена в условиях пласта AB Вергснэкамс--. кого месторождеееия. .i Q

Оценочное сравнепие предлагаемого способа с известными способами проходки выработок с постоянным ограничением скорости продвигания забоя показывает, что применение способа проведения выра„3 ботки по выбросоопасным пластам дает повышение производительности труда примерно в 2,7 раза.

-1 Qt

Формула изобретения

1. Способ проведения выработки по выбросоопасным пластам, заключаюЕцийся в бурении дегазационееых шпуров в

55 кровле выработок в процессе выемки полезного ископаемого проходческими комбайнами с одновременным ограниеекием скорости пэдвеегания забоя, о т г и— ч а ю шийся тем, что, с целью повы-шения безопасгеост.:; » —;гоизводительности горных работ-, в выбросоопасном пласте устанавливсееот выбросоопасные зоны, определяют время снижения величиееы выбросоопасности go безопасного уровня и скорость проходки ОЕ-раепечивают только в выбросоопасиы-.. зонах по формуле фекл з

ׄ— С)-Д Ii Е

2t где P. расстояепее от буровой установки до рабочего места магеепе1ес= та комбайна, см;.

PQCOTOßHÛe МЕЖД"" UiП у аМИ задаваемое паспopToì проходки (Г„, < Р,-Ä ), с:,ц — время снигкения вегтчееееь1 выброс0011асееостп дс безопа кого уровня, с.

2. Способ поп. 1, т л и ч а ю щ и = и с я тем, что время ск)пхе)цея вееичины выб)э соопасност опоеделяют по формуле

G,OИ(бр "I4 1, O,Я 6 1 Ь вЂ” Ь Л1 — — ——

0,2Б)б,1 w o,n2ejc j .ь - Я с,, где,,=г /)с )- G, - постоянная среды,, l y

С/aT "; с" — пор1естссть,* -с — коэффициент вязкости, сП;

-- коэффициент пронещаемости )г, )» — атмосуерееое давлееше, ат; . ат д — фкгЕЬтпаЦИОЕП-;аЯ ХаРантЕРИСтиха сред -1 ат /см г . — радиус цееЕура» см)

-- предел про 11еости породье при растягхепии, хг/см; — расстояееио от контура кровли выработки дс. газоносН ГО (TGH Г М сХ вЂ” полупролет в1,1работезе„с..е; .э — величина выбросоопасносте:.

3. Способ по пп 1, 2 с т л и : а— ю шийся тем, что величину выбросоопасности определяют по формуле

2n )ii (i.Р,/а1)1

5 Яр) Е где P — давленйе газа в загерметизис рованной части шпура через время, равное t после герметизации, ат; — время, прошедшее цосле герметизации шнура до начала производства измерения давлеещя, 9 7

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Проскуряков H. М. и др. Газодинамические явления на Солигорских ка50107 10 лийных рудниках. Минск, Полымя, 1974, с. 195.

2. Карагодин Л. Н. и др. Способы борьбы с внезапными.выбросами угля и газа. М., Недра", 1973, с. 162-170

Составитель А. Дудченко

Р а А Маковская Техред А.Кепанская Корректор М. Коста

Заказ 4442/11 Тираж 626 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал Illlll "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4