Способ предварительного ослабления массива в зоне геологического нарушения Советский патент 1985 года по МПК E21D11/00 E21C37/06 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам подготовки нарушенных пластов к переходу очистным забоем.

Целью изобретения является повышение эффективности и безопасности проводимых работ.

На фиг. 1 изображена общая схема подготовки зоны геологического нарушения к переходу; на фиг.2 - разрез А-А. на фиг. 1.

Способ осуществляется следующим образом.

До подхода очистного забоя лавы 1 к геологическому нарушению 2 значале производят бурение спаренных скважин 3 и 4 перед зоной нарушения параллельно нарушению из выработки 5, затем в .забойную часть скважины 4 подают прогретый воздух с помощью бурильной установки, которая оборудована вихревым энергоразделителем. По окончании цикла прогрева и промораживания пород изменяют тепловой режим в скважинах путем изменения положения полостей коллектора вих- , ревого энергоразделителя.

I .

Затем аналогично подготавливается зона, находящаяся за нарушением 2, для чего используют скважины 6 и 7.

Температура нагреваемого воздуха 60 - 150°С. Время протаивания мерзлых пород подготавливаемой нарушенной зоны при расстоянии между скважинами 3 м составляет примерно 38 ч,при расстоянии между скважинами 1 м - 21 ч. Диаметр скважин принимается равным 0,1 м. Подача прогретого воздуха осуществляется с добавлением поверхностно-активных веществ,-которые позволяют повысить эффективность разрушения пород при внедрении влаги в микротрещины массива. После окончания цикла протаивания подготавливаемой нарушенной зоны ее промораживают подачей холодного воздуха в устье, скважины. Влага в микротрещинах превращается в лед, дополнительно растрескивая нарушенную зону. Температура подаваемого холодного воздуха достигает -60°С, при этом время промораживания должно соответствовать времени протаивания с тем, чтобы автоматизировать процесс работы вихревого энергоразделителя, Время промораживания изменяют обратно пропорционально температуропроводности пород, ,

Для определения длительности цикла прогрев - охлаждение используют понятие радиуса теплового влияния который в зависимости от времени и температуропроводности горных пород (а) определяется в безразмерных переменных по следующей формуле

S + 4a1

(1)

Поскольку расстояние между скважинами остается неизмененным, то

..р Х

(2)

Используя зависимость (1) получают

(3)

пр пр - ох ох

откуда

апр (-0

-

(4) anv tr

np

Из зависимости (4) при известных значениях а легко определить необходимую длительность периода охлаждения

§Л

(5)

с.р.

ПР

0

где арр - температуропроводность горных пород при температуре

т . .

(6) р 2 -

- температуропроводность горных пород при температуре

То.х + T(jp

(7)

ох

При расчете (6) и (7) принято, что период прогрева предшествует периоду охлаждения, а прогрев и охлаждение осуществляются одновременно из нескольких скважин.

Время прогрева определяют из зависимости (1)

s.

(8)

4а Т

ерным переменным,

. 0 о

или

пр.,(10)

(Т„р Зная зависимость а от температуры определяют По известному Тпри TQ находят Т и вычисляют значение ад(То). По формуле (5) определяют значение .Данные зависимости позволяют обратным путем подобрать параметры „. , обеспечивающие за данньш промежуток времени прогрев охлаждение пород между сква жинами, пробуренными по предварительно заданной сетке. I Применение предлагаемого способа позволяет производить разупрочнение пород в зоне геологического нарушения Если эти породы, представленные мерзлыми песчаниками, имеют козффидиент 1 854 крепости 6-7 по шкале Протодьяконова, то после их.разупрочнения предлагаемым: способом крепость может быть снижена до 3-4,что позволяет производить выемку пород в зоне нарушения без буровзрьшных работ с присечкой пород выемочной машиной, а следовательно, обеспечить переход геологического нарушения комплексом без его демонтажа. Заранее подготовленные длинные выемочные столбы производят заблаговременно произвести работы по бурению скважин, а также точно по времени подвигания очистного забоя осуществить разупрочнение пород.

1. СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОСЛАБЛЕНИЯ МАССИВА В ЗОНЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО НАРУШЕНИЯ, включающий бурение скважин впереди очистного забоя и температурное воздействие на массив, о -т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьппения эффективности и безопасности проводимых работ, температурное воздействие на массив производят циклично, при этом на первом этаже подают в -забойную часть скважины прогретый воздух с добавлением поверхностно-активных веществ для o6ecne4eHjiH оттаивания массива, а на втором осуществляют подачу в устье скважины холодного воздуха для промораживания массива, причем время промораживания равно времени протаивания, и изменяется обратно пропорционально коэффициенту температуропроводности пород. i (Л 2. Способ по п. 1,отличаю,щ и и с я тем, что по истечении цикла направление движения.прогретой и холодной струй воздуха изменяют . vj Од 00 ел Фиг.1