Способ предупреждения горных ударов Советский патент 1983 года по МПК E21F5/00 

ел |

о: со Изобрет.ение относится к горной промышленности и может быть использовано нри разработке удароопасных пластов в угольных, шахтах. Известен способ предотвращения динамических и газодинамических явлений в массиве горных пород, включающий бурение скважин переменным сечением в виде плоской щели, ориентированной относительно вектора максимального главного напряжения, и направление выраженной слоистости горных пород 1. Недостатком данного способа является ограниченность его применения в условиях, когда напряженность массива не превышает прочности угля или породы. При этом эффект разгрузки в окрестности скважины позволяет лишь увеличить фильтрацию потока воды и имеет ограниченный характер. Наиболее близким к предлагае.мому по технической сущности и достигаемому результату является способ предупреждения горных пород, включающий установление расстояния между скважинами, определение напряжений и бурение скважин 2. Недостатком известного способа является то, что при бурении скважин одним диаметром по всей призабойной части пласта отсутствует возможность снятия высоких концентраций напряжений, при этом скважины большого диаметра, существенно ослабляют прилегающую непосредственно к выработке зону пласта, что отражается на ее устойчивости, и недостаточно снижают Напряжения в зоне максимальных нагрузок. Цель изобретения - повышение надежности и увеличение безопасности работ путем учета распределения напряжения в краевой части пласта. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу предупреждения горных ударов, включающему установление расстоя ния между скважинами и определение напряжений, бурение скважин, определяют изменение напряжений от кромки забоя вглубь массива до интервала, на котором рост напряжений сменяется их падением, выделяют зону максимальных напряжений и скважины бурят от устья минимально возможным диаметром, далее диаметр скважин повышают и в зоне максимальных напряжений бурения выполняют наибольшим диаметром, после перебуривания зоны максимальных напряжений диаметр скважин снижают до первоначального, при этом расстояние между скважинами определяют по формуле с т-Т, 100, м, где V - выход буровой мелочи из зоны максимальных напряжений, По - норма извлечения угля, /о; b - ширина зоны максимальных напряжений, м; ш - мощность пласта, м; k - коэффициент разрыхления. 97 На чертеже приведена схема бурения скважин переменного сечения в зависимости от распределения напряжений в краевой части пласта. Способ осуществляют следующим образом. До начала бурения разгрузочных скважин выполняют оценку напряженности угля в краевой зоне пласта, например, распространенным на щахтах, разрабатывающих пласты угля, опасные по горным ударам, методом по выходу буровой мелочи из скважины диаметром 43 мм и строят эпюру 1 распределения напряжений. На этой эпюре выделяют зону 2 максимальных нагрузок. Ширину интервала принимают равной 0,3- 0,5 длины скважины симметрично относительно точки максимума опорного давления или глубинную часть скважины в случае, когда длина скважин меньше расстояния до точки максимума. Разгрузочную скважину от устья бурят минимально возможным диаметром 3, который подбирают исходя из технологических соображений. Но не условий разгрузки. Длину частка с минимальным диаметром принимают в зависимости от крутизны кривой опорного давления, но не более половины длины скважины. Далее диаметр скважины повышают до сечения 4 и в зоне максимальных напряжений бурение выполняют наибольщим диаметром 5. При перебуривании зоны максимальных напряжений сечение 6 вновь снижают. Ступенчатое повыщение сечения скважины не обязательно, оно может быть и плавным. Разгружающую полость скважины и ее расширение в зоне максимума возможно выполнить различными способами. При обычном механическом бурении станками применяют коронки с выдвижными резцамирасщирителями сечения скважин. Возможно применение специальной технологии по расширению уже пробуренной одним диаметром скважины. Например, несложно применить разрущение стенок в зоне опорного давления струей воды под давлением. В условиях высоких концентраций напряжений происходит самопроизвольное разрущение стенок скважины. В этих условиях не требуется специального оборудования для расширения сечения. Увеличение диаметра обеспечивают тщательной расщтыбовкой скважины буровым снарядом. Оценку размеров выполненной ослабляющей полости производят по выходу буровой мелочи с соответствующего интервала скважины. Разгружающее действие скважин оценивают показателем, выраженным в процентах относительно общей массы угля в обрабатываемой полосе, за которую принимают интервал, соответствующий зоне 2 максимума опорных нагрузок. На этом участке ведут замер буровой мелочи и сравнивают его с нормативным показателем, который устанавливают экспериментальными наблюдениями эффективности разгрузочных скважин при различных параметрах бурения. Расстояние между скважинами по количеству выбуренного из скважины угля устанавливают из выражения с Fcisn, 00. м „ где V - фактически извлеченный насыпной объем угля из зоны максимальных (Гапряжений, По - норма извлечения угля из массива, %; b - ширина зоны максимальных нагрузок, м; ш - мощность пласта, м; k - коэффициент разрыхления. Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что так как краевая часть массива (или угольного целика) на удароопасном пласте угля имеет характерную картину распределения напряжений с явно выраженным участком высоких концентраций в зоне максимальных нагрузок, уголь в -этой зоне Находится в предельном состоянии и составляет очаг возможного проявления горного удара, то для погашения удароопаснои обстановки необходимо и достаточно обеспечить разгрузку именно этой зоны массива. Зона пласта около обнажения не несет высоких нагрузок и является практически нейтральной. Создание в этой зоне полости скважины является излишним технологическим процессом. Ограничение сечения скважин до разумных пределов способствует снижению трудоемкости и энергозатрат на бурение, отгрузку и транспортировку угля. Важным фактором является сохранение устойчивости этой зоны, прилегающей к выработке, так как она создает отпор нагрузкам из глубины массива и предохраняет выработку от динамических или статических проявлеНИИ горного давления. Кроме того, применение предлагаемого способа позволяет повысить го надежность за счет воздействия itaaony максимальных напряжений, которая ляется очагом горного удара, и более равномерной обработки массива путем использования объективного показателя разгружающего действия и oneративной корректировки параметров бурения разгружающих скважин.

СПОСОБ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ГОРНЫХ УДАРОВ, включающий установление расстояния между скважинами и определение напряжений, бурение скважин, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения безопасности работ путем учета распределения напряжений в краевой части пласта, определяют изменение напряжений от кромки забоя вглубь массива до интервала, на котором рост напряжений сменяется их падением, выделяют зону максимальных напряжений и скважины бурят от устья минимально возможным диаметром, далее диаметр скважин повышают и в зоне максимальных напряжений бурения выполняют Наибольшим диаметром, после перебуривания зоны максимальных напряжений диаметр скважин снижают до первоначального, при этом расстояние между скважинами определяют по формуле ,-100 М, где V - выход буровой мелочи из зоны максимальных напряжений, По - норма извлечения угля, %; b - ширина зоны максимальных (Я напряжений, м; m - мощность пласта, м; h - коэффицииент разрыхления.