Способ определения давления пород в выработанном пространстве на почву очистной выработки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()899946

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.02.80 (21) 2881918/22-03 (51) M. Кл.з с присоединением заявки №вЂ”

E 21 С 39/00

Государственный комитет (23) Приоритет— (53) УДК 622.235 (088.8) Опубликовано 23.01.82. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 28.01.82 ло делам изобретений

1 и открытий(72) Авторы изобретения

П. А. Рейпольский, М. А. Розенбаум и Л. М. Гусельников ! -"

t (j

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела ВНИМИ (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПОРОД

В ВЫРАБОТАННОМ ПРОСТРАНСТВЕ НА ПОЧВУ ОЧИСТНОЙ

ВЫРАБОТКИ

Изобретение относится к подземной разработке полезных ископаемых и предназначено для определения величин и характера распределения давления на почву в выработанном пространстве позади очистного забоя.

Известны способы определения давления пород в выработанном пространстве на почву очистного забоя с помощью динамометрических площадок или месдоз, воспринимающих вес обрушенных пород (1).

Однако из-за неравномерного нагружения указанных устройств в процессе обрушения кровли эти способы не обеспечивают за-, мера истинных величин давления и, кроме того, весьма трудоемки.

Известен также способ определения давления пород в выработанном пространстве на почву очистной выработки, включающий бурение шпуров в почву пласта до начала его разработки и размещение в нем измерительного устройства (2).

Недостатком этого способа является то, что применение его связано с необходимостью оп- 26 ределения деформационных характеристик горных пород, что само по себе является весьма сложной и трудоемкой операцией и, кроме того, перед применением способа необходимо выполнить комплекс работ по тарировке датчиков, связанный с дополнительными затратами. Недостатком способа также является малая достоверность и невысокая точность полученных результатов ввиду значительных неоднородностей и колебаний по величине прочностных и деформационных показателей пород, коэффициент вариации которых при лабораторных исследованиях достигает 30 — 40% даже в однородных по литологическому составу и строению породах, отобранных на незначительном расстоянии друг от друга, что оказывает влияние на точность определения величины давления обрушенных пород на почву.

Цель изобретения — повышение достоверности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют температуру породы или угля в нетронутом массиве, затем дополнительно бурят шпурь в почву пласта в рабочем пространстве выработки, размещают в них измерительные устройства и измеряют температуру до и после обрушения кровли, пос899946

45

55 и

z т,, ле чего определяют давление обрушенных пород на почву пласта по зависимости и и

Х (гН)1, I> ;l-Ë,!

Рк п т,, i=1 где у — объемный вес породы; — глубина разработки;

11 — количество шпуров в нетронутом массиве; — порядковый номер измерительного устройства в шпурах в нетронутом массиве;

Т1, — температура пород почвы в нетронутом массиве, замеренная измерительным устройством;

T температура пород почвы пласта в рабочем пространстве выработки после обрушения кровли, замеренная в к-ом шпуре; к — порядковый номер измерительного устройства, находящегося в определяемой точке; р — давление обрушенных пород на

K почву пласта.

На фиг. 1 изображена схема реализации способа; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1.

В разрезной печи 1 бурят шпуры 2 в почву пласта до начала его разработки на глубину, исключающую влияние выработки. В шнуры устанавливают измерительные устройства 3, например термосопротивления ММТ вЂ” 4, и измеряют температуру, соответствующую давлению в нетронутом массиве, равному Н. Затем при отходе лавы от разрезной печи на расстояние не менее шага первичного обрушения кровли в рабочем пространстве лавы 4 пробуривают шпуры 5 в почву. Шпуры равномерно распределяют по длине лавы. В них устанавливают измерительные устройства 6. Устье шпуров герметизируют и провода 7 от измерительных устройств выводят на штреки и подсоединяют к измерительной станции 8.

Для сохранности проводов от повреждений их заключают в металлическую трубку или в специальную канавку и засыпают породной мелочью. С измерительных устройств 6 снимают первоначальные отсчеты температуры, соответствующие давлению разгруженного массива пород в месте их установки.

По мере отхода очистного забоя от линии, по которой заложены измерительные уст. ройства, снимают отсчеты, соответствующие возрастающему давлению на почву очистной выработки за счет обрушенных пород и их уплотнения. Замеры прекращают после окончания обрушения пород.

Величину давления обрушенных пород на почву пласта определяют по зависимости и и

Е, (Ун)1 Е, /т,, /-и /т,/

K 0

Предлагаемый способ определяется давления пород на почву пласта в выработанном пространстве опробован в лаве 723.

Из разрезной печи № 723 до начала отработки лавы в почву пласта забурены шнуры длиной 6 м, диаметром 42 мм. Шпуры располагались в средней части разрезной печи, а также в 10 м от конвейерного и вентиляционного штреков. В шпуры вставлены термодатчики ММТ вЂ” 4, наклеенные на деревянный досыльник. После установки датчиков устье шпуров закрывалось деревянными пробками с асбестовыми прокладками и после вывода проводов наружу промазывалось глиной. Температура пород почвы, измеренная в шпурах, 16,5 С. Эта температура соответствовала максимальной нагрузке на почву пласта, равной весу всей вышележащей толщи пород К Н. После отхода лавы 723 от разрезной печи на расстояние

20 м в поддерживаемом пространстве в почву пласта бурили шпуры длиной 1,5 м на расстоянии 10 м друг от друга по всей длине лавы. В шпуры вставлялись термодатчики ММТ вЂ” 4, после чего устья шнуров герметизировались как и в предыдущем случае. Измерительные провода от датчиков укладывались в бороздки, сделанные в почве, глубина их составляла 2 см, ширина

1,5 см. После укладки проводов бороздки засыпались породной мелочью, а концы проводов выводились на штрек. Одновременно с установкой датчиков ММТ вЂ” 4 в почву пласта, в центральной части лавы оборудована замерная станция для определения давления обрушенных пород на почву пласта с помощью гидравлических месдоз. После отхода очистного забоя от замерной станции на расстояние 60 м, и полного обрушения пород, вновь проведено измерение температуры пород почвы и давления, показываемого месдозами. Температура пород почвы, замеренная в шнурах, расположенных рядом с месдозой, составила 13,5 C.

Давление обрушенных пород на почву пласта определялось по формуле (УН) ., /т,,/ — и /т„/ и

2: т, 1-1

Глубина работ в месте заложения замерных станций 750 м; у — объемный вес пород равен 2,5 т/мз;

P = 2,5т/мз.750 м — = 341 т/м к 16>5

Давление обрушенных пород, замеренное с помощью месдоз, 350т/м, т. е. с помощью различных способов получен примерно одинаковый результат, отклонение составило Зо/р.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами перед известными: резко уменьшаются затраты на его осуществление в связи с малой стоимостью датчиков и отсутствием дорогостоящих вспомо899946

15

Формула изобретения фиг.

Д-А фиг.2

Составитель Л. Прошина

Редактор С. Патрушева Техред А. Бойкас Корректор Г. Огар

Заказ 12134/49 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, .4 гательных операций, связанных с определением прочностных и упругих характеристик пород и тарировкой датчиков. Кроме этого, повышается достоверность определения величин нагрузок на почву пласта, снижается трудоемкость работ, способ более оперативен и прост в исполнении.

Технико-экономическое сравнение вариантов определения давления обрушенных пород на почву очистной выработки предлагаемым способом и известным с применением месдоз показал, что экономическая эффективность измерений предлагаемым способом только на одной замерной станции составляет 1500 руб.

В целом по отрасли экономический эффект ориентировочно может составить

120 тыс. руб.

Способ определения давления пород в выработанном пространстве на почву очистной выработки, включающий бурение шпуров в почву пласта до начала его разработки и размещение в нем измерительного устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности измерения, измеряют температуру породы или угля в нетронутом массиве, затем дополнительно бурят шпуры в почву пласта в рабочем пространстве выработки, размещают в них измерительные устройства и измеряют температуру до и после обрушения кровли, после чего определяют давление обрушенных пород на почву пласта по зависимости в

Л-, (Ь Н)1, /1 ; / — n/Тк/

L где — объемный вес породы н — глубина разработки; и — количество шпуров в нетронутом массиве; — порядковый номер измерительного устройства в шпурах в нетронутом массиве;

Т;, — температура пород почвы в нетронутом массиве, замеренная измерительным устройством;

Т„- температура пород почвы пласта в рабочем пространстве выработки после обрушения кровли, замеренная в к-ом шпуре; к - порядковый номер измерительного устройства, находящегося в определяемой точке; р — давление обрушенных пород на почву пласта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

25 1. Зборщик М. П. и др. Выбор способов охраны и места распределения подготовительных выработок. Киев, «Техника», 1970, с. 73 81.

2. Авторское свидетельство СССР № 486134, кл. Е 21 С 39/00, 1972 (прототип) .