СПОСОБ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ГОРНЫХ УДАРОВ НА ПОЛОГИХ УДАРООПАСНЫХ ПЛАСТАХ Российский патент 2007 года по МПК E21F5/00 

Описание патента на изобретение RU2312990C1

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для предупреждения горных ударов при подземной разработке пологих пластов с труднообрушающимися кровлями.

Известен способ борьбы с горными ударами (А.с. СССР №1578364, МКИ E21F 5/00, опубл. 15.07.90, бюл. 26), заключающийся в том, что из ярусных штреков, которые при ведении очистных работ впоследствии окажутся в зоне опорного давления, в краевые части выемочного столба и околоштрекового целика бурят специальные разгрузочные скважины диаметром 150-390 мм, длиной 5-15 м и расстоянием между ними 1,5-5,0 м.

Недостатками данного способа являются:

- необходимость бурения большого объема скважин впереди очистного забоя (до 5000-10000 м один забой);

- значительные затраты на его осуществление, увеличивающие себестоимость добычи 1 т угля на 20-30%;

- низкая эффективность способа (по данным Калинин С.И. Геомеханическое обеспечение эффективной выемки мощных пологих пластов с труднообрушаемой кровлей механизированными комплексами. / С.И.Калинин, В.М.Колмогоров. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2002. - 113 с.): из 20 горных ударов на пласте 7-7а шахты "Распадская", 12 произошли в выработках, где он применялся).

Наиболее близким к изобретению является способ предупреждения горных ударов (А.с. СССР №1295005, МКИ E21F 5/00, опубл. 07.03.87, бюл.9), заключающийся в том, что изучают стратиграфический разрез и геологическое строение свиты пластов и вмещающих пород, включающие и разрабатываемый удароопасный пласт, определяют нижележащий неудароопасный защитный пласт, который подлежит первоочередной отработке (расстояние между защитным и защищаемым пластами должно быть не менее трех вынимаемых мощностей последнего и не более 40-80 м в зависимости от физико-механических свойств и состава пород междупластья); выбирают технологическую схему опережающей отработки защитного пласта, обеспечивающую ударобезопасное ведение горных работ на защищаемом пласте.

Недостатками этого способа являются:

- обязательное наличие неудароопасного защитного пласта, расположенного ниже защищаемого на расстоянии не менее трех вынимаемых мощностей защитного пласта и не более 40-80 м в зависимости от физико-механических свойств и состава пород междупластья;

- обязательное опережение горных работ на защитном пласте (не менее чем на 1,5 выемочных столба по падению), что в современных условиях и при длинных выемочных столбах может привести к отставанию во времени развития очистных работ на защищаемом (возможно более производительном) пласте на 1-2 года;

- увеличение в 1,3-1,5 раза себестоимости добычи угля, т.к. защитный пласт может быть низкокачественным и залегать в сложных горно-геологических условиях;

- низкая надежность способа из-за высокой изменчивости горно-геологических условий (мощности пластов и междупластий, физико-механических свойств и состава горного массива и др.).

Задачей изобретения является повышение безопасности и эффективности отработки удароопасных пологих пластов.

Решение указанной задачи достигается тем, что в способе предупреждения горных ударов на пологих пластах с труднообрушаемыми кровлями, заключающемся в том, что изучают стратиграфический разрез и геологическое строение свиты пластов и вмещающих пород, включающие и разрабатываемый удароопасный пласт, согласно изобретению определяют пространственную ориентацию эндогенных трещин в кровле защищаемого пласта, а технологическую схему выемки пласта и направление подвигания очистного забоя выбирают таким образом, чтобы эндогенные трещины основной системы в породах кровли падали в сторону выработанного пространства и угол встречи линии очистного забоя и линии простирания этой системы трещин составлял 20-40°.

Изобретение поясняется чертежами, где показано формирование блоков пород труднообрушаемой кровли при падении трещин основной системы "на забой" (фиг.1) и "на выработанное пространство" (фиг.2); на фиг.3 приведена выкопировка из плана горных работ по пласту 6-6а шахты "Распадская".

Способ осуществляется следующим образом. В том случае, когда трещины падают "на забой", формирование блоков происходит по традиционной схеме, т.е. в процессе выемки пласта 1 и подвигания очистного забоя на расстоянии, кратном ширине захвата комбайна, в породах кровли образуются трещины горного давления 2, которые по мере накопления энергии все больше и больше прорастают в слое труднообрушаемой породы. Однако накопленной энергии ни одной из них не хватает, чтобы достичь послойной трещины 3 (ослабленного механического контакта). При выемке последующих стружек угля в очистном забое очередная трещина горного давления 2, совпав с эндогенной (прирожденной) трещиной 4, которая также является ослабленным контактом, быстро прорастает до послойной трещины 3, завершая процесс формирования обрушающегося блока. Потеряв связи и с массивом пород, расположенным впереди очистного забоя по простиранию, и с массивом, который располагается выше него, блок приходит в движение, формируя высокие уровни статической и динамической нагрузки на краевые части выемочного столба, целиков и крепь очистного забоя (фиг.1). Это и является причиной проявления горного удара при наличии других сопутствующих факторов.

При падении эндогенных трещин 4 "на выработанное пространство" механизм разрушения пород кровли совершенно иной. Формирование очередного блока начинается также с периодически образующихся и прорастающих по мере накопления энергии трещин горного давления 2 (линия АС на фиг.2). Однако, когда одна из этих трещин достигнет эндогенной трещины 4 (точка С на фиг.2), дальнейшее оконтуривание будущего блока меняет свое направление и продолжается уже по линии ослабленного эндогенной трещиной массива (линия СВ на фиг.2). В результате этого формируется блок сложной конфигурации ACBB'C'A' с шарнирами в точках С и С'. Порода, заключенная в треугольнике АСД, после разрушения в процессе разворота блока обеспечивает частичное подбучивание его передней консоли. Наличие опоры и связей у формирующегося блока по линиям СВ и А'С' и в шарнирах в точках С и С' обеспечивает плавный разворот и опускание блоков на почву или на обрушенные породы нижних слоев кровли, не создавая при этом опасных уровней концентрации и величины нагрузки на краевые части выемочного столба и прилегающих целиков.

Кроме указанного выше необходимо отметить, что отработка выемочных столбов в направлении против падения эндогенных трещин 4 (трещины падают "на выработанное пространство") в 1,4-1,8 раза эффективней, а аварийность очистного оборудования в 1,4-1,8 раза меньше, чем при работе их в противоположном направлении (Набоков А.И. Совершенствование раскройки и порядка отработки шахтных полей. // Вестник Кузбас. гос. техн. ун-та. - 2004. №1, - с.38-39.).

В приведенных выше описаниях механизмов формирования обрушающихся блоков осадочных (трещиноватых) пород изложены новые принципы (гипотеза) разрушения труднообрушаемой кровли с учетом дислокации ее трещинами горного давления, эндогенными трещинами и послойными ослабленными механическими контактами.

Предложенный способ предупреждения горных ударов при разработке пластов с труднообрушаемой кровлей имеет следующие преимущества:

- обеспечение более высоких уровней ударобезопасности и эффективности горных работ за счет перераспределения и снижения нагрузки на краевые части выемочного столба, прилегающие целики и выработки;

- отсутствие значительных дополнительных затрат на приведение горного массива в неудароопасное состояние за счет отсутствия необходимости выполнения специальных работ (мероприятий) для этой цели;

- снижение аварийности и повышение производительности очистного оборудования за счет снижения нагрузки на крепь очистного забоя в 2,5-3,5 раза.

В таблице приведены результаты анализа 32 случаев проявления горных ударов по четырем пластам, а на фиг.3 приведена выкопировка из фактического плана горных работ по пласту 6-6а шахты "Распадская", где показаны направления подвигания очистных забоев 5, линия простирания 6 и направление падения 7 основной системы эндогенных трещин.

Как видно из таблицы и фиг.3, все 32 горных удара, зафиксированных на пластах 6-6а, 7-7а, 9-10, и 9, произошли в лавах с нечетными номерами, т.е. там, где падение эндогенных трещин было "на забой".

Следует отметить, что ориентация подвигания очистных забоев в пространстве по отношению к элементам залегания основной системы эндогенной трещиноватости и на других пластах, где зафиксированы горные удары, аналогичны рассмотренным выше. Об этом свидетельствуют нечетные номера лав по всем пластам (см. табл.). Из этого следует, что все горные удары и другие тяжелые формы проявления горного давления происходили лишь в тех случаях, когда трещины падали "на забой".

Следовательно, для предупреждения горных ударов при отработке пластов с труднообрушаемыми кровлями очистные забои необходимо ориентировать так, чтобы трещины основной системы падали "на выработанное пространство".

Данный факт объясняется различным механизмом разрушения и характером обрушения пород кровли при разных направлениях движения очистных забоев относительно направления падения эндогенных трещин.

Похожие патенты RU2312990C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ БОРЬБЫ С ГОРНЫМИ УДАРАМИ И ВНЕЗАПНЫМИ ВЫБРОСАМИ 2015
  • Галкин Александр Федорович
  • Степанова Людмила Викторовна
RU2599121C1
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МОЩНОГО НАКЛОННОГО УДАРООПАСНОГО ПЛАСТА 1998
  • Бич Я.А.
  • Шванкин М.В.
  • Кохальников А.В.
  • Минин Ю.Я.
  • Дочев П.П.
RU2143074C1
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ПОЛОГИХ И НАКЛОННЫХ УДАРООПАСНЫХ ПЛАСТОВ 2005
  • Яковлев Дмитрий Владимирович
  • Розенбаум Марк Абрамович
  • Цивка Юрий Васильевич
  • Ишхнели Отари Георгиевич
  • Шванкин Михаил Васильевич
  • Минин Юрий Яковлевич
  • Стеценко Виталий Петрович
RU2296859C1
СПОСОБ ЗАКЛАДКИ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ ДЛИННЫМИ СТОЛБАМИ 2020
  • Громцев Кирилл Владимирович
  • Ковальский Евгений Ростиславович
RU2735173C1
КОМПЛЕКСНЫЙ СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ДЕГАЗАЦИИ РАБОЧЕГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА, ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА И ПЛАСТОВ-СПУТНИКОВ И УПРАВЛЯЕМОГО ОБРУШЕНИЯ ТЯЖЕЛОЙ КРОВЛИ 2013
  • Кузяев Лев Сергеевич
  • Пугач Александр Сергеевич
RU2540750C2
СПОСОБ ИНТЕНСИВНОЙ ОТРАБОТКИ ПОЛОГИХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ МЕХАНИЗИРОВАННЫМИ КОМПЛЕКСАМИ БЕЗ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ПРОХОДКИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК 2010
  • Розенбаум Марк Абрамович
  • Громов Юрий Викторович
  • Шабаров Аркадий Николаевич
  • Власенко Дмитрий Сергеевич
  • Баскаков Владимир Петрович
RU2444624C1
СПОСОБ БОРЬБЫ С ДИНАМИЧЕСКИМИ ЯВЛЕНИЯМИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ 1992
  • Гусельников Л.М.
  • Зуев В.А.
  • Осипов А.Н.
  • Безбородов А.А.
RU2034991C1
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ПОЛОГОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА 2005
  • Ялевский Владлен Данилович
  • Федорин Валерий Александрович
  • Анферов Борис Алексеевич
  • Варфоломеев Евгений Леонидович
RU2284414C1
Способ разработки пологих и наклонных удароопасных пластов 2002
  • Шванкин М.В.
  • Кузнецов А.В.
  • Минин Ю.Я.
RU2224890C1
СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА 2008
  • Скрицкий Владимир Аркадьевич
  • Кулаков Геннадий Иванович
RU2360128C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 312 990 C1

Реферат патента 2007 года СПОСОБ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ГОРНЫХ УДАРОВ НА ПОЛОГИХ УДАРООПАСНЫХ ПЛАСТАХ

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для предупреждения горных ударов при подземной разработке пологих пластов с труднообрушающимися кровлями. При осуществлении способа изучают стратиграфический разрез и геологическое строение свиты пластов и вмещающих пород, включающие и разрабатываемый удароопасный пласт, определяют пространственную ориентацию эндогенных трещин в кровле защищаемого пласта. Технологическую схему выемки пласта и направление подвигания очистного забоя выбирают таким образом, чтобы эндогенные трещины в породах кровли падали в сторону выработанного пространства и угол встречи линии очистного забоя и линии простирания этой системы трещин составлял 20-40°. Повышается безопасность и эффективность отработки пластов. 3 ил., 1 табл.

Формула изобретения RU 2 312 990 C1

Способ предупреждения горных ударов на пологих удароопасных пластах, заключающийся в том, что изучают стратиграфический разрез и геологическое строение свиты пластов и вмещающих пород, включающих и разрабатываемый удароопасный пласт, отличающийся тем, что определяют пространственную ориентацию эндогенных трещин в кровле защищаемого пласта, а технологическую схему его выемки и направление подвигания очистного забоя выбирают таким образом, чтобы эндогенные трещины в породах кровли падали в сторону выработанного пространства и угол встречи линии очистного забоя и линии простирания этой системы трещин составлял 20-40°.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2312990C1

Способ перевода удароопасности массива в неудароопасное состояние 1984
  • Опарин Виктор Николаевич
  • Бобров Геннадий Федосеевич
  • Курленя Михаил Владимирович
  • Шемякин Евгений Иванович
  • Чернов Олег Игнатьевич
  • Кузнецов Юрий Сергеевич
SU1295005A1
Способ предупреждения горных ударов и выбросов 1988
  • Кротов Николай Владимирович
  • Шабаров Аркадий Николаевич
  • Петухов Игнатий Макарович
  • Сидоров Владимир Семенович
  • Бураков Валерий Николаевич
SU1539324A1
Способ предупреждения горных ударов и устройство для его осуществления 1988
  • Протасов Юрий Иванович
  • Городниченко Василий Иванович
  • Трушкин Александр Николаевич
SU1596119A1
Способ предупреждения горных ударов 1991
  • Еременко Андрей Андреевич
  • Курленя Михаил Владимирович
  • Еременко Виталий Андреевич
SU1803585A1
СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ГОРНЫХ УДАРОВ И ПОВЫШЕНИЯ ОБРУШАЕМОСТИ КРОВЛИ 1994
  • Мартынов Юрий Иванович
RU2078216C1
СПОСОБ ОБРУШЕНИЯ ПОКРЫВАЮЩИХ ПОРОД 1999
  • Дядькин Ю.Д.
  • Цюпка Д.Н.
RU2163968C2
0
SU160599A1

RU 2 312 990 C1

Авторы

Набоков Анатолий Иванович

Иванов Вадим Васильевич

Ренев Алексей Агафангелович

Филимонов Константин Александрович

Даты

2007-12-20Публикация

2006-03-28Подача