СПОСОБ ПЕРЕХОДА ПОЛОСТЕЙ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ Российский патент 1995 года по МПК E21C41/18 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке пластовых месторождений, опасных по внезапным выбросам и горным ударам.

Известен способ перехода полостей газодинамических явлений [1] включающий в себя уборку из забоя выброшенной горной массы, крепление забоя в районе устья горловины полости, ее герметизацию, контроль за состоянием угольного массива в окрестности полости и непосредственный переход горным забоем (выемочным механизмом) зоны полости.

Недостатками данного способа являются низкая эффективность и недостаточно высокая безопасность работ при ведении выемки угля, например, в очистном забое при переходе выемочным механизмом зоны самой полости газодинамического явления. При переходе выемочным механизмом, например стругом, зоны полости газодинамического явления имеет место возможность расклинивания выемочного механизма в зоне полости за счет смыкания (проседания) пород кровли с почвой пласта.

Известен способ перехода полостей газодинамических явлений [2] включающий в себя уборку разрушенной угольной массы, крепление забоя и выработки в районе полости, герметизацию устья полости и распор вмещающих пласт пород для исключения их проседания.

Однако при применении данного способа не обеспечивается при дальнейшей эксплуатации штрека его надлежащая устойчивость, кроме того не обеспечивается высокая безопасность работ, поскольку при малой мощности пласта обеспечить качественную расчистку полости от угольной мелочи невозможно, а при попадании кислорода в полость может в дальнейшем произойти самовозгорание угля.

Цель изобретения повышение устойчивости выработки и безопасности работ при уборке угля в полости и ее переходе, особенно на пластах, склонных к самовозгоранию, за счет исключения попадания кислорода в полость и возможности проседания кровли пласта в зоне полости, а также дополнительного упрочнения массива вблизи контура выработки.

Цель достигается тем, что в указанном способе, включающем в себя уборку разрушенной угольной массы, крепление забоя и выработки в районе полости, выполняются дополнительные мероприятия. Расчищают полосу полости, прилегающую к проекции выработки от угольной мелочи, оборудуют в этой части полости барьерный целик с опережением по мере проведения выработки. После герметизации барьерного целика осуществляют заполнение полости инертной легкосхватывающей массой, которую подают в полости по установленным ранее через барьерный целик трубопроводам.

Предполагаемый способ имеет следующие основные отличительные признаки и операции. Это образование барьерного целика с опережением эластичными баллонами, которые укладывают в сплошную друг к другу рядами, гидровымыв разрушенной угольной массы из полости, а потом при заполнении полости использование двухстадийного процесса.

На фиг.1 изображена полость; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 схема заполнения полости схватывающим раствором.

Способ осуществляют следующим образом.

В процессе проведения выработки 1 по выбросоопасным пластам 2 при развязывании выброса угля и газа образуется полость газодинамического явления (ГДЯ) 3, которая часто пересекает проектное сечение выработки 4. После расследования причин аварии и определения затрат приступают непосредственно к работам по пересечению полости выработкой. Вначале расчищают вручную или путем гидросмыва угольной массы пространство в полости под барьерный целик 5, который оборудуют из резиноэластичных баллонов и бетоноцементных цилиндров из саморасширяющихся растворов, обернутых сеткой, укладываемых в виде штабелей шириной порядка 1 м. Резиновые баллоны заполняют сжатым воздухом, а бетонные в сетке выдерживают до схватывания. По мере оборудования барьерного целика в нем устанавливают трубопроводы 6,7 для двухстадийного заполнения полости (6 в первой стадии заполняют трубопроводом меньшей длины, 7 трубопровод большей длины для заполнения полости во второй стадии). Количество необходимых пар скважин, оборудуемых для заполнения полости, определяют, используя упрощенную методику расчета (фиг. 3). При заполнении полости раствором на основе цемента или полиуретановых составов около каждого трубопровода образуется купол под углом естественного откоса, который для данного раствора величина постоянная.

Расстояние между трубами, расположенными по оси выработки, определяют на основе величины расплыва закладочной смеси с учетом взаимного перекрытия конусов расплава (фиг.3).

l 2ctg ϕ (H_тр. h), (1) Тогда количество пар трубопроводов в полости ГДЯ по оси выработки будет
n=BL/l_тр,
(2) где ϕ угол естественного откоса смеси, используемой для заполнения полости, град;
L длина полости по оси выработки, м; Н_тр высота установки трубопроводов нагнетания за барьерный целик, м; h минимальная высота заполнения полости, принимаемая проектом ведения работ, м.

Пусть полость имеет длину по оси выработки L 30 м; при применении раствора ϕ 6^о; Н_тр 6 м; h 4 м; тогда по формуле (2)
n 14 пар
Принимают 14 пар трубопроводов.

Нагнетание раствора в полость осуществляют в две стадии. В первую стадию осуществляют подачу раствора на мощность слоя 8 не менее 1 м, после пересечения в ней полости выполняют вторую стадию окончательного заполнения полости.

При использовании растворов на основе полиуретанов состав принимают сборным из полиэфирного компонента, например, А-328 (А-329) и полиизоцианат марок А (Б). Продолжительность схватывания этих растворов 1,5-2 ч. Нагнетание осуществляют пневмонагнетательной установкой, например, VPE-III.

Работы по непосредственному пересечению полости осуществляют заходками (фиг. 1). После уборки разрушенной угольной массы из выработки струей жидкости вымывают угольную массу из полости на длину заходки (l_зах.) на участке 0¹-0-б-б¹, где затем устанавливается временная крепь 9, а также вымывают полосу под барьерный целик д-е-б-с с опережением б-б". И т.д. до полного пересечения полости газодинамического явления.

После проведения выработки в зоне полости рабочий агент выпускают из резиновых баллонов, баллоны извлекают для повторного использования, а на их место устанавливают чураковые перемычки или закладывают бутом.

Применение способа позволит значительно повысить безопасность и эффективность ведения горных работ при переходе полостей газодинамических явлений забоем выработки. Кроме того, как показал опыт проведения шахтного эксперимента, применение способа позволит значительно повысить устойчивость выработки.

Способ перехода полостей газодинамических явлений включает уборку разрушенной горной массы из полости последующей расчисткой полос, крепление полости и выработки в районе полости, герметизацию устья полости, распор вмещающих пород в полости. Первоначально расчищают полосу полости, прилегающую к выработке от угольной мелочи, оборудуют в этой части полости барьерный целик с опережением по мере проведения выработки, при этом для герметизации устья полости осуществляют путем создания барьерного целика с опережением, равным не менее одного цикла проведения выработки, в качестве закладочного материала в полость посредством трубопроводов вводят инертную легкосхватывающую массу. Барьерный целик создают из резиновых баллонов, укладываемых рядом без зазора и заполненных рабочим агентом, а после проходки выработкой полости рабочий агент выпускают из баллонов, баллоны извлекают и на их место помещают чураковые перемычки или бут. Барьерный целик создают из сетчатых цилиндров, заполненных расширяющимся бетоно-цементным составом. Расчистку полосы осуществляют гидросмывом. Заполнение полости осуществляют в две стадии, первоначально создавая слой толщиной не менее ширины барьерного целика, а затем полностью заполняя полость посредством использования трубопроводов. Для заполнения полостей используют полиуретаны, а минимальное количество пар трубопроводов для заполнения полости определяют по формуле, приведенной в описании изобретения. 5 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. СПОСОБ ПЕРЕХОДА ПОЛОСТЕЙ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ, включающий уборку разрушенной горной массы из полости с последующей расчисткой полос, крепление полости и выработки в районе полости, герметизацию устья полости, распор вмещающих пород в полости, отличающийся тем, что расчищают первоначальную полосу полости, прилегающую к выработке, от угольной мелочи, оборудуют в этой части полости барьерный целик с опережением по мере проведения выработки, при этом герметизацию устья полости осуществляют путем создания барьерного целика с опережением, равным не менее одного цикла проведения выработки, в качестве закладочного материала в полость посредством трубопроводов вводят инертную легкосхватывающуюся массу. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что барьерный целик создают из резиновых баллонов, укладываемых рядом без зазора и заполненных рабочим агентом, а после проходки выработкой полости рабочий агент выпускают из баллонов, баллоны извлекают и на из место помещают чураковые перемычки или бут. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что барьерный целик создают из сетчатых цилиндров, заполненных расширяющимся бетоноцементным составом. 4. Способ по пп.1 и 3, отличающийся тем, что расчистку полосы осуществляют гидросмывом. 5. Способ по пп.1 4, отличающийся тем, что заполнение полости осуществляют в две стадии, первоначально создавая слой толщиной не менее ширины барьерного целика, а затем полностью заполняя полость при помощи трубопроводов. 6. Способ по пп.1 5, отличающийся тем, что для заполнения полостей используют полиуретаны, а минимальное количество n пар трубопроводов для заполнения полостей определяют по формуле

где ϕ угол естественного откоса смеси, используемой для заполнения полости, град.

L длина полости по оси выработки, м;
H_тp высота установки в полости трубопроводов от барьерного целика, м;
h минимальная допустимая высота заполнения полости и принимаемая в проекте работ, м.