Способ определения безопасных зон выемки в призабойной части выбросоопасного угольного пласта Советский патент 1987 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышпенности и может быть использовано при разработке угольных пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа.

Целью изобретения является повы- шение эффективности определения безопасных зон за счет кенрерывности контроля размера формируемой в процессе виброобрабо.тки горного массива безопасной зоны выемки и снижения трудозатрат.

Способ осуществх1яют следующим образом,

Б заб ое выработки в зоне концентрации напряжений, например в углах ниш, кутков, устанавливают между кровлей.и почвой пласта гидростойку. Между кровлей и гидростойкой помещают вибратор и прижимают его гидро- стойкой к кровле, Величину первоначального статического давления в гидростойке выбирают из условия предотвращения ее сползания в первоначагсь- ный период работы вибратора и .принимают равной 1-3% наименьшей прочности пород кровли и почвы на одноосное сжатие. Большие значения первоначального статического давления на гидростойке нежелательны, так как принимаются за счет снижения амплитуды копебащ-ш давления на вибраторе и связаны с уменьшением излучаемой в горный массив энергии, т.е. со снижением эффективности обработки горного массива.

В угольный массив бурят шпур и по начальной скорости .газовыде ления из него, замеряемой поинтервально, определяют координату безопасной зоны выемки.

В гидравлическом вибраторе создают динамические колебания давления с амплитудой

Ьа К ё- ,

где ( - наименьшее из значений предела прочности пород кровли и почвы пласта на одноосное сжатие. Па;

65..- величина статического давл§ния на вибраторе. Па; К - коэфф1щиент запаса, равный 0,6-0,7,

Наибольшее значение коэффициента апаса принято из условия предотвраения разупрочнения пород почвы и ровли в зоне установки вибратора и редупреждения обрушений непосредственной кровли, Наименьщее значение коэффициента запаса обусловлено нежелательным снижением амплитуды колебаний давлений на вибраторе, так как это ведет к енюкению эффективности виброобработки горного массива.

Частоту динамических колебаний гидравлйческого вибратора изменяют в. заранее установленной области возможных резонансных частот горного массива с минимального до максимального значения. Одновременно с изменением частоты контролируют уровень действующего значения виброскорости кровли. Частоту, на которой уровень действующего значения виброскорости кровли принимает максимальное значение, идентифицируют как резонансную. Значения координаты безопасной зоны выемки Ij,величины первоначально статического давления на гидростойке бет и резонансной частоты горного

массива и. фиксирук1Т,

Дальнейшую виброобработку горного массива производят на резонянсной частоте ы., Одновременно с иброоб- работкой горного Мс1ссива выделяют и

контролируют величину статического давления на гидростойке б. , В результате виброобработки горного массива увеличивается размер безопасной зоны выемки, породы почвы и кровли сближаются и вызывают увеличение величины статического давления на гидростойке. При изменении величины статического давления на заранее заданную величину, например на (0,,20)6 ,, виброобработку горного массива прерывают.

Пределы изменения величины приращения статического давления (0,15- -0,20)6 на гидростойке обусловлены,

с одной стороны 0,206, необходимостью получения достаточно точной зависимости 1 f ((;).,ы )за первые 5-6 циклов виброобработки горного массива и, с другой стороны - 0,156,,

возрастанием трудоемкости работ при увеличении числа экспериментальных данных, по которым строится эт,а зависимость,

В гидравлическом вибраторе создают динамические колебания давления с амплитудой

6« KS -й„ ,

где i - наименьшее из значений предела прочности пород кровли

6с.К и почвы на одноосное сжатие, Па;

величина статического давления на вибраторе, Па; коэффициент запаса, равный -0,6-0,7.

Частоту динамических колебаний гидравлического вибратора изменяют в области возможных резонансных частот горного массива с минимального до максимального значения. Одновременно с изменением частоты контролируют уровень действующего значения виброскорости кровли и определяют по нему резонансную частоту горного массива. Значения координаты безопасной зоны выемки Ig, величины- статического давления жидкости на гидростойке бет и резонансной частоты ui р фиксируют.

Последующую виброобработку горног массива ведут на вновь полученной резонансной частоте с амплитудой динамических колебаний давления на гидравлическом вибраторе, скорректированой по приводимой формуле. Одновременно с виброобработкой выделяют и контролируют величину статического

давления жидкости на гидростойке. При ЗО колебаний массива, определение зоны

изменении статического давления на гидростойке на заранее заданную величину процесс виброобработки горного массива прерывают, поинтервальным измерением начальной скорости газовьще- ления из щпура определяют координату безопасной зоны выемки, частоту процесса виброобработки и амплитуду динамических колебаний давления жидкости корректируют и последующую виброобработку горного массива ведут вновь на резонансной частоте. Параметры состояния забоя (размер безопасной зоны.выемки, статическое давление жидкости на гидростойке и резонансную частоту) вновь фиксируют. Виброобработку горного массива производят до сформирования необходимой величины безопасной выемки.

Аналогичные операции по определению в процессе виброобработки указанных параметров состояния забоя производят на протяжении 5-6 циклов выемки. Таким образом, всего для получения зависимости 1 (и)в;(гст ) ис- пояьзуют 5-6 циклозамеров. Эта зависимость приведена на чертеже.

Меньщий предел числа циклозамеров обусловлен резким снижением достовер

28547 .

ности устанавливаемой зависимости между указанными параметрами состояния забоя с уменьшением числа экспериментальных данных,.а больший предел - существенным ростом трудоемкости работ при незначительном увеличении достоверности этой зависимости.

Устанавливают на основе экспери- 10 ментальных данных зависимость

1 f(a;p,6,,).

В последующих циклах виброобработки горного массива размер безопасной

зоны выемки Ig в каждом цикле вибро- 15 обработки определяют непрерывно по резонансной частоте горного массива, которую непрерывно в процессе виброобработки отслеживают, и по величине статического давления жидкости на гидростойке.

20

Формула изобретения

Способ определения безопасных зон выемки в призабойной части выбросо- опасного угольного пласта, включающий воздействие на породы массива создаваемых вибратором импульсов с частотой, равной частоте собственных

безопасной выемки по скорости начального газовыделения, отличающийся тем, что, с целью . повьшения эффективности определения

5 безопасных зон за счет непрерывности контроля размера формируемой в процессе виброобработки горного массива безопасной зоны выемки и снижения трудозатрат, перед воздействием

0 на массив виброимпульсами устанавливают гидростойку и фиксируют координату безопасной зоны выемки, резонансную частоту горного массива и величину начального статического

5 давления на гидростойке, вибратором создают динамические колебания с амплитудой

ia ,

где ё наименьшее из значений 0предела прочности пород

кровли и почвы на одноосное сжатие. Па;

(ij.,. - величина статического давления на вибраторе. Па; К - коэффициент запаса, равный 0,6-0,7, . . при достижении статического давления на гидростойке, равного (0,15-0,20)6, виброобработку прерывают, фиксируют

5

51

величину статического давления на гидростойке, ширину зоны безопасной выемки, частоту резонанса горного массива и проводят повторную виброобработку на вновь полученной резонансной частоте, затем повторяют аналогичные операции до получения заданной ширины зоны безопасной выемки, по полученным значениям строят

285476

зависимость ширины зоны безопасной выемки(15 от резонансной.частоты Ыр) и статического давления на гидростойке (6) , последующих циклах выемки 5 ширину зоны безопасной выемки определяют по полученной графической зависимости, предварительно измерив резонансную частоту горного массива и статическое давление на гидростойке.

Изобретение относится к горной промьшшенности и м.б. использовано при разработке угольных пластов, склонных к внезапным выбросам угля и газа. Цель - повьшение эффективности за счет непрерывности контроля размера формируемой в процессе вибро- обработ ки горного массива безопасной зоны выемки и снижение трудозатрат. В забое вьфаботки в зоне .концентрации напряжений (в углах ниш, кутков) между почвой и кровлей устанавливают гидростойку (ГС). Размещают между кровлей и ГС вибрй гор и прижимают его ГС к кровле. Определяют величину начального статического давления на ГС, координату зоны безопасной выемки (ЗБВ) резонансную частоту горного массива. Затем вибратором создают динамические колебания с амплитудой й К (J - 6 . , где 6 - наименьшее из значений предела прочности пород кровли и почвы на одноосное сжатие, Па; 6ст величина статического давления на вибраторе, Па; К - коэффициент запаса, ,6-0,7. Одновременно с виброобработкой пласта производят измерение статического давления на ГС и при величине, равной (0,15- -0,20)(i , виброобработки прерывают. Фиксируют ширину ЗБВ и частоту резонанса горного массива и проводят повторную виброобработку на вновь полученной резонансной частоте. Аналогичные операции повторяют до получения заданной ширины ЗБВ. По полученным значениям строят зависимость ширины ЗБВ от резонансной частоты и статического давления на ГС. 1 ил. а S (Л с со 1С сю ел 4 41

го. О

0.0

60,0

.Гц

Редактор И.Николайчук

Составитель Н.Преловский Техред И.Верес

Заказ 3465/37Тираж 429Подписное

ВЩФШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, , Раушская наб., д. 4/5

Произво тственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор С.Шекмар