Способ разгрузки пластовой выработки от напряжений Советский патент 1987 года по МПК E21D11/00 

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам разгрузки пластовых горных выработок от повышенного горного давления при разработке угольных пластов на большой глубине для слоистых слабых пород,.

Целью изобретения является повышение устойчивости основной выработки.

На фиг. 1,2 показана передовая печь, пройденная в угольном пласте; на фиг. 3, 4 - основная выработка на стадии увеличения ее сечения и установки основной крепи (трещины-зоны неупругих деформаций); на фиг. 5 - график соотношения скоростей конвергенции.

На фиг. 2-4 приняты следуюшие обозначения; передовая печь 1, угольный пласт 2, основная выработка 3, основные крепи 4, 5. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Первоначально ре1пают вопрос о величине проектного сечения основной выработки исходя из ее технологических функций (количества подаваемого воздуха, габаритов транспортных средств и т. д.) Так в рассмотренном примере исходя из условий проветривания сечение основной выработки должно быть не менее 13 м . По типовым сечениям определяют ближайшее большее типовое сечение. Типовое сечение выработки 13,8 м , И1ирипа выработки в проходке равна 4,6 м. Принимают ширину передовой печи 4,6 м, а высоту печи принимают равной мопиюсти пласта, которая в приме)е равна 1,5 м.

Физическое обоснование этого параметра заключается в следующем. При проведении выработки в полого-слоистом массиве размер зоны неупругих деформаций в кровле и ючве выработки зависит от ее ширины. Поскольку ширина передовой печи равна ширине проектного сечения, то в слоистых породах в кровле и почве печи зона не упругих деформаций формируется на такую же глубину, как и вокруг основного сечения. Равенство -„чубины зоны неупругих деформаций в кровле и почве передовой иечи и основной выработки приводит к тому, что часть пород, которая составила бы объем смеи еипых в выработку, будет вынута при расп1ирении сечения печи до проектных размеров.

После обнаружения пород кровли и почвы у угольного забоя передовой печи отбирают пробы пород, определяют влажность пород в массиве (в примере равна 6%), а затем производят гигроскопическое водоиасын1ение образца пород и определяют в.мажиость, соответствуюп ую полной влагоемкостн.которая равна 11 %. Сравнивая естественную влажность пород и влажность, соответствующую полной влагоемкости, опре деляют степень возможного водопогло- щения горных пород непосредственно в кровле и почве пласта. Для условий примера водопоглощение по объему составляет . Следовательно, 1 м породы поглотит 0,05 м воды. На один погонный метр печи объем V подаваемой воды в породы кровли и почвы выработки составит V- f 9 9 1 1 i i,i3

--Jn

где 5в - сечение основной выработки, 13,8 6л -сечение передовой печи, 6,9 а-щирина печи, 4,6 м; тп -мощность пласта, 1 5 м

,6-1,,9 м2; о -процент водопоглощения пород, 5%.

,345 м Таким образом, при продвигании забоя

е передовой печи на 1 м в породы кровли и почвы через два щпура длиной 1,5 м подают при помощи насосов НУМС-10 и гидрозатворов 13-3 объем воды, равный 0,345 м . Дополняя этой водой естественную влажность пород достигают макси0 мальной естественной влажности пород. Свойство поглощать влагу присуще все.м осадочным породам, особенно оно характерно для слоистых слабых глинистых пород. Проникая в породы, двигаясь по природным и технологическим трещинам, вода достигает устьев трещин и создает возле них электростатический распор между поверхностями трещин, что способствует их быстрому прорастанию.

Таким образом, гигроскопическое насыQ щение пород является ускорителем процесса формирования зоны неупругих деформаций в породах, которые будут вынимать. Если в эти породы подать воды меньще, чем они могут пог,чотить, то в них снизится интенсивность процесса формирования

г зоны неупругих деформаций. Если в эти породы подать воды больше, чем это необходимо для их максимального гигроскопического пасындения, то излищки непоглощенной воды проникнут за границы проектного контура и вызовут разрушение тех

0 пород, которые будут оставаться на контуре основной выработки, а,следовательно, снизят ее устойчивость. Затем определяют соотношение скоростей конвергенции боковых пород передовой печи.

5 В передовой печи в кровле и почве, а также в стенки выработки устанавливают контурные реперы и, по мере проходки передовой печи, по этим реперам измеряют скорости вертикальной и горизонтальной конвергенции пород на кон0 туре передовой печи следующим образом. Вначале измеряют расстояние между реперами /tg l,5 м (вертикальное) и hz 4,6 м (горизонтальпое) в определенный момент времени (например, 14 ч 15.07.85), за тем через Л (равное, напри.мер, 1 сут., т. е.

- 14 ч 16.07.85 производят замер расстояний /Is и /г.,, которые соответственно равны 1,486 м и 4,592 м. Таким образом, скорость вертикальной конвергенции равна

14 мм/сут, а горизонтальной - 8 мм/сут, Соотношение скоростей составляет ,5. Измеряя ежедневно h и /z, получим данные, которые в виде графика представлены на фиг. 5.

Из графика видно, что на 26 сут после проходки передовой печи на расстоянии 44 м от забоя соотношение скоростей конвергенции стабилизировалось на уровне 1,1.

Если увеличение начать раньше момента стабилизации указанного соотношения, то это приведет к дополнительным смеш,ениям в увеличенном основном сечении выработки за счет еше незавершившегося процесса трешинообразования во вмешаюших породах Это приведет к снижению устойчивости выработки.

Если расширение начать позже, чем момент стабилизации соотношений, то с течением времени это вызовет дополнительный рост зоны неупругих деформаций, поскольку разрушенные породы (а не крепь) не могут обеспечить достаточный отпор породам области влияния выработки на массив. Это приведет к тому, что после расширения сечения вокруг выработки основного сечения будет образована зона неупругих деформаций повышенных размеров, что приведет к снижению устойчивости основной выработки.

Таким образом, через 26 сут увеличивали передовую печь 1 до сечения основной выработки 3 и устанавливая крепь 4 (например, железобетонные ножки и металлические верхняки из спецпрофиля) сечением в свету 13,8 М-.

После проходки выработки смещения в основной выработке стабилизировались через 6 сут на расстоянии 8 м от забоя расширения, и в дальнейшем выработка была устойчивой.

Формула изобретения

Способ разгрузки пластовой выработки от напряжений, включаюший проведение передовой печи, последующее ее увеличение до проектного сечения основной выработки, установку постоянной крепи, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости основной выработки, передочую печь прохо- дят на всю ширину основной выработки, породы, подлежащие выемке при увеличении печи, увлажняют до максимальной гигроскопической влажности, измеряют вертикальную и горизонтальную конвергенцию пород контура передовой печи, а уве- личение печи до проектного сечения основной выработки производят после стабилизации соотношения скоростей вертикальной и горизонтальной конвергенции пород.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для разгрузки горных выработок от повышенного горного давления при разработке угольных нластов. Цель изобретения - повышение устойчивости основной выработки. На всю ширину основной выработки проводят передовую нечь 1. По контурным реперам, устанавливаемым в стенки выработки, измеряют скорости вертикальной и горизонтальной конвергенции пород. Увеличивают печь до проектного сечения выработки после стабилизации соотношения скоростей вертикальной и горизонтальной конвергенции пород. Породы, подлежаохие выемке при увеличении печи 1, увлажняют до максимальной гигроскопической влажности. После этого устанавливают постоянную крепь 4. 5 ил. С € (Л со 4; О 00 tS3

cpus. 7

. 2

Фиг.

После стабилизации

соотношение ско- pocmei}

После стабилизаци

соотношение ско- pocmei}

hg-hs

4V

-1-гг

/ 8 П 1В 20 24 28 32 36 Т.ут. Фи. S

Составитель ,П. Бсрсзкнма

Техред И. ВерееКорректор М. Шароши

Тираж 455Подписное

ВПМНПИ Государствеиного комитета С( -(Л по делам изобретений и открытий

И3035, Москва, Ж--35, Раушская иаб., д. 4/5 1 li4)(j;a-Tiseniio-iio.-iHfpa(|)i4ecKoe предприятие, Г . Ужгород, y,:i. Проектная, 4